Ventilatoren: Aufbau und Funktionsweise

Grundsätzlich unterscheiden wir drei Typen von Ventilatoren: Axial-Ventilatoren, Diagonal-Ventilato- ren und Radial-Ventilatoren. Je nach Anwendung wird ein entsprechender Ventilator-Typ eingesetzt. Die Entscheidung, welcher Typ eingesetzt werden kann, hängt von der benötigten Luftdurchsatzleistung und dem Druck ab, den der Ventilator erzeugen muss. Nur bei perfekter Abstimmung kann die benötigte Luftmenge effizient bereitgestellt werden. Wird z. B. ein Aktivkohlefilter an einen Ventilator angeschlossen, muss der Ventilator eine entsprechende Saugleistung aufbauen.

Im Betrieb beeinflussen noch andere Faktoren die Leistungsfähigkeit des Systems. Die eingesetzten Filter verschmutzen zunehmend, wodurch der Widerstand für den Ventilator steigt. Die Fortluftleitungen enthalten meist Bögen, Schläuche oder Schalldämpfer, so dass der Ventilator nicht nur Saugdruck auf der Ansaugseite sondern auch Pressdruck auf der Fortluftseite aufbauen muss. Diese Widerstände ändern sich stark in Abhängigkeit zur geförderten Luftmenge.

Je nach Typ des Ventilators werden daher Kennlinien angegeben, aus denen der Druckabfall in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz abgelesen werden kann. Achtung, der Druckabfall bei Aktivkohlefiltern steigt mit der Zeit an.

Axial-Ventilatoren

Sie bestehen aus einem Propeller, der die Luft horizontal nach hinten fördert. Die Saug- und die Pressleistung ist relativ gering, diese Art von Ventilatoren finden Verwendung bei Standventilatoren, Umluftventilatoren und Zuluftventilatoren ohne Rohranschluss im Druckbereich bis 80 Pa. Vorteil dieser Bauweise: Die Fördermenge an Luft ist sehr hoch so lange kein Saug- oder Pressdruck erforderlich ist.

Diagonal-Ventilatoren

Sie sind eine Weiterentwicklung der Axial-Ventilatoren und sehr effizient. Die Luftschaufeln sind konisch aufgebaut und aerodynamisch so nach hin- ten geformt, dass die Luft diagonal mit ca. 45° zur Ansaugrichtung ausgeworfen wird. Der Saugdruck ist wesentlich besser als bei Axial-Ventilatoren. An- wendung finden sie im niedrigen bis unteren Mittel- druckbereich bis 250 Pa. Die Effizienz ist sehr gut, allerdings laufen diese Ventilatoren mit hohen Dreh- zahlen von ca. 4000-5000 U/min, was sie im Be- trieb laut macht. Ein großer Nachteil dieser Art von Ventilatoren ist allerdings, dass sie bei Gegendruck auf der Fortluftseite rapide an Durchsatz verlieren.

Radial-Ventilatoren

Sie finden Anwendung im mittleren bis hohen Druckbereich bis 1000 Pa. Die Luft wird horizontal angesaugt und über ein turbinenartiges Schaufelrad vertikal, leicht nach hinten gekrümmt, ausgeworfen. Radialventilatoren erreichen die höchste Leistung und bieten bei richtiger Auslegung die effizienteste Lösung für große Luftmengen und Filterleistungen. In Kombination mit den von uns ausschließlich verwendeten, CNC-gewuchteten ebm-papst Motor-Laufrädern mit der Schaufelform »radial«, erreichen unsere Radialventilatoren eine einzigartige Effizienz und Laufruhe bei gleichzeitg optimalem Saug- und Staudruck. Die patentierten ebm-papst Motoren sind für den Dauerbetrieb konstruiert, es werden Laufzeiten von bis zu 15 Jahren erreicht. Die Ventilatoren müssen trotz der hohen Luftleistungen in der Regel nur mit 2400 U/min laufen, was die Laufgeräusche zusätzlich minimiert. Somit ergeben sich ideale Voraussetzungen für den Einsatz in unseren Filter- lösungen – ordentlich Druck- und Saugleistung bei hohem Luftfurchsatz. Leise, langlebig und sparsam – eine wirklich nachhaltige Systemkomponente. Für uns zweifelsfrei die Art von Ventilator, die wir für die Zufriedenheit unserer Kunden brauchen.

Tipp

Man kann den Aktivkohlefilter teilweise von grobem Staub befreien, indem man das Vorfiltervlies wechselt oder wäscht und mit einem Staubsauger das Lochblech absaugt. Dadurch kann der Druckabfall des Filters verringert wer- den, der Luftdurchsatz steigt, der Ventilator wird entlastet und verbraucht weniger Energie.

Wir von primaklima verwenden für die Zuluft Diagonalventilatoren, da diese meist freiblasend installiert werden und somit kaum Saug- und Pressdruck aufbauen müssen. Für die Abluft mit saugseitig angeschlossenem Aktivkohlefilter kommen für uns nur Radialventilatoren in Frage. Sie laufen wesentlich leiser und bringen starken Saug und Pressdruck.

Der Unterschied zwischen AC- und EC-Motoren.

AC-Motoren sind konventionelle Elektromotoren, in denen Permanentmagnete im Zusammenspiel mit wechselnden, elektromagnetischen Feldern am Anker der Antriebswelle aus elektrischer Energie eine Drehbewegung erzeugen. Die Frequenz und die Höhe der Spannung gibt die Drehzahl vor. Das heißt, je höher die Spannung und die Frequenz, umso schneller drehen diese Motoren. AC-Motoren können somit über die Spannung oder die Frequenz drehzahlgesteuert werden, was in der Praxis aus Kostengründen über Stelltransformatoren erfolgt. Die günstigste Art AC-Motoren zu regeln ist über eine Phasenanschnitt-Steuerung. Diese Art der Regelung kennt man auch einfach als Dimmer. Dabei entsteht eine hohe Verlustleistung, die sich in Brummen und Wärmeentwicklung am Motor und dem Regler zeigt. Die Energie wird also auf dem Weg zum Motor »verbrannt«, damit er langsamer dreht. Hinzu kommt, dass die hier eingesetzten Permanentmagnete als feste Bauteile im Motorgehäuse den Anker des Motors, je nach dem elek- trisch erzeugten Magnetfeld am Anker, »ziehen« oder »schieben«, um den Anker und damit die Antriebswelle in Drehung zu versetzen. Allerdings »bremsen« diese Permanentmagnete den Anker auch ab, wenn dieser während der Drehbewegung Bereiche ohne passendes Magnetfeld passieren muss.

Technisch gesehen kann man die GreenTech EC Technologie (made by ebm-papst) als »Soft Kommutierung« bezeichnen. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Kommutierungsstrategie und Motoraufbau. Das Ergebnis ist ein geräuscharmer Betrieb ohne Körperschall. Das bedeutet, dass Permanentmagnetmotoren in verschiedenen Bau- weisen genutzt werden, um die beste Performance für den jeweiligen Einsatzzweck und den gewünsch- ten Leistungsbereich zu erzielen. Durch die intelligente Elektronik werden Gleichlauftoleranzen ausgeglichen. GreenTech EC Motoren und Ventilatoren können sowohl im Gleichstrom als auch im Wechselstromnetz (1 und 3 Phasen) betrieben werden. Durch die vollständige Integration der Elektronik in den Motor haben bereits viele der EC-Ventilatoren exakt die gleichen Maße wie ihre AC-Pendants. Der Umstieg von AC zu EC rentiert sich angesichts der enormen Effizienzvorteile und ist dank Plug-and-play denkbar einfach.