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Für jede Einbau­si­tua­tion die passende Lösung

Venti­la­toren sind komplexe Strö­mungs­ma­schinen, die teil­weise auf strö­mungs­tech­ni­sche Verän­de­rungen in ihrer Umge­bung reagieren. Eine wesent­liche Rolle spielt dabei die Einbau­si­tua­tion. Oft ist deshalb der Venti­lator in der Anwen­dung nicht so leise wie erhofft oder weniger effi­zient als die Angaben im Daten­blatt verspre­chen. Nicht zuletzt deshalb empfiehlt es sich, den Hersteller der Venti­la­toren bereits in einem frühen Stadium der eigenen Gerä­te­ent­wick­lung mit ins Boot zu nehmen. Denn dann gibt es später ganz sicher keine unlieb­samen Über­ra­schungen.


Moderne Radial- und Axial­ven­ti­la­toren arbeiten heute sehr effi­zient und leise. Einge­baut in einer Anwen­dung wird sich ihr Verhalten jedoch verän­dern, wenn die Zuström- oder Abström­be­din­gungen gestört sind. In einem klima­tech­ni­schen Gerät sind Venti­la­toren schließ­lich Mittel zum Zweck. Beein­träch­ti­gungen sind deshalb meist der Funk­tion geschuldet. Klappen und Filter können den Luft­strom verän­dern und auch der Abstand zu Wänden und Wärme­tau­schern sowie der Einsatz von Schutz­git­tern wirken sich aus. Typi­sche Auswahl­pro­gramme (Bild 1) können diese Auswir­kungen nur begrenzt berück­sich­tigen, da sie die unter Labor­be­din­gungen ermit­telten Werte zugrunde legen (Bild 2).

Bild 1: Auswahl­pro­gramme sollten so aufge­baut sein, dass sie möglichst viele Para­meter abfragen, die sich an der Einbau­si­tua­tion orien­tieren. (Foto | ebm-papst)

Diese müssen schließ­lich auf repro­du­zier­baren Messungen bei (unge­störten) Stan­dard­be­din­gungen beruhen. In der Anwen­dung gibt es aber – bedingt durch die Einbau­ver­hält­nisse im jewei­ligen Gerät – mehr oder weniger ausge­prägte Verwir­be­lungen. Diese Turbu­lenzen führen zu einer unter realen Bedin­gungen nur schwer kalku­lier­baren Geräusch­ent­wick­lung. Einmal im Gerät einge­baut, stimmen die doku­men­tierten Werte häufig nicht mit der Realität überein.

Bild 2: Die Daten­blatt­an­gaben werden im Prüf­stand ermit­telt. Sie müssen auf repro­du­zier­baren Messungen bei (unge­störten) Stan­dard­be­din­gungen beruhen. (Foto | ebm-papst)

Bild 3 zeigt, wie sich Ener­gie­ver­brauch und Geräusch je nach saug­sei­tiger Einbau­si­tua­tion verän­dern – je nachdem wie stark das Gehäuse die Durch­strö­mung behin­dert, also ob axial von vorne ange­saugt wird, radial von allen Seiten oder einseitig. Im schlech­testen Fall steigen dadurch die Leis­tungs­auf­nahme und der Geräusch­pegel bei glei­chem Betriebs­punkt signi­fi­kant an.

Um die Sicher­heit zu gewähr­leisten, müssen Axial­ven­ti­la­toren in der Regel mit Schutz­git­tern ausge­rüstet werden. Dabei ist es wichtig, die Geome­trie des Schutz­git­ters auf die Strö­mungs­füh­rung anzu­passen, um möglichst wenige Verluste und Geräu­sche zu erzeugen. Heute schlagen akus­ti­sche Einzel­ef­fekte von Schutz­git­tern deut­lich stärker zu Buche als noch vor einigen Jahren.

Bild 3: Ener­gie­ver­brauch und Geräusch verän­dern sich, je nachdem wie das Gehäuse die Durch­strö­mung beein­flusst – also ob axial von vorne ange­saugt wird, radial von allen Seiten oder einseitig. (Grafik | ebm-papst)

Moderne Venti­la­toren arbeiten für sich allein betrachtet so leise, dass die vom Schutz­gitter verur­sachten Effekte stärker hörbar sind. Es ist also nicht sinn­voll, sich bei Leis­tungs­auf­nahme und Geräusch­emis­sion nur auf Kata­log­werte zu verlassen. Auswahl­pro­gramme sollten daher so aufge­baut sein, dass sie möglichst viele Para­meter abfragen, die sich an der Einbau­si­tua­tion orien­tieren.

Die Einbau­si­tua­tion bei der Entwick­lung berück­sich­tigen

Da Wech­sel­wir­kungen zwischen Venti­lator und Anwen­dung immer auftreten können, hat es sich der Venti­la­toren- und Moto­ren­spe­zia­list ebm-papst zur Aufgabe gemacht, die spätere Einbau­si­tua­tion – soweit irgendwie möglich – bereits bei der Entwick­lung eines Venti­la­tors zu berück­sich­tigen. Dabei fließt über Jahr­zehnte gesam­meltes Appli­ka­ti­ons­knowhow ein und die unter­schied­lichsten an der Entwick­lung betei­ligten Diszi­plinen arbeiten eng zusammen, ange­fangen bei leis­tungs­fä­higen Simu­la­ti­ons­tools und Prüf­ständen bis hin zum psycho­akus­ti­schen Prüf­labor.

Bild 4: Bei den RadiPac Venti­la­toren hat ebm-papst nicht nur Laufrad, Motor und die Ansteu­er­elek­tronik im Hinblick auf Ener­gie­ef­fi­zienz und Geräusch­emis­sion opti­miert, sondern auch die reale Einbau­si­tua­tion in RLT-Geräten mit einbe­zogen. (Foto | ebm-papst)

Letz­teres gewinnt zuneh­mend an Bedeu­tung. Denn heute kann z. B. eine im Freien aufge­stellte Luft-Wasser-Wärme­pumpe, auch wenn sie viel­leicht der Lärm­schutz­norm TA entspricht, die Nach­bar­schaft mit störenden Geräu­schen verär­gern. Um auf der sicheren Seite zu sein, sollten Venti­la­toren zusätz­lich zur gängigen Bewer­tung des Schall­pe­gels auch nach psycho­akus­ti­schen Krite­rien opti­miert werden.

Wird die spätere Einbau­si­tua­tion bereits bei der Entwick­lung berück­sich­tigt, verbes­sert das die Resul­tate enorm, wie sich am Beispiel der RadiPac Venti­la­toren (Bild 4) zeigt. Hier hat ebm-papst nicht nur Laufrad, Motor und die Ansteu­er­elek­tronik im Hinblick auf Ener­gie­ef­fi­zienz und Geräusch­emis­sion opti­miert, sondern auch die reale Einbau­si­tua­tion in RLT-Geräten mit einbe­zogen. Das breite Wirkungs­g­rad­op­timum bei Radi­al­ven­ti­la­toren führt dazu, dass die Venti­la­toren in prak­tisch jedem Betriebs­punkt mit möglichst geringer Leis­tungs­auf­nahme arbeiten und es auch in puncto Laut­stärke keine unlieb­samen Über­ra­schungen gibt.

Flow­Grid verbes­sert das Geräusch­ver­halten

Bild 5: Das Flow­Grid eignet sich für Radi­al­ven­ti­la­toren (links) und Axial­ven­ti­la­toren (rechts). (Foto | ebm-papst)

Für jeden Hersteller eines RLT-Geräts gibt es einen „Worst Case“: Im einge­bauten Zustand ist der gewählte Venti­lator zu laut oder nicht effi­zient genug, im schlimmsten Fall kann sich die Markt­ein­füh­rung dadurch deut­lich verzö­gern. Gerade in solchen Fällen kann es sich lohnen, beim Spezia­listen nach­zu­fragen. Mit passiven Bauteilen wie dem Vorleit­gitter Flow­Grid (Bild 5) beispiels­weise, das sich für Axial- und Radi­al­ven­ti­la­toren eignet, können unlieb­same Effekte im einge­bauten Zustand auch noch nach­träg­lich gemin­dert werden.

Werden die einge­setzten Venti­la­toren damit nach­ge­rüstet, redu­ziert das die geräusch­er­zeu­genden Verwir­be­lungen in der Zuströ­mung dras­tisch, ohne die Luft- und Aufnah­me­leis­tung zu vermin­dern (Bild 6). In lärmsen­si­blen Anwen­dungen wie z. B. Wärme­pumpen, Wohnungs­lüf­tungs­ge­räten und Luft­rei­ni­gern für Klas­sen­zimmer können hier gute Ergeb­nisse erzielt werden.

Bild 6: Mit Zusatz­teilen wie dem Flow­Grid können unlieb­same Effekte im einge­bauten Zustand auch noch nach­träg­lich gemin­dert werden. (Grafik | ebm-papst)

Entwick­lung unter realen Bedin­gungen

Wer von Anfang an auf der sicheren Seite sein will, sollte den Venti­la­to­ren­her­steller bereits in einer frühen Entwick­lungs­phase des eigenen Geräts mit einbe­ziehen. Bei großen wie kleinen Venti­la­toren kann es sich glei­cher­maßen lohnen, die Strö­mungs­si­tua­tion genau zu analy­sieren, zu bewerten und geeig­nete Opti­mie­rungs­maß­nahmen zu finden. Als kompe­tenter Partner setzen die Venti­la­toren- und Moto­ren­spe­zia­listen von ebm-papst hier immer wieder Maßstäbe, wenn es bei luft­füh­renden Geräten darum geht, Probleme bereits im Vorfeld zu verhin­dern oder auch noch vor der Produkt­ein­füh­rung das Beste hinsicht­lich Geräusch und Effi­zienz zu errei­chen.

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