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Effiziente Technik und innovatives Design

Diagonalventilatoren machen Filterlüfter leistungsfähiger


Filterlüfter sind eine Kombination aus Ventilator und Staubfilter. Sie eignen sich gut, um Wärmelasten wirtschaftlich aus Schaltschränken oder Elektronikgehäusen abzuführen. Eine neue Gerätegeneration sorgt jetzt gleich in mehrerlei Hinsicht für frischen Wind in der Gehäuse- und Schaltschranktechnik: durch flache Bauform, hohe Druckstabilität, konstante Leistung und ein reduziertes Geräuschverhalten. Komfortabel für den Anwender ist zudem die werkzeuglose und damit zeitsparende Montage. Einen wesentlichen Beitrag dazu leisten perfekt in die Anwendung integrierbare Diagonalventilatoren, die die Eigenschaften herkömmlicher Axialventilatoren mit denen von Radialventilatoren kombinieren.

Damit Elektronik zuverlässig funktioniert, muss die durch die Leistungsverluste entstehende Abwärme bestmöglich abgeführt werden. Im praktischen Einsatz merkt man, dass es bei den zu diesem Zweck eingesetzten Filterlüftern oft große Leistungsunterschiede gibt. Insbesondere bei hohem Gegendruck, z. B. durch große Bauteildichte oder Verschmutzung der Filtermatten, zeigen sich die Stärken und Schwächen unterschiedlicher Lüfterkonzepte.

Mehr Druck und höherer Volumenstrom

Neue Diagonalventilatoren Baureihe für Filterlüfter von ebm-papst

Üblicherweise werden bei Filterlüftern Axialventilatoren eingesetzt, bei denen der Luftstrom parallel zur Drehachse des Axial-Laufrads verläuft. Diese Ventilatoren liefern dadurch große Luftmengen, allerdings bei niedrigem statischem Druck. Außerhalb des passenden Arbeitsbereiches, d. h. bei zunehmendem Druckanstieg über den Sattelpunkt hinaus, steigt bei Axialventilatoren der Geräuschpegel deutlich an, da die Strömung am Laufrad abreißt und Turbulenzen bildet. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad des Ventilators. Verlangen Anwendungen eine größere Druckstabilität, sind deshalb meist Radialventilatoren die richtige Wahl. Hier wird das Lüfterrad in radialer Richtung zur Drehachse durchströmt. Weil die gesamte Strömung das Laufrad am Außendurchmesser verlässt und die dort höhere Umfangsgeschwindigkeit zur Energiezufuhr genutzt wird, erzeugt das Radialrad eine größere Druckerhöhung. Die Vorteile dieser beiden unterschiedlichen Ventilatoren-Konzepte hat der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst in einer neuen Diagonalventilatoren – Baureihe umgesetzt. Die Filterlüfter, die für Luftleistungen von 20 bis 900 Kubikmeter pro Stunde ausgelegt sind, bauen bei gleichen Einbaumaßen flacher als frühere Ausführungen mit Axialventilatoren, bieten jedoch einen größeren Volumenstrom bei höherem Gegendruck, besseres Geräuschverhalten und eine geringe Leistungsaufnahme. Diese neue Ventilatorengeneration wurde speziell von ebm-papst für die Rittal TopTherm Filterlüfterreihe entwickelt.

Längere Wartungsintervalle und hohe Energieersparnis

Die Kennlinie des Diagonallüfters zeigt einen deutliche höheren Druckanstieg im Vergleich zum Axiallüfter. Dabei ist die Leistungsaufnahme trotz höherer Luftmenge noch geringer.

Den Schlüssel dazu liefern so genannte Diagonalventilatoren, die in der neuen Filterlüfter-Generation eingesetzt sind. Diese Ventilatoren von ebm-papst nehmen eine Zwischenstellung zwischen den beiden bisher genannten Ventilatorbauarten ein. Bei diesem Prinzip fördert der Ventilatorflügel bei axialer Zuströmung sowohl axial als auch radial. Vorteil einer solchen Anordnung ist ein dem verbreiteten Axialventilator weitgehend entsprechender Luftstrom bei gleichzeitig höherem Druckaufbau. Die Kennlinie verläuft steiler und der Sattel liegt höher. Im eingebauten Zustand unter Betriebsbedingungen ergibt sich so eine konstantere Luftleistung über einen weiten Bereich, was in der Praxis gleich mehrere Vorteile bietet:

 

Die Filterlüfter, die für Luftleistungen von 20 bis 900 Kubikmeter pro Stunde zur Verfügung stehen, bauen bei ansonsten gleichen Einbaumaßen flacher als frühere Ausführungen mit Axialventilatoren, bieten jedoch eine weitaus höhere Druckstabilität.

So sind die Leistungseinbußen bei verschmutzten Filtermatten deutlich geringer. Dadurch verlängern sich die Wartungsintervalle, was naturgemäß die Kosten für den Anwender senkt. Wird der Lüfter über ein Thermostat geregelt, reduziert sich durch die Volumenstromreserven die Leistungsaufnahme und die Laufzeit, da der Ventilator im optimalen Leistungsbereich betrieben werden kann. In ausführlichen Tests ist belegt, dass sich so eine Energieeinsparung von bis zu 40 % bei gleicher Luftmenge realisieren lässt. Weitere Einsparpotentiale ergeben sich, wenn in den Ventilatoren moderne EC-Motoren eingesetzt sind, die mit hohen Wirkungsgraden arbeiten und sich in der Drehzahl dem tatsächlichen Kühlbedarf anpassen lassen. Umgesetzt wird dies durch einen speziellen Regler von Argus Vision, der die Temperatur im Schaltschrankinneren partiell am Hot Spot erfasst und so die Luftmenge des Ventilators bedarfsgerecht regelt. Da diese Energiesparventilatoren die gleichen Abmessungen haben wie die AC-Varianten der Diagonallüfter ist auch ein nachträglicher Umstieg problemlos möglich.

 

Gleichmäßige Luftverteilung und leiser Lauf

Die bei Diagonalventilatoren nicht in Achsrichtung des Lüfters sondern diagonal nach außen verlaufende Ausblasrichtung sorgt für eine gleichmäßige Luftverteilung im Schaltschrank oder Gehäuse. Somit wird die Bildung von Wärmenestern effektiv vermieden. Außerdem arbeiten die Ventilatoren ausgesprochen leise. Dazu tragen zum einen das Funktionsprinzip, zum anderen aber auch die nach strömungstechnischen Kriterien optimierten Ventilatorenräder und -gehäuse sowie das verwendete Kunststoffmaterial bei. Im Gegensatz zu den sonst üblichen Blechkonstruktionen können Kunststoffteile vergleichsweise einfach gestaltet werden. Denn während man Blechteile lediglich biegen und prägen kann, lassen sich bei Kunststoff ohne Probleme dreidimensionale Profile formen. Die verwendeten Kunststoffmaterialien sind leicht, aber dennoch widerstandsfähig, UL-zugelassen, flammwidrig und schalldämpfend. Bei den neuen Filterlüftern sinkt der Geräuschpegel bis zu 10 dB (A) gegenüber früheren Ausführungen bei gleicher Luftmenge.

Hohe Flexibilität bei der Montage

Im mechanischen, patentrechtlich geschützten Aufbau der Diagonalventilatoren wurden viel Details eingearbeitet. Ihr Gehäuse besteht im Prinzip aus zwei multifunktional ausgelegten Schalen. In der einen Gehäusehälfte sind Einlassdüse, Schutzgitter und Abstandshalter für die Filtermatte integriert. An der anderen Hälfte befindet sich das hintere Schutzgitter und die Motoraufnahme. Zwischen den beiden Teilen wird das Anschlussterminal mit integrierter Leitungsführung geklemmt. Ventilator und Filtergehäuse miteinander zu verbinden, ist dank Bajonettverschluss in vier verschiedenen Positionen möglich. Somit lässt sich ein unterschiedlicher Kabelabgang an je 90 ° C versetzten Positionen realisieren. Hierfür ist kein zusätzliches Werkzeug erforderlich. Das gilt auch für die Änderung der Förderrichtung. Dazu muss der Anwender lediglich das Bajonett-Verschlusssystem des Diagonalventilators lösen, die Lüftereinheit um 180° schwenken und wieder einrasten.

Mechanische Details am Lüftergehäuse vereinfachen die Montage. Durch Schwenken der Lüftereinheit lässt sich z. B. die Luftförderrichtung verändern.

Die Entwicklung dieser integrierten Systemlösung wurde im Zeitraum von einem Jahr, beginnend vom Projektstart bis hin zu den ersten serienfähigen Teilen umgesetzt. Eine Voraussetzung für diese kurze Realisierungszeit war der Einsatz moderner Simulationstools wie z. B. durch CFD-Berechnung der strömungstechnisch relevanten Bauteile , FEM-Betrachtung der tragenden Gehäuseteile und der Füll- und Verzugssimulation der Kunststoffteile. Neben der technischen Arbeit war aber vor allem die hervorragende und offene Zusammenarbeit zwischen Kunde und Lieferant die Basis für das Gelingen des Projektes.

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  • LeoDV sagte am :

    Super Sache,
    warum kommt man da erst jetzt drauf?

  • ebmer sagte am :

    Reicht das Ding für luftfilterbau.de/de/produkte/produktfinder/epa-hepa-ulpa/index.html „HS-Mikro S bzw. HS-Mikro R“ die H14 Version? In der PDF steht, dass der Filter 260[Pa] braucht (305mm x 305mm Version schaft dabei 330m³/h). Die neue Diagonalventilatoren schaffen laut den Kurven bei diesem Gegendruck weniger als 50m³/h ? Also eher ungeeignet, wenn das so ist. Welche Ventilatoren wären denn geeignet?

    • philippnadig sagte am :

      Sehr geehrte/r „ebmer“,

      vielen Dank für Ihren Beitrag.
      Wir haben zu dem Thema Rücksprache gehalten und die Auskunft erhalten, dass die genannten 260 Pa schon relativ hoch für die Baugrößen 165 bis 250 mm sind. Es ist anzustreben dann eher Radialventilatoren einzusetzen, zum Beispiel die RadiCal Module in den Baugrößen 190 bis 250 mm.
      Falls Sie weitere Fragen hierzu haben können wir auch gerne einen direkten Kontakt herstellen.

      Mit freundlichen Grüßen, Ihr mag°-Team