Der verstellbare Luftstrahl der Luftschleier trennt zwei thermisch differente Zonen und verhindert eine thermische Vermischung. Bei optimaler Auslegung bleibt die Raumtemperatur konstant bzw. schwankt nur gering. Zugluftentwicklung lässt sich verhindern oder zumindest deutlich reduzieren und Heizenergie einsparen. Mittlerweile erschließen sich bei den Luftschleiern aber noch weitere Energiesparpotenziale: Den Luftstrom der Luftschleier erzeugen je nach Anlagengröße drei bis sieben nebeneinander angeordnete Ventilatoren, idealerweise in energiesparender EC-Technologie. Entsprechende doppelseitig saugende EC-Radialgebläse wurden von ebm-papst speziell für diesen Einsatzbereich entwickelt (Bild 1). Die eingesetzten EC-Motoren arbeiten mit sehr hohen Wirkungsgraden von um die 90 Prozent. Herstellerangaben zur Folge lassen sie beim Erwärmen der Luft bis 40 Prozent Energie gegenüber vergleichbaren Systemen einsparen.
Moderne EC-Antriebe statt traditioneller Asynchronmotoren
Bisher wurden sogenannte Asynchronmotoren eingesetzt. Sie erreichen allerdings je nach Auslegung nur Wirkungsgrade um die 50 Prozent (Bild 2). Eine Drehzahlsteuerung (zum Beispiel für eine bedarfsgerechte Leistungsanpassung oder Geräuschreduzierung) ist aufwendig und nur mit zusätzlichen Komponenten möglich. Die sparsamere Alternative hierzu heißt EC-Motor. Es gibt keine mechanische Kommutierung über Kohlebürsten vom Stator zum Rotor. EC-Motoren sind vom Prinzip her permanentmagneterregte Synchronmotoren. Sie verhalten sich wie Gleichstrommotoren und lassen sich genauso einfach regeln. Die Leerlaufdrehzahl hängt nur von der angelegten Spannung und der Windungszahl der Statorwicklung ab. Dadurch lassen sich beliebige Betriebsdrehzahlen realisieren, auch oberhalb der von der Netzfrequenz vorgegebenen Grenzen von ca. 3000 U/min. Dabei ist der Zusammenhang zwischen Spannung und Drehzahl sowie zwischen Strom und Drehmoment weitgehend linear. Die Wirkungsgrade sind über den gesamten Drehzahlbereich deutlich besser als bei üblichen Asynchronmotoren. Diese höheren Wirkungsgrade bedeuten natürlich eine weitaus bessere Nutzung der Primärenergie und damit eine deutliche Kosteneinsparung, die sich recht einfach berechnen lässt. Die Kosteneinsparung pro Jahr ist das Produkt aus Leistungseinsparung, Energiekosten und Laufzeit.
Reduzierte Betriebskosten, leiser Lauf und zuverlässige Funktion
Bei einem direkten Vergleich zwischen dem Einsatz der herkömmlichen AC- zur EC-Technik sprechen die Messergebnisse eine deutliche Sprache. In einem Torluftschleier mit vier Gebläsen werden freiblasend ca. 3135 m³/h erreicht. Diese Aufnahmeleistung unterscheidet sich mit 350 W (AC = 920 W, EC = 570 W) das heißt, dies entspricht einer Leistungseinsparung von ca. 40 Prozent. Bei einem angenommenen Tageseinsatz von 12 h (zum Beispiel in einem Kaufhaus) und 306 Tagen im Jahr ergibt sich eine Leistungseinsparung von 4,2 kWh pro Tag und Lüftungseinheit. Bei beispielsweise drei Gebäudeeingängen bzw. drei Torluftschleiern sind das 12,6 kWh und somit 3855,6 kWh im Jahr. Bei den vielen weltweit eingesetzten Geräten addiert sich das zu großen Mengen. Gleichzeitig profitiert der Anwender aber auch von weiteren Eigenschaften der EC-Technik: So arbeiten die EC-Ventilatoren ausgesprochen leise. Über den gesamten Drehzahlbereich gibt es praktisch kein Motorgeräusch; die bei Frequenzumrichter geregelten Asynchronmotoren typischen Resonanzen oder das Phasenanschnitt-Brummen sind prinzipbedingt ausgeschlossen. Und natürlich tragen auch die nach strömungstechnischen Kriterien optimierten Flügelräder zu einer niedrigen Geräuschemission bei. Die lange Lebensdauer die gute Regelbarkeit und der Alarmausgang sind weitere Vorteile der EC-Ventilatoren. Dadurch reduzieren sich die Wartungsintervalle erheblich, was beim Endkunden eine deutliche Kostenreduzierung darstellt. Die Motordrehzahlen lassen sich bei den EC-Ventilatoren über eine Steuerschnittstelle einstellen. Eine bedarfsgerechte Leistungsanpassung ist damit sehr komfortabel möglich. Die Luftleistung der Luftschleier lässt sich dadurch perfekt an die jeweiligen Umgebungs- und Betriebsbedingungen anpassen. Der Umstieg auf EC-Ventilatoren schont also nicht nur Geldbeutel und Umwelt, sondern erhöht gleichzeitig auch noch den Bedienkomfort. -
Zulufttemperaturregelung in Lüftungsanlagen
Hans Kaut
Raumlufttechnische Anlagen werden aus energetischen Gründen immer häufiger mit direktverdampfenden Wärmeübertragern ausgestattet. Um diesen Trend mit den Hitachi-Klimasystemen zu unterstützen, wurde eine neue Baugruppe entwickelt, die auf die regelungstechnischen Anforderungen von Luftaufbereitungssystemen abgestimmt ist. Der Anwendungsbereich erstreckt sich von klassischen RLT-Systemen über Kreuzstromwärmeübertrager bis hin zu Türluftschleieranlagen. Während die kältetechnische Einbindung je nach Außengerätetyp standardmäßig erfolgt, kann bei der Regelung zwischen drei Optionen gewählt werden.
Gerade in großen Lüftungsanlagen werden die Einzelkomponenten des Gesamtsystems mithilfe einer übergeordneten Regelung aufeinander abgestimmt, um perfekte Zuluft-Zustände zu erzielen. Die Voraussetzung dafür ist, die „Kältetechnik“ als ein Teil des Gesamtsystems in den Regelablauf einzubinden. Die Umsetzung der Sollwertvorgabe kann mit dem neuen EXV-Kit unter anderem über ein 010 V Steuersignal erfolgen, das als direkte Leistungsanforderung an den Inverter-Verdichter dient. So wird gewährleistet, dass die erforderliche Leistung zum Erreichen der eingestellten Zulufttemperatur genau vorgegeben und abgerufen wird.
Die zweite Option bietet den Aufbau einer eigenständigen Zulufttemperaturregelung. Einsatzbereiche können kleinere RLT-Systeme, jedoch auch Türluftschleieranlagen oder Kreuzstromwärmeübertrager sein. Die Vorgabe der gewünschten Zulufttemperatur erfolgt über die Kabel-Fernbedienung der SystemFree-Baureihe.
Als dritte Option ist die Standard-Raumlufttemperaturregelung verfügbar. Diese Option wird meist bei Umluftgeräten bzw. Wärmeübertragern mit geringem Außenluftanteil gewählt, als Hauptregelgröße dient die Raumlufttemperatur. Die EXV-Baugruppe ergänzt das bisherige SystemFree-Produktportfolio und ist kombinierbar mit den Utopia- und VRF-SetFree Außeneinheiten.
