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.