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16 www markttechnik de Nr 42 2020 Top-Fokus|Wärmemanagement & Kühltechnik Strömungstechnik Den Wirkungsgrad von Ventilatoren verbessern Jede kleine Veränderung an einem Ventilator hat Einfluss auf die Effizienz Will man den Wirkungsgrad optimieren lohnt sich ein Blick auf das Strömungsverhalten in der Anwendung Von Daniel Gebert ebmpapst Die Ökodesign-Richtlinie ErP Energy related Products bildet die Basis für die Effizienzbewertung von verschiedenen Komponenten und Geräten Die Mindest-Effizienz von Ventilatoren ist in der VentilatorenVerordnung EU327 2011 festgelegt Dabei werden auch Ventilatoren betrachtet die beispielsweise in Geräten für die Kälte-Klimaund Lüftungstechnik eingebaut sind Die Wirkungsgradanforderungen für Ventilatoren sind bereits seit 2013 festgelegt wurden jedoch 2015 angehoben In naher Zukunft ist eine weitere Verschärfung vorgesehen Die Wirkung dieser Verordnung ist mittlerweile deutlich am Markt zu spüren so gewinnen energieeffiziente EC-Ventilatoren an Marktrelevanz was die CO2 -Billanz verbessert und damit der Umwelt zugute kommt Für die hohen Wirkungsgrade der modernen Ventilatoren sind dabei neben energieeffizienten Motoren vor allem strömungstechnische Optimierungen ausschlaggebend Um die Effizienz eines Ventilators zu beurteilen muss er so bewertet werden wie er später eingesetzt wird Ansonsten darf er und damit auch die Kundenapplikation keine CE-Kennzeichnung tragen Das hat gute Gründe denn schon jede kleine Veränderung beispielsweise im Bereich der Düsengestaltung oder der Tragstreben hat Einfluss auf den Wirkungsgrad und damit auf die ErP-Konformität Tragstreben beispielsweise versperren zwangsläufig den Luftstrom am Einoder Austritt wodurch der Wirkungsgrad je nach Betriebspunkt um wesentliche Prozentpunkte sinkt Die Düsengeometrie hat ähnliche Auswirkungen selbst wenn der Luftspalt gleichbleibt Der Wirkungsgrad verringert sich wenn ein Axialventilator in einer Kurzdüse statt in einer Volldüse betrieben wird Auch die Positionierung innerhalb der Düse ist entscheidend Bei einer axialen Verschiebung von wenigen Millimetern können ebenfalls Wirkungsgradverluste die Folge sein Wer im Hinblick auf die Ventilatoren-Verordnung auf der sicheren Seite sein will sollte deshalb am besten zu einer Lösung greifen deren Energieeffizienz genau in dem Zustand ermittelt wurde wie er sie letztendlich einsetzt denn sonst muss der Anwender selbst die ErP-Konformität nachweisen Verlustmechanismen bei Axialund Radialventilatoren Will man Ventilatoren im Hinblick auf den Wirkungsgrad optimieren gilt es die aerodynamischen Verlustmechanismen zu untersuchen um sie zu reduzieren Bei Axialventilatoren gibt es typischerweise Verluste am Spalt also zwischen rotierendem Laufrad und stehendem Wandring Hier sind die Verbesserungsmöglichkeiten schnell ausgeschöpft da der Spalt aus fertigungstechnischen Gründen immer eine gewisse Größe haben wird Hinzu kommen Turbulenzverluste Verluste die durch Unterschiede der Strömungsgeschwindigkeit entstehen sowie Verluste auf der Austrittsseite Beim Radialventilator entstehen die Spaltverluste dadurch dass ein Teil der Luft durch den Düsenspalt im Kreis gefördert wird Hinzu kommen Druckverluste an den Schaufeln die nicht in allen Bereichen optimal angeströmt werden