Energieeffizient und druckstabil

Robuste Axialventilatoren für die Kälte-, Luft- und Klimatechnik

Axialventilatoren müssen beim Einsatz in Verdampfern, Wärmepumpen oder anderen luft- und klimatechnischen Geräten hohen Anforderungen gerecht werden, denn auf der kalten Seite des Kühlkreises herrschen harte Umgebungsbedingungen. Gefragt sind deshalb elektrisch und mechanisch robuste Lösungen, die gleichzeitig möglichst energieeffizient arbeiten. Spätestens wenn die nächste Stufe der ErP-Richtlinie greift, stoßen vor allem die noch weit verbreiteten AC-Axialventilatoren, z. B. bei Verdampfern, an ihre Grenzen. Vor diesem Hintergrund hat ebm‑papst eine neue Axialventilatorenbaureihe entwickelt, bei der auch AC-Varianten die zukünftigen ErP-Anforderungen erfüllen.

Damit Ventilatoren effizient arbeiten, muss ihr optimaler Betriebsbereich auf die Erfordernisse der Anwendung abgestimmt sein. Ventilatoren in Verdampfern müssen einen hohen Gegendruck überwinden können, da sich am Wärmetauscher häufig Eis bildet, was die Luftwege verengt. Hier hat der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst angesetzt und mit „AxiEco Protect“ (Bild 1) eine neue Axialventilatorenbaureihe in EC- und AC-Technologie entwickelt. Diese bietet bei hoher Effizienz gleichzeitig eine außergewöhnlich hohe Druckstabilität. Die Luftleistungskennlinie verläuft deutlich steiler als bei vergleichbaren Axialventilatoren. In der Praxis ergeben sich dadurch mehrere Vorteile: Der Ventilator arbeitet auch bei steigendem Gegendruck mit hohem Wirkungsgrad (Bild 2). Dadurch erreichen selbst AC-Ausführungen die Anforderungen der zukünftigen ErP-Richtlinie. Somit können die Hersteller wählen, auf welche Technik sie setzen möchten. Zudem verlängern sich die Standzeiten, also die Intervalle zwischen den Abtauzyklen. Das spart ebenfalls Energie und erhöht die Gesamteffizienz des Geräts.

Neues strömungstechnisches Konzept

Den Schlüssel zur Effizienzsteigerung der „AxiEco Protect“-Ventilatoren und deren höherem Druckaufbau liefern strömungstechnische Optimierungen: So bilden Laufrad, Schleuderring und Nabe eine kompakte Einheit und die Schaufelspitzen gehen direkt in den Schleuderring über. Dadurch gibt es keinen Kopfspalt zwischen Düse und Laufrad und folglich keine Überströmung der Schaufelspitzen wie bei herkömmlichen Axialventilatoren. Das steigert die Effizienz und reduziert gleichzeitig die Geräuschentwicklung. Zusätzlich übernimmt der Schleuderring die Funktion eines Diffusors, welcher somit direkt im Laufrad integriert ist. Durch seine drucksteigernde Wirkung verringert er die Austrittsverluste und trägt so ebenfalls zur Geräuschminderung bei. Dank der ins Laufrad eintauchenden Einströmdüse und der größeren Austrittsöffnung wird der Ventilator optimal durchströmt (Bild 3).

Abgestimmt auf unterschiedliche Einsatzbereiche

Dank vieler praxisgerechter Konstruktionsdetails ist der neue „AxiEco Protect“ ideal an seine Einsatzbereiche in der Luft-, Kälte- und Klimatechnik angepasst. Beim Einsatz in Verdampfern oder Wärmepumpen vereinfachen sich beispielsweise Servicearbeiten bzw. die Einhaltung von Hygiene-Vorschriften. Vereisungen an Wärmetauscher und Ventilator werden sich leider nie ganz vermeiden lassen. Jedoch ist es möglich, sie zu minimieren und dadurch die Standzeiten zu verlängern. Diesen Wunsch vieler Anwender haben die Entwickler bei der neuen Baureihe gleich durch mehrere Maßnahmen umgesetzt. Das neue Strömungsprofil des Ventilators führt dazu, dass das Schutzgitter nicht so schnell vereist. Zusätzlich wurde das Laufrad mit dem Schleuderring aus widerstandsfähigem Kunststoff gefertigt, einem Material, an dem von vornherein wenig Eisansatz entsteht. Das Schutzgitter der Ventilatoren dagegen besteht aus Metall und ist sehr robust. Der Grund dafür ist, dass Eisansatz am Gitter in der Praxis meist mit mechanischen Hilfsmitteln entfernt wird.

Rillen auf den Ventilatorflügeln sorgen dafür, dass Tauwasser nach dem turnusmäßigen Enteisen problemlos in Richtung der am Verdampfer vorhandenen Tropfwanne ablaufen kann. Dadurch lässt sich ein „Festfrieren“ der Ventilatorschaufeln verhindern. Gleichzeitig ist die Gefahr gebannt, dass beim Wiederanlauf des Ventilators Wasser abspritzt. Je höher die Hygieneanforderungen sind, desto mehr gewinnt dieses Feature an Bedeutung. Bei offen gelagerten Lebensmitteln beispielsweise gilt es, eine Kontamination mit Spritzwasser möglichst zu vermeiden.

Die Ventilatoren gibt es in den Baugrößen 300, 350, 400, 450 und 500 sowohl in EC- als auch in AC-Ausführung (Bild 4). Mit Volumenströmen bis zu 12.000 m³/h und Drücken bis zu 450 Pa eignen sie sich für eine Vielzahl typischer Anwendungen in der Kälte-, Klima- und Lufttechnik und können entweder drückend oder saugend eingesetzt werden. Als kompakte Plug&Play-Lösung lassen sie sich gut in die Anwendung integrieren, im einfachsten Fall werden sie direkt auf die vorhandene Kurzdüse gesetzt.

Die neuen „AxiEco Protect“-Ventilatoren erfüllen unabhängig von der eingesetzten Motorentechnologie die Anforderungen der nächsten ErP-Stufe, allerdings bieten die Ventilatoren mit EC-Motoren noch viele weitere Vorteile. Im Vergleich zu AC-Motoren arbeiten EC-Motoren mit deutlich besseren Wirkungsgraden. Es entsteht weniger Abwärme, ein wichtiger Vorteil bei Kühlanwendungen. Eine bedarfsgerechte Steuerung und Überwachung der Ventilatoren über ein 0-10 V-Signal oder MODBUS sind ebenso möglich. Dadurch arbeiten die EC-Ventilatoren gerade im Teillastbereich sehr effizient und der Energieverbrauch wird deutlich reduziert. Individuelle Anpassungen bei besonderen Kühlanforderungen werden dadurch erleichtert. Typische Beispiele hierfür sind Reifeprozesse bei der Lagerung von Käse, empfindlichem Obst oder Gemüse, oder abweichender Tag- und Nachtbetrieb. Selbst in der Lüftungstechnik lassen sich hierdurch bedarfsabhängige Volumenströme einfach einstellen. Ab Herbst 2020 wird es zudem eine Weiterentwicklung geben, was den robusten Ventilatoren weitere Anwendungsbereiche in Kälte-, Luft- und Klimatechnik sowie dem Maschinenbau erschließen wird.

Weitere Infos: www.ebmpapst.com/axieco

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