Vergleich der Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Ventilatorensysteme

Vergleich der Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Ventilatorensysteme

Klimaforum
Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Vergleich der Wirtschaftlichkeit
unterschiedlicher Ventilatorensysteme
Dr. Johannes Anschütz
Gebhardt Ventilatoren, Waldenburg
Klimaforum
Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Inhalt
• Energiebedarf von Ventilatoren
• Ventilatorensysteme für RLT Geräte
• Systemwirkungsgrade; Vergleiche
• Optimierung; Auswahl
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Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Stromverbrauch von Ventilatoren
Land
Verbrauch
Mio. kWh/a
Deutschla nd
43.217
Frankreich
England
Italien
32.861
28.628
24.259
Spanien
15.634
Schweden
Niederlande
12.279
8 .730
Finnland
8 .279
Belgien
6 .729
Österreich
4 .722
Griechenland
3 .546
Portugal
3 .240
Dänemark
2 .872
Irland
1 .563
Luxemburg
529
Gesamt
197.087
Quelle: Fraunhofer-Institut ISI
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Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Der Ventilator in der RLT-Zentrale :
Ventilator-Anteil
Investitionskosten
Übrige Komponenten
Betriebskosten
1 – 3%
40 – 70%
97 –99%
30 – 60%
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Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
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Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Radialventilatoren mit
Spiralgehäuse für Geräteeinbau
Laufradvarianten
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Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Radialventilatoren mit
Spiralgehäuse für Geräteeinbau
Laufradvarianten
vorwärtsgekrümmte
Schaufeln
stat. Wirkungsgrad 55%
rückwärtsgekrümmte,
profilierte Schaufeln
stat. Wirkungsgrad 77%
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Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Radialventilatorensysteme mit
hohem Wirkungsgrad
rückwärtsgekrümmte Schaufeln
riemengetrieben – direktgetrieben
mit Spiralgehäuse – freilaufend
einseitig – zweiseitig saugend
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Ventilatoren mit
Riementrieb
- RZR -
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Ventilatoren mit
Direktantrieb
Freilaufendes Rad
- RLM -
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Ventilatoren mit
Direktantrieb
Kupplung
-RZM -
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Ventilatoren mit
Direktantrieb
Außenläufermotor
- RZA -
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Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Maß für Wirtschaftlichkeit:
Wirkungsgrad des Ventilatorsystems
Ventilatorsystem:
• Ventilator
• Antrieb
• Regelung
• Einbausituation
• Betriebsweise
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Systemwirkungsgrad
ηfaS = ηfaW ⋅ηMotor ⋅ηRiementrieb ⋅ηFU ⋅ ηEinbau
statischer Wirkungsgrad
auf Wellenleistung bezogen
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System :
Ventilator mit
Riementrieb (Flachriemen)
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Zentrale Klimatechnik für Mensch und Gebäude
Systemkomponenten; Verlustanteile
Systemkomponenten; Verlustanteile
Frequenzumri chter
Zweiflutiger
Radialventilator
Keilrie mentrieb
Asynchronmotor
Wirkungsgrad Riementrieb (%)
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100
Flachriemen
98
96
Keilriemen
94
92
90
Riementriebs-Wirkungsgrad
88
86
0,1
1
10
Motor - Nennleistung (kW)
100
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System :
Ventilator mit
Direktantrieb
(Einbau Asynchronmotor)
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Systemkomponenten; Verlustanteile
5%
15%
25%
Verluste
100 % Frequenzumrichter
Motor
Ventilator,
Aerodynamik ca. 60 %
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Erreichbare Systemwirkungsgrade
Vergleich unterschiedlicher Antriebssysteme
2 kW / %
RLM
RZR
RZM
RZA
Aerodynamisch
statisch
70
77
77
76
+ Riementrieb
(70)
70 – 75
(77)
(76)
+ FU
68
(68 – 73) /
70 – 75
75
75
+ Motor
56
56 – 60 /
58 – 62
62
62
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Systemwirkungsgrade
bei unterschiedlichen Leistungen
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Drehzahlregelung
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Motorwirkungsgrad (%)
Motor – Wirkungsgrad, Teillast
100
98
eff 1
96
94
92
90
88
eff 2
86
84
82
80
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
bezogene Leistung Pw / PN
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Antriebswirkungsgrad (Motor + FU) (%)
Motor+Frequenzumrichter - Wirkungsgrad
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
relative Frequenz f/fmax
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Vorteile Drehzahlsteuerung EC Technologie
Motor + Steuerung
Antriebswirkungsgrad (%)
90 ,0
80 ,0
EC Technologie
70 ,0
60 ,0
50 ,0
Frequenzumrichter
40 ,0
30 ,0
Trafo
20 ,0
10 ,0
0 ,0
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Relativer Volumenstrom V/Vmax
1,1
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Einsparpotenzial am
Ventilatorsystem
• Höchster aerodynamischer Wirkungsgrad
• Direktantrieb oder Flachriementrieb
• Drehzahlregelung
• Antriebe mit optimiertem Wirkungsgrad
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Energieeinsparverordnung
Spezifische Ventilatorleistung (pr EN 13779)
SFP =
P1
 =
V
∆p

η System
Kategorie
SFP
SFP 1
< 500
SFP 2
500 bis 750
SFP 3
750 bis 1250
SFP 4
1250 bis 2000
SFP 5
> 2000
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Energie-Einsparmassnahmen
• Minimierung der Anlagenverluste
• Wahl des besten Ventilatorsystems für
vorgegebene Betriebsart und Einbausituation
• Auslegung des Ventilators mit höchstem
Wirkungsgrad
• Wahl der Regelung; Drehzahlveränderung
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Für den Inhalt des Vortrags, die technischen Angaben und deren
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