Üblicherweise arbeiteten bei solchen Einsatzfällen bisher AC-Ventilatoren, die allerdings oft nicht mehr den seit 2015 gültigen Anforderungen der ErP-Richtlinie (Ökodesign-Richtlinie) entsprechen. Für solche oder ähnliche Anwendungen gibt es jetzt eine ErP-konforme Alternative: Energieeffiziente EC-Trommelläufer-Ventilatoren, die nicht nur sehr schnell auf Touren kommen, sondern darüber hinaus auch noch weitere Vorteile bieten.
Schneller Hochlauf – so geht es
Die Forderung nach schnellem Hochlauf steht bei klassischen Anwendungen in der Luft- und Klimatechnik meist nur selten im Vordergrund. Gefragt sind stattdessen Soft-Start-Funktionen bzw. ein sanftes, möglichst kaum wahrnehmbares Anlaufen. Das heißt aber nicht, dass ein schneller Hochlauf bei EC-Ventilatoren nicht möglich ist. Optimiert man die Ansteuerelektronik so, dass die Hochlauframpe steiler verläuft, können auch EC-Motoren durchaus innerhalb kürzester Zeit auf Touren kommen (Bild 1).
Einsatzgebiete für Ventilatoren mit schnellem Hochlauf sind Personenschleusen, z. B. vor Reinräumen und Torluftschleier im Bereich von Lkw-Verladerampen. Aber auch in Anlagen zur Kühlung von Leistungselektronik oder in Ablufthauben in Küchen kommen Trommelläufer zum Einsatz.
Hohe Luftleistung bei geringer Leistungsaufnahme
ebm-papst hat EC-Trommelläufer-Ventilatoren im Programm (Bild 2), die mindestens genauso schnell hochlaufen wie AC-Ausführungen, dabei aber deutlich energieeffizienter und leiser arbeiten. Im Kern bestehen die flinken Hochläufer, die in den Baugrößen 160 bis 250 angeboten werden, aus einem GreenTech EC-Motor mit 0,75 kW Leistung. Damit erreichen die Trommelläufer-Ventilatoren trotz ihrer kompakten Bauweise Volumenströme bis ca. 3000 m3/h, bei lediglich 3 bis 4 s Hochlaufzeit.
Die Leistungsaufnahme ist dabei deutlich geringerer als bei AC-Ventilatoren, je nach Verwendung können deutlich über 30 Prozent Energie eingespart werden. Trotz des schnellen Hochlaufs ist die Geräuschentwicklung niedrig. Dazu tragen auch die hohe Anzahl der vorwärtsgekrümmten Lamellen des Laufrades bei, die für eine angenehme Psychoakustik – vor allem im niederfrequenten Bereich – sorgen.
Durch ihre hohe Luftleistung (Bild 3) eignen sich die EC-Trommelläufer beispielsweise auch für hohe Torluftschleier an großen Werkstoren. Dazu tragen noch weitere konstruktive Details bei: So ist die Motorelektronik nicht direkt am Motor, sondern außen am Spiralgehäuse angebracht. Dadurch gibt es weniger den Luftstrom behindernden Einbauten.
Für ausreichende Kühlung der Elektronik ist dennoch gesorgt: Noppen an der Unterseite (Bild 4) des Elektronik-Gehäuses erhöhen die Leistungsdichte und verhindern zuverlässig eine Überhitzung. Auch gegen Umgebungseinflüsse wie Feuchtigkeit oder Staub ist die Elektronik zuverlässig geschützt. Ihr Gehäuse besteht aus widerstandsfähigem Aluminium-Druckguss und erfüllt die Anforderungen der Schutzart IP 54.
Parallelbetrieb mehrerer Ventilatoren
Ventilatoren für Luftschleusen und Torluftschleier werden meist in Parallelschaltung betrieben. Nun sind aber EC-Ventilatoren funktionsbedingt nicht völlig frei von Rückwirkungen auf das Netz. Ein paralleler Betrieb mehrerer EC-Ventilatoren kann deshalb unter Umständen dazu führen, dass die zulässigen Grenzwerte nach EN 61000-3-2 überschritten und andere Geräte durch Oberschwingungen im Anlagennetz negativ beeinflusst werden könnten. Normalerweise muss der Betreiber dann Entstörfilter vorsehen, für eine ausreichende Blindleistungskompensation sorgen und eventuell auf größere Leitungsquerschnitte achten.
Bei den EC-Trommelläufern von ebm-papst kann man sich diesen Aufwand sparen. Eine integrierte Leistungsfaktorkorrektur (aktive Power Factor Correction, PFC) reduziert die Oberschwingungsanteile im Eingangsstrom deutlich (Bild 5). Ebenso wird der Spitzenwert des Eingangsstromes vermindert und es kann in vielen Anwendungsfällen ein kleinerer Leitungsquerschnitt für die Versorgungsleitungen der Ventilatoren gewählt werden.
Bedarfsgerechte Regelung und Monitoring
Ein weiterer Vorzug der EC-Motoren ist ihre Regelbarkeit; praxisgerechte Ansteuermöglichkeiten sind vorhanden. Die Ansteuer-Elektronik ist nicht nur gut auf die eingesetzten Motoren abgestimmt, sondern diese lassen sich auch stufenlos regeln. Dies ist über den gesamten Drehzahlbereich möglich, wobei der gute Wirkungsgrad im Teillastbetrieb erhalten bleibt.
Für eine bedarfsgerechte Regelung lässt sich die digitale RS-485 Modbus-RTU-Schnittstelle nutzen. Vor allem wenn – wie bei den Torluftschleiern – mehrere Ventilatoren im Einsatz sind, bietet die Busvernetzung Vorteile. Angefangen von der Konfiguration bei der Inbetriebnahme bis hin zu Service. Für Fehlerdiagnose und Wartung vereinfacht sich der Umgang mit der Technik deutlich, wenn der Techniker vom zentralen PC aus auf die Ventilatoren zugreifen kann. Außer der entsprechenden PC-Software gibt es mittlerweile auch eine PDA- und Smartphone-fähige Version, mit der sich die vernetzen Ventilatoren über eine Bluetooth-Schnittstelle ohne Kabelverbindung parametrieren, überwachen und fernsteuern lassen.
Geringer Aufwand bei Installation und Inbetriebnahme
Als Plug-and-play-Komplettlösung lassen sich die EC-Trommelläufer schnell und einfach in Betrieb nehmen. Die Motorwelle darf dabei wahlweise horizontal oder vertikal stehen. Alle Komponenten sind auf hohe Robustheit und lange Lebensdauer ausgelegt. Das Schaufelrad und die Düsenplatte bestehen aus verzinktem Stahlblech.
Luftmanagement in explosionsgefährdeten Bereichen
Die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU gilt sowohl für elektrische wie auch nicht elektrische Geräte sowie für Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Eine besondere Bedeutung bekommt diese Richtlinie beim Luftmanagement, da sie auch Sicherheits-, Kontroll- und Regeleinrichtungen für den Einsatz außerhalb des Ex-Bereiches umfasst.
Für diesen Einsatzbereich bietet Trox den X-CUBE Ex. Er erfüllt alle Anforderungen der oben genannten Richtlinie und die Voraussetzungen, die in der ATEX-Richtlinie 1999/92/EG beschrieben sind. Das raumlufttechnische Gerät ist speziell konzipiert für den Einsatz in der petrochemischen Industrie, in Kraftwerken oder Entsorgungsbetrieben, die diesen Richtlinien unterliegen. Der X-CUBE Ex ist neben der normalen Version für Innenräume, auch in einer wetterfesten Ausführung sowie als Hygienegerät erhältlich.
Dipl.-Ing. (FH) Uwe Sigloch,
Leiter Markt Management Lüftungs- und Klimatechnik bei ebm-papst Mulfingen
Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Nikolai Lukin,
Sales Engineer Air Conditioning bei ebm-papst Mulfingen
