Die Formel für Volu­men­kon­stanz

Volu­men­kon­stanz spielt in vielen Anwen­dungen eine große Rolle — in der Wohn­raum­lüf­tung ist sie jedoch essen­ziell.


Daniel Gebert (li.), Entwick­lung Strö­mungs­technik, und
Vale­rius Schaaf, Basis­ent­wick­lung, ebm-papst Mulfingen

Um Wohn­räume effi­zient zu belüften, muss sich die zu- und abge­führte Luft­menge über die Venti­la­toren genau kontrol­lieren lassen. Ansonsten kann im Raum Unter- oder Über­druck entstehen — Feuch­tig­keit in den Wänden oder Abgas­emis­sion aus einem Kamin in den Wohn­be­reich können die Folge sein.

Um die exakte Luft­menge zu bestimmen, muss der geför­derte Volu­men­strom ermit­telt werden. Über die Konti­nui­täts­glei­chung lässt er sich als Inte­gral aus der Geschwin­dig­keits­ver­tei­lung über der durch­strömten Fläche inner­halb das Ausblas­ka­nals darstellen. Bild­lich vorstellen lässt sich das durch ein Netz, das über die Ausblas­fläche gespannt wird, wobei an jedem Knoten­punkt das Produkt aus parti­eller Geschwin­dig­keit und Flächen­ein­heit ermit­telt und über die Fläche aufsum­miert wird.

Bei vorwärts­ge­krümmten Radi­al­ven­ti­la­toren lässt sich über die Strom­auf­nahme und Dreh­zahl des Venti­la­tors relativ einfach die geför­derte Luft­menge über ein Kenn­feld ermit­teln. Aller­dings haben diese Venti­la­toren im Vergleich zu jenen mit rück­wärts­ge­krümmtem Laufrad Effi­zi­enz­nach­teile. Bei rück­wärts­ge­krümmten Radi­al­ven­ti­la­toren ist eine eindeu­tige Bestim­mung des Volu­men­stroms über diese Para­meter aber nicht möglich.

Einfache und effi­zi­ente Messung mit Flügel­ra­dane­mo­meter

Zur Erfas­sung des Volu­men­stroms bei rück­wärts­ge­krümmten Radi­al­ven­ti­la­toren setzen Hersteller unter­schied­liche Systeme ein, häufig beispiels­weise eine Diffe­renz­druck­mes­sung. Aller­dings ist hier bei kleinen Volu­men­strömen die Mess­ge­nau­ig­keit durch den quadra­ti­schen Zusam­men­hang zwischen Volu­men­strom und Druck redu­ziert und der Mess­wert kann durch die Einbau­si­tua­tion des Venti­la­tors im Kunden­gerät verfälscht werden.

Geschwin­dig­keits­profil im Ausblas, in Abhän­gig­keit vom Arbeits­punkt.

Wir haben nach einer Lösung gesucht, die genauer und im Venti­lator inte­grierbar ist. In enger Zusam­men­ar­beit zwischen Konstruk­tion und Strö­mungs­technik haben wir eine einfache wie effi­zi­ente Lösung für den neuen RadiCal im Spiral­ge­häuse mit EC-Tech­no­logie entwi­ckelt: Ein im Ausblas posi­tio­niertes Flügel­ra­dane­mo­meter erfasst konti­nu­ier­lich und über den kompletten Quer­schnitt die Strö­mungs­ge­schwin­dig­keit und so den tatsäch­li­chen Volu­men­strom, ohne dabei störende Geräu­sche oder nennens­werte Verluste zu erzeugen. Die Genau­ig­keit ist durch den linearen Zusam­men­hang zwischen Volu­men­strom und Flügel­rad­dreh­zahl sowie der Mitte­lung der Strö­mungs­ge­schwin­dig­keit über den Quer­schnitt deut­lich besser.

Geschwin­dig­keits­ver­tei­lung

Das Anemo­meter über­mit­telt die Daten an die inte­grierte zentrale Steu­er­elek­tronik des Venti­la­tors. Diese passt die Dreh­zahl des EC-Motors an und regelt so die Luft­menge. Auf diese Weise lässt sich der Volu­men­strom mit einer Genau­ig­keit von ±1 Prozent regeln. Hier spielt der EC-Venti­lator einen seiner Vorteile voll aus: Seine Regel­ge­nau­ig­keit und sein hoher Wirkungs­grad bleiben auch im Teil­last­be­trieb erhalten. 

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  • Ich bedanke mich für die Ausfüh­rungen zu lüftungs­tech­ni­schen Maßnahmen. Meine Cousine hat sich ein altes Reihen­haus gekäuft. Jetzt steht die Sanie­rung der Venti­la­toren an. Einer der Hand­werker wies sie auf den Luft-Volu­men­trom im Haus hin. Die Erklä­rungen hier werden ihr sicher weiter­helfen.