Mit wenig Energie viel Wind machen

Galt früher eine hohe Leistung als Aushängeschild, wird in Zeiten der Energieverteuerung der Wirkungsgrad, also die ‚technische Effizienz‘, immer wichtiger. Die Spezialisten für Lüftertechnik von Ebm-Papst aus St. Georgen konnten bei ihrer neuen Radiallüfter-Baureihe Radical beide Regeln miteinander verbinden. Die neuen Lüfter erreichen durch einen überarbeiteten Antrieb und Aerodynamik die gleiche Luftleistung bei niedrigerer Stromaufnahme oder eine höhere Luftleistung bei gleichbleibendem Energiebedarf. Ein Materialverbund für das Lüfterrad und eine sensorlose Kommutierungverbessern nicht nur die technischen Daten, sie ermöglichen zusätzlich eine rationelle Fertigung. Der Anwender spart so durch günstige Anschaffungs- und geringere Folgekosten über die gesamte Lebens-dauer bares Geld.

Läuft leiser, trotz Größe

Heute sind zunehmend größere Lüftereinheiten gefragt. So fordert die steigende Leistungsdichte bei Großrechnern und Servern sowie in Schaltschränken oder in Basisstationen für Mobilnetze einen großen Kühlluftstrom. Auch beim Gebäudemanagement sind hohe Luftleistungen für Wärmepumpen oder Wohnungszwangsbelüftungen mit Energierückgewinnung wichtig. In all diesen Anwendungsfällen steht ein hoher Wirkungsgrad bei möglichst geringem Betriebsgeräusch im Vordergrund. Um dies zu erreichen und dabei die höheren mechanischen Belastungen an den Laufrädern zu berücksichtigen, fertigt der Lüfter-Experte die rückwärtsgekrümmten Laufräder der neuen Radiallüfter in einer Hybridkonstruktion: Ein Verbund aus Metallnabe und Kunststoff erfüllt die Anforderungen am besten. Das Metall übernimmt die hohen Kräfte an der Nabe, der im Spritzguss aufgebrachte Kunststoff umhüllt das Metall, schützt es vor Korrosion und ermöglicht eine aerodynamisch günstige Formgebung. Ein willkommener Nebeneffekt ist die dämpfende Wirkung des Kunststoffes bei der Körperschallabstrahlung. Zusammen mit der verbesserten Aerodynamik ergibt sich so insgesamt auch ein geringeres Laufgeräusch durch das Laufrad. Der UV-beständige Kunststoff schützt darüber hinaus auch vor Korrosion beispielsweise durch Salzwasser oder salzhaltige Luft. Zudem ist der Kunststoff gegen oberflächliche Schäden resistenter als die bisher eingesetzte Lackierung – das erhöht die Lebensdauer unter erschwerten Bedingungen.

Effizienter antreiben

Auch hocheffiziente Laufräder benötigen für die entsprechende Luftförderung einen passenden Antrieb. Deshalb verwendeten die Ingenieure einen neuen, dreiphasigen Motor mit neunnutigem Statorpaket und einen sechspoligen, magnetisierten Rotor, die zusammen eine rund zweieinhalbfach größere Antriebsleistung erbringen. Für diese höhere Leistungsdichte sorgen spezielle Elektrobleche, ein neues Magnetmaterial mit mehr Remanenz sowie eine eigens dafür entwickelte Elektronik. Das Thermomanagement im Motor führt die entstehende Verlustwärme gezielt ab. Ein spezielles Kommutierungsverfahren erhöht den Wirkungsgrad auf circa 85 %, sodass trotz des Leistungszuwachses nur ein geringer Abwärmezuwachs auftritt. Diesen kompensieren die motorinternen Kühleinrichtungen vollständig. Damit stellen sich trotz der Leistungssteigerung die gleichen Temperaturverhältnisse bei Rotorlager und Elektronikbauteilen ein wie bisher. In der Praxis bedeutet das, dass die Lebensdauer trotz der hohen Leistung weiterhin auf dem gleichen Niveau wie die der älteren Modelle liegt.

Einfach installieren

Neben der höheren Leistungsreserve bieten die Lüfter der Baureihe noch weitere Vorteile für Installation und Betrieb. So bietet der Hersteller die Lüfter in einer Kompakteinheit an. Das heißt, der Radiallüfter ist schon einbaufertig in einem Gehäuse integriert. Das erleichtert dem Monteur den Einbau und sorgt für ein stets optimales Laufspiel, also der Luftspalt zwischen Laufrad und Gehäuse. Das führt gleichzeitig zu einem hohen Wirkungsgrad und einem geringen Laufgeräusch. Auch beim elektrischen Anschluss bietet der Lüfter durch seinen erweiterten Eingangsspannungsbereich bis 72 V Vorteile. Als Spannungsvarianten stehen Modelle mit 12, 24 und 48 V zur Verfügung. Ein Verpolungsschutz sichert den Lüfter gegen falschen Anschluss. Während des Betriebs überwacht und steuert ein Mikrocontroller mit Dreiphasen-PWM-Modul den Antrieb. Auf diese Weise kann die Steuerung die Drehzahl und damit die Leistung im Bereich von 1:10 regeln. Gleichzeitig übernimmt die Elektronik auch Sicherheitsaufgaben wie eine Einschaltstrombegrenzung. Die sensorlose Kommutierung verzichtet auf Hallgeber, eine Synchron-Gleichrichtung erhöht den internen Wirkungsgrad. Die neuen Lüfter gibt es mit Radiallüfterräder-Größen mit 133, 175, 190, 220 oder 225 mm Durchmesser.

(dl)