Durch ihn lässt sich der Luftaustrittsspalt des Luftauslasses anpassen und die Austrittsgeschwindigkeit einstellen, sodass die Wurfweite auch bei variablem Luftvolumenstrom konstant gehalten und ein zu schnelles Absacken kalter Luft verhindert wird. So kann mit dem neuen Auslass sogar eine Kühlleistung von über 100 W/m2 ohne Zugerscheinungen erreicht werden.
In bedarfsgesteuerten Lüftungssystemen ist es mit konventionellen Luftauslässen bisher nicht möglich gewesen, ein komplett zugfreies Klima zu erreichen. Bei Auslegung und Planung musste man also deutliche Kompromisse in Bezug auf den Komfort eingehen, erläutert Olof Borgström, Projektverantwortlicher bei Fläkt Woods. Zugluft entsteht, wenn die Wurfweite einer raumlufttechnischen Anlage durch eine bedarfsentsprechende Verringerung der Luftzufuhr verkürzt wird und sich die Luft ungleichmäßig verteilt. Besonders häufig tritt dieses Problem bei Anlagen mit variablen Luftvolumenströmen auf. Um auch in diesem Bereich zukünftig eine bedarfsgerechte Steuerung der Klimatechnik ohne Zug zu ermöglichen, benötigte das finnische Unternehmen einen neuen Luftauslass, der auf einem speziellen Kennfeldregler basiert, mit dessen Hilfe sich die Wurfweite nach Bedarf einstellen und Zugluft vermeiden lässt.
Erster linearer VAV/VAS/VAP-Antrieb mit integrierter Schaltung
Mit dem Entwurf dieses neuartigen Reglers beauftragte Fläkt Woods die baden-württembergische Gruner AG. Obwohl es einen Regler mit dieser Funktion bisher noch nicht gab, konnten wir bei der Entwicklung auf unsere Erfahrungen im VAV-Bereich aufbauen, so Dr.-Ing. Wolfgang Spreitzer, Vorstand des Geschäftsbereichs Stellantriebe bei der Gruner AG. Allerdings musste eine Reihe regeltechnischer und mechanischer Hürden überwunden werden: Die größte Schwierigkeit lag darin, mehrdimensionale Abhängigkeiten wie statischen Druck, dynamischen Druck und Fahrweg so zu verknüpfen, dass eine Regelung überhaupt erst möglich wurde, so Spreitzer.
Der neue Regler kann sowohl das variable Luftvolumen (VAV) als auch die variable Luftgeschwindigkeit (VAS) und den variablen Luftdruck (VAP) kontrollieren. Er ist der einzige kompakte lineare VAV/VAS/VAP-Antrieb, der über eine integrierte Schaltung verfügt und damit die normalerweise üblichen separaten Schalteinheiten überflüssig macht. Das Gerät kombiniert die drei Reglereinheiten mit einem Stellantrieb, mit einer möglichen Anfangskraft von 150N, erläutert Spreitzer. Die dritte Komponente ist ein dynamischer Differenzdrucksensor, der mit einem niedrigen Durchfluss von weniger als 2 ml/min quasi statisch ist. Der Regler wird derzeit exklusiv im Optimix Active Diffuser verbaut und ist entscheidend, um ein zugfreies Klima schaffen zu können.
Zugfrei durch Anpassung von Luftaustrittsspalt und -geschwindigkeit
Das Besondere am neuen Zuluftdurchlass ist, dass die Wurfweite des Raumluftstrahls eingestellt werden kann. Diese Möglichkeit gab es bis jetzt bei keinem anderen Luftauslass, so Borgström. Am Luftaustritt des Auslasses befindet sich eine Drosselscheibe, die vertikal angepasst werden kann und automatisch durch den Regler von Gruner bewegt wird. Bei einem variablen Luftvolumenstrom kann die Wurfweite konstant gehalten werden, indem die Drosselscheibe in die entsprechende Position bewegt und der Luftaustrittsspalt entweder vergrößert oder verkleinert wird. Wenn eine größere Luftmenge benötigt wird, etwa weil mehr Personen den Raum betreten, öffnet sich der Luftaustrittsspalt und die Austrittsgeschwindigkeit wird automatisch abgesenkt, erläutert Borgström. Umgekehrt verkleinert sich der Luftaustrittsspalt und die Austrittsgeschwindigkeit wird erhöht, wenn Personen den Raum verlassen und eine kleinere Luftmenge gefordert wird.
Auf diese Weise bleibt der Coandâ-Effekt bestehen und Zugluft kann komplett vermieden werden. Da die Wurfweite immer konstant gehalten wird, sinkt die kalte Luft bei niedriger Austrittsgeschwindigkeit nicht zu schnell ab. Bei einer hohen Austrittsgeschwindigkeit besteht der Vorteil, dass die Raumluftstrahlen anderer Auslässe in der Nähe nicht gestört werden. Diese würden sich bei einer Erhöhung der Wurfweite überschneiden, was zu einer veränderten Luftverteilung im Raum führt. Durch den neuen Regler bleibt die ursprüngliche raumspezifische Einstellung zu Streuung und Wurfweite jedoch erhalten. Werden später Anpassungen gewünscht, können diese von einem Techniker ganz einfach und schnell mit einem Schraubenzieher vorgenommen werden. Der eingestellte Wert wird anschließend im LCD-Feld des Reglers in Metern angegeben.
Effizientere, zugfreie Kühlung durch einstellbaren Raumluftstrahl
Im Gegensatz zu anderen Klimasystemen führt eine Erhöhung der Kühlleistung nicht mehr zu einer ungleichmäßigen Verteilung kalter Luft. So ermöglicht die konstante und kontrollierte Wurfweite eine um 30 Prozent effizientere Kühlung: Während bei herkömmlichen Systemen in der Regel eine Leistung von ungefähr 70 W/m2 erzielt werden kann, ohne dass es zu Zugerscheinungen kommt, sind es beim Optimix über 100 W/m2. Durch die besseren Regulierungsmöglichkeiten ist der Luftauslass zusätzlich auch besonders leise.
Die Entwicklungsarbeit hat sich bewährt: 2012 lieferte Fläkt Woods bereits 1300 Optimix Active Diffusers mit dem Regler von Gruner für ein Großprojekt in Paris. Mit der Funktion des Stellmotors von Gruner sind wir voll zufrieden. Wir schätzen an der Kooperation insbesondere die innovativen Problemlösungen, die offene Zusammenarbeit und die schnelle Reaktionszeit, so Borgström. -
Weitere Informationen
Die Fläkt Woods Gruppe zählt zu den führenden Anbietern von lüftungstechnischen Produkten und Serviceleistungen für Gebäudetechnik und Industrie. Sie wurde am 1. Februar 2002 gegründet und verbindet zwei der weltweit führenden Namen im Bereich Luftbehandlung und Klimatechnik, Fläkt und Woods Air Movement. Das Traditionsunternehmen Fläkt wurde 1918 als Svenska Fläktfabriken von den Ingenieuren Sven Söderberg und Robert Sundström im schwedischen Jönköping gegründet, die Firma Woods 1909 im englischen Colchester als Produktion von Einphasen-Wechselstrommotoren. Heute hat das Unternehmen weltweit 3200 Mitarbeiter, 20 Engineering- und Produktionsstandorte einschließlich Finnland, Polen, Frankreich, England, Russland, Indien, Korea sowie Australien. Hinzu kommen Vertretungen in 95 Ländern.
Die Gruner AG mit Sitz im baden-württembergischen Wehingen wurde 1953 von Wolfgang Gruner gegründet und hat sich inzwischen zum Weltmarktführer bei gepolt bistabilen Schaltrelais von 8 bis 200 Ampere entwickelt. Das Produktprogramm des Unternehmens umfasst daneben kundenspezifische Magnete für die Sektoren Automotive, HLK, Mechatronik, IT sowie Stellantriebe für das Building Management. Die Gruner AG verfügt über ein hochspezialisiertes Know-how in diesen Bereichen sowie langjährige Erfahrungswerte im Simultaneous Engineering und ist nach ISO/TS 16949 zertifiziert. Forschung und Entwicklung, 3D-Konstruktion, Werkzeugbau, Prüftechnologie und Fertigung liegen inhouse. Das Unternehmen operiert weltweit, der Vertrieb läuft über lokale, qualifizierte Vertretungen. 80 Prozent des Gesamtumsatzes werden durch Exporte generiert.
