Novelty Structures liefert Ventilatoren und Kanäle für Industrieprojekte aus unseren Produktionsstätten in der Türkei.
Die Leistung der verschiedenen Arten von Ventilatoren und ihr Betriebsverhalten sind entscheidend für die Auswahl des geeigneten Ventilatortyps für eine bestimmte Anforderung. Auch die Auslegung eines geeigneten Kanalsystems ist notwendig, um den Luftstrom und die Verteilung zu optimieren.
1. Einführung
Die Beschreibung der Leistung eines Ventilators ist vergleichbar mit der Präsentation eines Hochleistungssportwagens – es gibt kein Einheitsmodell. Im Gegensatz zur herkömmlichen PS-Messung bei Autos haben Ventilatoren ihre eigenen Kennzahlen: Volumenstrom und Druckerhöhung. Diese beiden Faktoren stehen immer in einem besonderen Verhältnis zueinander, auch wenn sie variabel sind.
Dieses Verhältnis wird in einem Diagramm dargestellt – der individuellen Kennlinie des Ventilators. Für optimale Leistung wird diese Kurve idealerweise bei konstanter Drehzahl gezeichnet, was als „inherent-speed“-Kurve bezeichnet wird. Auf diesem Diagramm befindet sich der Volumenstrom auf der Basislinie (x-Achse), während die Druckerhöhung des Ventilators auf der y-Achse liegt. Diese Informationen sind grundlegend, es können jedoch weitere Parameter wie Leistungsaufnahme, Wirkungsgrad und Geräuschpegel hinzugefügt werden.
Abbildung 1: Beispielgrafik für die Lüfterleistung
Der Punkt höchster Effizienz des Ventilators – sein Spitzenwert auf der Kurve – wird als „Best Efficiency Point“ (b.e.p.) bezeichnet. An diesem Punkt arbeitet der Ventilator mit minimalem Energieverbrauch und geringster Geräuschentwicklung entsprechend seiner Auslegung. Der Betrieb in diesem Punkt bietet das beste Ergebnis hinsichtlich Energieeffizienz.
Ventilatoren können an verschiedenen Punkten ihrer Kennlinien betrieben werden. Ein kleinerer Ventilator mit höherer Drehzahl kann gewählt werden, wenn man etwas mehr Lärm und eine etwas geringere Effizienz in Kauf nimmt. Ein überdimensionierter Ventilator links vom b.e.p. kann hingegen Probleme wie „Stallen“ verursachen, was zu verstärktem Lärm, Vibrationen und instabilem Luftstrom führt.
Bei der Auslegung eines Ventilators besteht die Hauptaufgabe darin, den optimalen Punkt auf der Kurve zu finden – das richtige Gleichgewicht zwischen Leistung, Effizienz und Geräusch entsprechend den Anforderungen.
2. Radialventilatoren
Abbildung 2: Animation von
Ein Radialventilator ist ein mechanisches Gerät, das dazu dient, Luft oder Gase in eine bestimmte Richtung zu bewegen – typischerweise im Winkel zum einströmenden Medium. Diese Ventilatoren, auch als Gebläse bezeichnet, verwenden ein kanalisiertes Gehäuse, um die austretende Luft gezielt zu lenken oder über einen Wärmetauscher zu leiten.
Die Hauptfunktion von Radialventilatoren besteht darin, Luft vom rotierenden Einlass zum Auslass zu befördern. Sie werden häufig in Kanalsystemen eingesetzt, um Luft durch Leitungen oder Wärmetauscher zu saugen oder durch ähnliche Impeller zu drücken. Sie bieten eine vergleichbare Luftförderung wie Axialventilatoren, jedoch in kompakterer Bauform, was sie besonders geeignet für höhere Widerstände im Luftstrom macht.
Radialventilatoren nutzen die kinetische Energie der Laufräder, um den Luftstrom anzutreiben und Widerstände durch Kanäle, Klappen und andere Bauteile zu überwinden. Sie fördern Luft radial und verändern dabei die Strömungsrichtung typischerweise um 90 Grad. Sie zeichnen sich durch Robustheit, leisen Betrieb, Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit unter verschiedenen Bedingungen aus.
Im Gegensatz zu Verdrängergebläsen, die eine konstante Luftmasse fördern, sind Radialventilatoren konstante-Volumen-Geräte. Das bedeutet, dass sie bei konstanter Drehzahl ein relativ gleichbleibendes Luftvolumen bewegen. Die tatsächliche Luftmasse variiert jedoch in Abhängigkeit von Faktoren wie Luftdichte, Temperaturänderungen und Höhenlage.
Verglichen mit Verdrängergebläsen sind Radialventilatoren effizienter. Allerdings können Gebläse geringere Investitionskosten und höhere Verdichtungsverhältnisse bieten. Im Vergleich zu Axialventilatoren eignen sich Radialventilatoren besser für kanalisierte Anwendungen in Wohn-, Industrie- und Gewerbebereichen. Axialventilatoren hingegen werden bevorzugt für großvolumige Luftbewegungen wie Lagerentlüftung oder Raumzirkulation, da sie bei höheren Luftvolumen und niedrigerem statischen Druck effizienter arbeiten.
Der charakteristische Trommelaufbau eines Radialventilators besteht aus Schaufeln, die um eine Nabe angeordnet sind. Die Nabe rotiert auf einer Antriebswelle im Ventilatorgehäuse, wodurch das Gas seitlich eintritt, um 90 Grad umgelenkt wird, durch Zentrifugalkraft über die Schaufeln beschleunigt und aus dem Gehäuse ausgeleitet wird. Dieses Design gewährleistet einen effektiven und gerichteten Luftstrom für verschiedene Anwendungen.
3. Axialventilatoren
Die Entwicklung von Axialventilatoren hat seit dem Zweiten Weltkrieg erhebliche Fortschritte gemacht, hauptsächlich durch die Einführung hochfester Aluminiumlegierungen. Diese Legierungen ermöglichen den Betrieb der Ventilatoren bei Drehzahlen, die für die Erzeugung hoher Drücke erforderlich sind. Axialventilatoren folgen weitgehend der klassischen Theorie und erfordern im Allgemeinen weniger spezielles Fachwissen als Radialventilatoren.
Foto 1: Axialventilatoren
Axialventilatoren können grob nach der Art der Luftströmungsführung klassifiziert werden:
- Kanalventilator:
- Die Luft wird durch einen Kanal geleitet, wodurch sie nahezu axial in das Laufrad eintritt und es verlässt.
- Diese Konfiguration eignet sich für Anwendungen, bei denen ein kontrollierter und gerichteter Luftstrom gewünscht ist.
- Membran- oder Ringmontierter Ventilator:
- Die Luft wird von einem relativ großen Luftraum in einen anderen übertragen.
- Diese Ausführung eignet sich für Szenarien, in denen eine gezielte Luftübertragung zwischen Räumen erforderlich ist.
- Umluftventilator:
- Das Laufrad rotiert frei in einem nicht eingeschränkten Raum.
- Beispiele sind Stand- oder Deckenventilatoren, bei denen der Ventilator die Luft im Raum verteilt, ohne durch einen Kanal oder spezifischen Luftweg begrenzt zu sein.
4. Kanalführung
Ein Luftverteilungssystem kann von einem einfachen Aufbau mit einem Ventilator und einem Kanalnetz, das entweder an den Einlass oder den Auslass oder an beide angeschlossen ist, bis hin zu einem komplexeren System reichen, das zusätzliche Komponenten umfasst. In einem komplizierteren System finden Sie möglicherweise eine Kombination aus einem Ventilator, Kanälen, Luftregulierungsklappen, Kühlschlangen, Heizschlangen, Kompensatoren, Diffusoren, Drehflügeln und mehr. Der Ventilator fungiert als die zentrale „Luftpumpe“ im System. Er liefert die Energie, die benötigt wird, um den von den verschiedenen Komponenten verursachten Widerstand gegen den Luftstrom zu überwinden.
Foto 2: Kanalführung
Im Wesentlichen ist der Ventilator für den Antrieb des Luftstroms durch das System verantwortlich. Er stellt sicher, dass sich der Luftstrom effizient durch die Kanalführung und zugehörige Komponenten bewegt. Die Komplexität des Systems wird durch die Anzahl und Art der enthaltenen Komponenten bestimmt, die zu den Gesamtfunktionen beitragen.
Der Bau von Kanälen erfordert den Einsatz unterschiedlicher Materialien, wobei spezifische Anforderungen abhängig von der jeweiligen Anwendung berücksichtigt werden müssen. Die Materialauswahl für Kanalsysteme sollte mit derselben Sorgfalt erfolgen wie für andere Systemkomponenten. Unterschiedliche Materialien beeinflussen die Gesamtleistung des Systems erheblich. Auch wenn jedes Material Vorteile hat, müssen die jeweiligen Einschränkungen sorgfältig geprüft werden, bevor eine Auswahl getroffen wird.
Gängige Materialien für Kanäle sind verzinkter Stahl, schwarzer Kohlenstoffstahl, Aluminium, Edelstahl, glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), Beton, faserverstärktes Glas (Kanalplatten).
Es ist wichtig zu beachten, dass für Systeme in Nuklearprojekten, erdbebengefährdeten Gebieten oder Projekten mit besonderen Anforderungen eine spezielle Materialwahl und Konstruktion erforderlich sein kann. Diese Überlegungen verdeutlichen die Notwendigkeit, die Materialauswahl an spezifische Umwelt-, Struktur- und Funktionsanforderungen anzupassen, um eine optimale Leistung und Einhaltung spezieller Projektanforderungen zu gewährleisten.
Eine umfassende Spezifikation und Ausführungszeichnung des Kanalsystems sollte die folgenden Anforderungen erfüllen:
- Lokale Normen- und Vorschriftenanforderungen
- Klassifizierung des statischen Drucks im Kanalsystem
- Auswahl des Kanalbaumaterials
- Zulässige Kanalundichtigkeiten
- Isolationsanforderungen
- Schalldämpfungsgeräte und -methoden
- Leistungsanforderungen für Einlass und Auslass
- Filter
- Klappen
- Kanalmontierte Geräte
- Besondere Aufhängungssysteme für Kanäle
