Neuer Wind für die dezentrale Wohnraumlüftung
Ventilator mit Drehrichtungsumkehr für Push-Pull-Anwendungen
Bild 1: Push-Pull-System für die dezentrale Wohnraumbelüftung mit keramischem Wärmeübertrager.
Bild 2: Neuer Ventilator mit Drehrichtungsumkehr. Er ist exakt auf die in Push-Pull-Systemen üblichen Arbeitspunkte ausgelegt. Die Detailaufnahme zeigt die gelochten Schaufelenden, die die Kopfspaltwirbel reduzieren.
Bild 3: Die Kennlinie verläuft sehr steil, dadurch gibt es auch bei stürmischer Wetterlage nur sehr geringe Schwankungen beim Volumenstrom (S2-Klassifizierung nach DIN EN 13141-8 [1] für Winddruckanfälligkeit).
Bild 4: Das Flügeldesign mit den markanten Schaufelspitzen und den Öffnungen an den Flügelenden reduzieren die Kopfspaltwirbel und die damit verbundenen Geräuschanteile, was insgesamt niedrige Geräuschemissionen bedeutet.
Bild 5: Egal in welche Richtung: Die Luftmenge ist die gleiche. Der „AxiRev 126“ ist durch sein charakteristisches Erscheinungsbild auffallend: Das symmetrische Flügeldesign ermöglicht identische Kennlinien in beide Drehrichtungen.
In der Gebäudetechnik wächst mit steigenden Anforderungen an Umweltschutz und Energieeffizienz der Bedarf an Systemen zur dezentralen Wohnraumbelüftung. Auch in optimal gedämmten, hermetisch verschlossenen Räumen ist so ein gesundes, angenehmes Raumklima bei gleichzeitig großen Energieeinsparungen möglich. Die dezentralen Wohnraumbelüftungsgeräte, die in der Fassade installiert werden, eignen sich dabei nicht nur für Sanierungsmaßnahmen, sondern gewinnen auch bei Neubauten als Alternative zu zentralen Anlagen an Bedeutung. Für sogenannte Push-Pull-Anwendungen gibt es jetzt neue, energieeffiziente Lüfter, die sich auch von wechselnder Windlast nicht beeindrucken lassen und außerdem durch hohe Wirkungsgrade, ein angenehmes Betriebsgeräusch sowie kompakte Abmessungen überzeugen.
Die Gebäudeklimatisierung ist in Deutschland heute für ungefähr 35 % des Energieverbrauchs und damit für ungefähr 120 Mio. t des Treibhausgases CO2 im Jahr verantwortlich. Diese Emissionen müssen um mehr als 40 % reduziert werden, um die Klimaschutzziele bis 2030 zu erreichen und um weniger abhängig von Energieimporten zu werden. Dabei gilt es energetische und gesundheitliche Anforderungen in Einklang zu bringen.
Auch bei optimaler Dämmung und hermetisch dichten Gebäudehüllen muss der Luftaustausch sichergestellt sein, um sowohl Schäden an der Bausubstanz wie beispielsweise Schimmelbildung, als auch Beeinträchtigungen bei der Atemluftqualität auszuschließen. Push-Pull-Systeme zur dezentralen Wohnraumbelüftung sind hierfür eine praktikable Lösung. Sie sorgen für eine bedarfsgerechte, kontrollierte Frischluft zufuhr, halten aber gleichzeitig den Energieverbrauch niedrig.
Wärmerückgewinnung beim Lüften
Push-Pull-Lüftungsgeräte fördern für eine definierte Zeitspanne von typischerweise etwa eine Minute die verbrauchte Luft aus dem Wohnraum nach draußen (Push). Dann ändert der im Lüftungsgerät verbaute Ventilator seine Drehrichtung, er reversiert (Pull). Während des Push-Betriebs speichert ein integrierter Wärmespeicher die Wärmenergie aus der Abluft. Sie wird in der Pull-Phase an die frische Außenluft übertragen, sodass diese vorgewärmt in das Gebäude einströmt. Ein Filter reinigt zudem die einströmende Außenluft von Staub oder Pollen. Um einen balancierten Lüftungsbetrieb sicherzustellen, sind dafür zwei Geräte je Raum oder Zone erforderlich. Teilweise werden auch mehrere Räume über ein Gerätepaar belüftet.
Die Geräte zur dezentralen Wohnraumbelüftung lassen sich unkompliziert einbauen; sie werden einfach in die Fassade integriert (Bild 1). Für die eingesetzten Ventilatoren ergibt sich dadurch allerdings eine Herausforderung: Auch bei wechselnder Windlast müssen sie in beiden Drehrichtungen einen möglichst gleichbleibenden Volumenstrom liefern. Der neue Reversierventilator „AxiRev“ (Bild 2) hat der Hersteller ebm-papst speziell auf die Anforderungen in solchen Push-Pull-Anwendungen entwickelt.
Steile Kennlinie, hoher Druckaufbau
Dabei sind der EC-Motor und die Lüftergeometrie auf die in Push-Pull-Systemen üblichen Ventilatorarbeitspunkte ausgelegt. Die Druck-/Volumenstrom-Kennlinie (Bild 3) verläuft sehr steil, dadurch gibt es auch bei stürmischer Wetterlage nur geringe Schwankungen beim Volumenstrom. In typischen Anwendungen ist die S2-Klassifizierung nach DIN EN 13141-8 [1] für Winddruckanfälligkeit erreichbar. Das bedeutet, Wind und Sturm haben wenig Einfluss auf die Effizienz und die Funktionsweise der dezentralen Wohnraumbelüftungseinheit. Das nahezu symmetrische Flügeldesign sorgt dafür, dass die Kennlinie und damit auch die geförderte Luftmenge in beiden Drehrichtungen identisch sind.
Die Grundlage dafür liefern viele konstruktive und strömungstechnische Details. Dazu zählen beispielsweise die „flach angestellten“ Flügel, die höhere Drücke ermöglichen. Das Flügeldesign mit den markanten Schaufelspitzen und den Öffnungen an den Flügelenden minimiert Kopfspaltwirbel induzierte Geräuschanteile und senkt dadurch die Geräuschemission (Bild 4). Weitere konstruktive Details reduzieren turbulente Nachläufe, was eine gute psychoakustische Geräuschqualität zur Folge hat. Das heißt, der Ventilator ist nicht nur leise, sondern sein Betriebsgeräusch wird als angenehm empfunden. Dies gilt für beide Drehrichtungen. Der dreisträngige EC-Motor arbeitet ohne lästige Kommutierungsgeräusche; auch das Umschalten zwischen den Drehrichtungen ist nicht zu hören.
Energieeffizient und fürs Retrofit geeignet
Die motor- und strömungstechnischen Optimierungen schlagen sich in einem niedrigen Energieverbrauch nieder: Bei einer typischen Fördermenge je Push-Pull-Einheit von 42 m3/h sind es bei einem üblichen Gerät weniger als 2 W. Da EC-Motoren auch im Teillastbetrieb mit hohem Wirkungsgrad arbeiten, gilt das auch, wenn die Belüftungslage nur im Minimalbetrieb läuft, weil sich beispielsweise niemand in den Räumen aufhält. Der große Drehzahlbereich von 4200 bis hinunter zu 500 U/min deckt auch diesen Betriebsmodus ab. Der Ventilator lässt sich stufenlos regeln, z. B. in Abhängigkeit von Luftfeuchte, Temperatur und CO2-Gehalt der Raumluft. Der große Drehzahlregelbereich ermöglicht eine perfekte Anpassung an die jeweilige Applikation.
Mit einem Durchmesser von 126 mm und 26 mm Höhe baut der neue Ventilator sehr kompakt. Er wird als plug-andplay-fähiges Komplettsystem geliefert und eignet sich auch fürs Retrofit, da Grundfläche und Abmessungen dem Vorgängermodell entsprechen. Die Lüfter lassen sich also einfach austauschen, ohne dass das Gerätedesign verändert werden muss. Der Anwender profitiert dann von einem deutlich gesteigerten Volumenstrom, gesteigerter Effizienz (7 Prozentpunkte pro Einzellüfter) und einem bis 5 dB(A) niedrigeren Geräusch. Volumenstrom, Wirkungsgrad und Geräuschvorteile beziehen sich auf den Vergleich mit der Vorgänger Version 4412F in einer typischen Anwendung.
Literatur:
[1] DIN EN 13141-8: Lüftung von Gebäuden -Leistungsprüfung von Bauteilen/Produkten für die Lüftung von Wohnungen - Teil 8: Leistungsprüfung von mechanischen Zuluft- und Ablufteinheiten ohne Luftführung (einschließlich Wärmerückgewinnung) für ventilatorgestützte Lüftungsanlagen von einzelnen Räumen
Autoren: Tobias Sieger, Team Leader Fluid Mechanics Compact Air Technology und Uwe Rupertus, Sales Engineer Ventilation and Air Conditioning, beide ebm-papst St. Georgen
Bilder: ebm-papst
