Axialventilatoren für leistungsstarke Verdampfer

Axialventilatoren in Verdampfern müssen einiges aushalten. Der Einsatz auf der kalten Seite des Kühlkreises ist alles andere als technikfreundlich. Vereisungen und deren Beseitigung, bei denen oft grobes Werkzeug vonnöten ist, fordern robuste, aber gleichzeitig auch energieeffiziente Lösungen, die unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig funktionieren. Auch die oft obligatorische, regelmäßige Reinigung mit dem Dampfstrahler müssen die Ventilatoren gut verkraften.

Bei der Entwicklung der Baureihe „AxiCool“ hat der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst Mulfingen (www.ebmpapst.com) solche Anforderungen in besonderem Maße berücksichtigt. Jetzt decken die Ventilatoren die ganze Bandbreite der in Gewerbe und Industrie eingesetzten Verdampfer und Luftkühler ab. Während sich die Baugrößen bis 450 vor allem für gewerbliche Anwendungen und kleinere Lagerräume in unmittelbarer Nähe zum Verkauf eignen, sind die neuen Baugrößen 500, 630 und 800 für Anwendungen in größeren Dimensionen bestimmt, z. B. in großen Kühlhäusern oder Lager- und Produktionsräumen der Lebensmittelverarbeitung und Nahrungsmittelindustrie. Damit stehen jetzt auch für leistungsstarke Verdampfer in der Industrie- und Gewerbekühlung (Bild 1) praxisgerechte und obendrein auch sehr energieeffiziente Axialventilatoren zur Verfügung.

Für Ventilatoren, die in Verdampfern (Bild 2) eingesetzt werden gilt: Jeder Ventilator ist ein System, das aus Motor, Steuerelektronik und Strömungsmaschine besteht. Dieses muss man in seiner Gesamtheit betrachten, vor allem wenn man Aussagen zu Energieeffizienz, Luftleistung und akustischem Verhalten machen will. Bei den neuen „AxiCool“-Ventilatoren ist diese Philosophie umgesetzt. Angefangen bei der Peripherie, bestehend aus Schutzgitter und patentiertem Wandringsystem, dem „HyBlade“-Lüfterrad sowie Motor und Ansteuerelektronik sind alle Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt. Das Resultat ist eine einbaufertige, energieeffiziente Plug & Play-Einheit mit hohem Systemwirkungsgrad und geringer Geräusch­entwicklung. Für das mittlerweile bei Verdampfern und Luftkühlern zunehmend übliche, freiwillige ErP-Labelling ist damit eine wichtige Voraussetzung zu einer besseren Klassifizierung geschaffen.

Integrierter Diffusor für mehr Luftleistung und weniger Geräusch

Will man die Energieeffizienz von Ventilatoren in Verdampfern verbessern, muss man berücksichtigen, dass hier hohe Gegendrücke im Spiel sind. In den Ventilatoren wurde deshalb ein sogenannter Diffusor in Kombination mit einem Nachleitrad konstruiert (Bild 3). Dieses integrierte Nachleitsystem sorgt durch eine Minimierung der Strömungsturbulenzen für maximale Effizienz und minimales Geräusch. So kann die Luftleistung um bis zu 12 % steigen, während der Geräuschpegel um bis zu 3 dB(A) sinkt.

Abtauzyklen optimieren

Weitere Konstruktionsdetails wirken Vereisungen entgegen und optimieren die Abtauzyklen: So bestehen Wandring und Ventilatorschaufeln aus einem widerstandsfähigen Kunststoff, einem Material an dem von vornherein weniger Eisansatz zu befürchten ist als bei Metall-Ausführungen. Das metallische Schutzgitter verkraftet auch gröbere Methoden. Der Grund ist einleuchtend, wenn man bedenkt, dass Eisansatz am Gitter in der Praxis meist mit mechanischen Hilfsmitteln entfernt wird. Es ist zudem nicht gewölbt, sondern eben, was die Reinigung ebenfalls erleichtert.

Direkt in das Wandringsystem mit Verkleidung des Ventilators lässt sich zudem ein Heizband einlegen. Der Einbau des Heizbands direkt im Wandringsystem hat den Vorteil, unnötigen Wärmeeintrag in die Umgebung zu vermeiden, weil der Hohlraum wie ein Isolator wirkt. Die Wärme entsteht dort, wo sie benötigt wird. Eine Eisbildung zwischen Axialflügel und Verkleidung, die den Ventilator blockieren könnte, wird zuverlässig verhindert. Ein Luftsack, der beim Abtauen und abgeschaltetem Ventilator den Luftaustrittschacht verschließt, lässt sich ebenfalls einfach montieren (Bild 4). Ein entsprechender Wulst mit einer Auflagefläche zum Festziehen ist bereits in die Ventilatorverkleidung integriert. Durch den Luftsack entsteht während des Abtauprozesses Stauwärme, die im Kühler gehalten wird. Das reduziert die Abtauzeit um ca. 50 % und ermöglicht eine niedrige Abtauendtemperatur, was zu einer erheblichen Energieeinsparung führt.

Ablaufrinnen auf der Innenseite des Wand­rings sorgen dafür, dass Tauwasser nach dem turnusmäßigen Enteisen problemlos in Richtung der am Kondensator ohnehin vorhandenen Tropfwanne ablaufen kann. Ein Festfrieren der Schaufeln ist nicht zu befürchten und gleichzeitig ist die Gefahr gebannt, dass beim Wiederanlauf des Ventilators Wasser auf die Lagerware spritzt. Je höher die Hygieneanforderungen sind, desto mehr gewinnt dieses Feature an Bedeutung. Bei offen gelagerten Lebensmitteln beispielsweise gilt es, eine Kontamination mit Spritzwasser zu vermeiden.

AC- und EC-Varianten in Standard- oder High-End-Ausführung

Die Axialventilatoren der „AxiCool“-Serie eignen sich mit Luftleistungen bis 24.600 m³/h für eine Vielzahl typischer Verdampfer-Anwendungen. Alle Ventilatoren stehen sowohl in der High-End-Variante mit integriertem Nachleitapparat, Wandringverkleidung und Klemmenkasten als auch in Standardversion zur Verfügung. Hier ist ebenfalls der Nachleitapparat integriert; Klemmenkasten und/oder Wandringverkleidung gibt es optional in der High-End-Variante. Bei hohen Hygieneanforderungen bringt die Wandringverkleidung weitere Vorteile, denn die glatte Oberfläche lässt sich gut reinigen, wobei ohnehin schon mit nur geringen Schmutzablagerungen zu rechnen ist (Bild 5). Außerdem lässt sich so der Wärmeeintrag ins Kühlhaus bei den Abtauzyklen reduzieren.

Alle Varianten trotzen dank spezieller Lager und Fette Temperaturen bis -40 °C und erreichen durch die Außenläuferbauweise sehr kompakte Abmessungen. Dadurch benötigt auch die komplette Verdampfereinheit weniger Platz. Die Ventilatoren erfüllen serienmäßig die Anforderungen der Schutzart IP55, können sowohl saugend als auch drückend eingesetzt werden und sind bei gleichen Abmessungen mit AC- oder mit energieeffizienten „GreenTech EC‑Motoren“ erhältlich. Durch ihren gegenüber AC-Motoren deutlich besseren Wirkungsgrad reduzieren EC-Motoren die Abwärme, was natürlich bei Kühlanwendungen ein großer Vorteil ist. Gleichzeitig sinkt der Energieverbrauch. Bei einem Ventilator der Baugröße 500 liegt dieser beispielsweise um 46 % niedriger als bei marktüblichen AC-Ventilatoren mit Kurzdüse (Bild 6).

Steuern und Vernetzen: „IoT“ (Internet of Things) und Fernzugriff

Als weiteren Vorteil hat der Anwender bei EC-Ausführung die Wahl zwischen der konventionellen On/Off- bzw. Zweistufenregelung oder einer bedarfsgerechten Regelung über ein 0-10 V-Signal. Individuelle Anpassungen bei besonderen Kühlanforderungen werden dadurch erleichtert. Typische Beispiele hierfür sind Reifeprozesse bei der Lagerung von Käse, empfindlichem Obst oder Gemüse. Außerdem bleibt der hohe Wirkungsgrad der EC-Motoren auch im Teillastbetrieb erhalten. Eine bedarfsgerechte Regelung erschließt weitere Energieeinsparungen, z. B. können die Ventilatoren langsamer laufen, wenn nachts die Hallentore verschlossen sind und die Temperatur eher konstant bleibt.

Über eine serielle Modbus-Schnittstelle lassen sich die Ventilatoren zudem einfach miteinander vernetzen und in die übergeordnete Gebäudeautomatisierung einbinden, z. B. für ein Monitoring des Kältekreislaufs. Zudem wird es einfacher, per Fernüberwachung auf die Kältetechnik zuzugreifen – eine Möglichkeit, die in Zukunft sicher zunehmend an Bedeutung gewinnen wird. Als effiziente, perfekt auf den Anwendungsbereich zugeschnittene und obendrein auch noch kompakte „Plug & Play“-Lösung dürfte sich damit auch den „Großen“ der „AxiCool“-Baureihe in der Industrie- und Gewerbekühlung ein breites Einsatzfeld erschließen.