Lüfter für wirtschaftliche Kühlung müssen flexibel und leise sein

29.09.2006 | Redakteur: MM

Um in der Klimatechnik Wärmeenergie oder Verlustleistung abzuführen gibt es unterschiedliche Lüfterbauarten, die anlagen- und anwendungsspezifisch zum Einsatz kommen. Außer den bekannten Bauarten wie...

Um in der Klimatechnik Wärmeenergie oder Verlustleistung abzuführen gibt es unterschiedliche Lüfterbauarten, die anlagen- und anwendungsspezifisch zum Einsatz kommen. Außer den bekannten Bauarten wie Axial-, Radial- oder Diagonallüfter und Querstromlüfter werden immer mehr mikroprozessorkontrollierte Geräte mit niedrigem Energieverbrauch bevorzugt.Der Wunsch vieler Techniker und Erfinder nach perfekter Energieumwandlung ist unmöglich. Es werden immer Energieverluste auftreten, in den meisten Fällen als Abwärme. Diese muss abgeführt werden, um ein nutzbares Temperaturgefälle zu behalten oder empfindliche Bauteile vor dem Hitzetod zu bewahren. In besonderem Maße trifft dies für elektrische und elektronische Komponenten zu.Reicht zum Kühlen die natürliche Konvektion nicht mehr aus, so müssen Lüfter eingesetzt werden. Die Spanne reicht vom einfachen Wechselstromlüfter mit Spaltpol oder Kondensatormotor über Gleichstromlüfter mit integrierter elektronischer Kommutierung bis hin zu intelligenter Kühlung mit individuell einstellbarer, variabler Luftförderleistung.Die langjährige Erfahrung mit Lüftern und Gebläsen für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle fließt in das Standardprogramm des Lüfterherstellers Papst, St. Georgen, ein. So können heute aus einer großen Vielfalt von Lüftern und Gebläsen für jeden Einsatzzweck die richtigen Komponenten ausgewählt werden.Druckaufbau des Lüfters spielt eine große RolleDas Programm bietet von 25 bis 180 mm Kantenlänge Lüfter in unterschiedlicher Bauform, in jeder Spannungsausführung und mit abgestimmten Drehzahlvarianten. Neben der Luftmenge spielt vor allem auch der Druckaufbau des Lüfters eine große Rolle. Unterschiedliche Anforderungen an Luftmenge und Druck erfordern unterschiedliche Lüfterkonzepte.Das Lüfterprogramm kann man so nach dem Funktionsprinzip grob in vier Gruppen aufteilen: Axiallüfter, Radiallüfter, Diagonallüfter, eine Kombination aus beiden und Querstromgebläse.Auswahl des Lüfters erfolgt anlagenspezifischAus der Verlustleistung und der maximal erlaubten Bauteiltemperatur ergibt sich der erforderliche Volumenstrom, den der gesuchte Lüfter fördern muss. Geringe Bauteiltemperatur und geringe Luftstromaufheizung bedingen einen hohen Volumenstrom. Aus der nötigen Druckerhöhung, um den Luftstrom durch das Gerät zu treiben, ergibt sich dann die Wahl des Lüfterprinzips: axial, diagonal oder radial. Dazu kommen dann noch einsatzspezifische Faktoren wie Laufruhe, Lebensdauer oder Baugröße. Hier bietet schon das große Standardprogramm vielfältige Möglichkeiten einer optimalen Abstimmung.Viele moderne Anwendungen, gerade auch aus dem Elektronikbereich, stellen besondere Anforderungen an die Kühlung. Sei es, dass eine besonders zuverlässige, langlebige Ausführung erforderlich ist, eine besonders laufruhige und leise oder eine energiesparende, sich dem Kühlbedarf anpassende. Hier gibt es Sonderbaureihen für anspruchsvollste Kühlaufgaben.So werden viele Lüfterserien beispielsweise außer in der Standard-Ausführung auch komplett vergossen in IP 54 angeboten. Für besonders aggressive Medien oder extreme Umweltbedingungen eignen sich Varianten mit nichtrostenden Kugellagern. Besonders leise und energiesparend laufen temperaturgesteuerte Lüfter. Ausführungen mit integrierter IC-Technik passen ihre Drehzahl immer dem aktuellen Kühlbedarf an. Der dazu nötige Sensor kann entweder extern über eine herausgeführte Litze freiplatziert werden oder ist intern im Lüfter selbst integriert.In den meisten Fällen wird das Lüftergeräusch über einen weiten Betriebsbereich drastisch reduziert. Lüfter mit separatem Steuerungseingang als Alternative zur NTC-geregelten Ausführung eignen sich besonders für Geräte mit internen Standardschnittstellen zur Drehzahlregelung. So können lastabhängige individuelle Drehzahlprofile leicht realisiert werden.Alarmvorrichtungen ermöglichen sicheren BetriebFür einen sicheren, überwachten Lüfterbetrieb stehen eine Vielzahl von unterschiedlichen Alarmsignalvarianten bereit. Je nach Lüfterausführung als statisches, bereits ausgewertetes oder als schnittstellenfähiges Signal. Damit wird eine zuverlässige Langzeitüberwachung und Rückmeldung bei kritischen Betriebszuständen sichergestellt.Die Elektronik im Lüfter bietet auch die Möglichkeit, die Drehzahl über einen elektronischen Tacho zu erfassen. Er meldet den Ist-Wert der Lüfterdrehzahl über einen eingebauten Sensor als direkt verwertbare drehzahlabhängige Signale an eine übergeordnete Steuerung oder Regelung weiter.Eine anpassungsfähige Lösung ist der Turbofan. Die Turbo-Drive-Motorentechnik eröffnet völlig neue Wege im Lüfterbau. Die leistungsfähige Motorelektronik mit mikroprozessorgesteuertem Regelkreis und FET-Endstufe ist im Lüfter auf einer Leiterplatte aufgebaut. Erstmals kann die Leistung eines Kleinlüfters um den Faktor zwei sowohl im Volumenstrom wie auch in der Druckerhöhung geregelt werden.Für Beachtung in der Fachwelt sorgte die Einführung der Vario-Pro-Lüfter. Maßgeschneiderte Softwarekonfiguration statt fest installierter Hardware sorgt für die anwenderspezifische Konfigurierung des Lüftermotors. Die integrierte Steuerzentrale aus Mikrocontroller und EEProm ermöglicht minimale Betriebstoleranzen, Driftfreiheit und ein Höchstmaß an Flexibilität durch digitale Ansteuerung. Mit dieser Technik sind so auch neue Anwendungsbereiche wie Alarmfunktionen, zum Beispiel automatisches Auslösen von Notfallmaßnahmen oder selbsttätiges Abschalten/Warnsignal bei gerätekritischen Temperaturen möglich.Daneben kann eine Drehzahlkennlinie beliebig festgelegt oder die Temperatur als Drehzahlregelgröße verwendet werden. Für externe Sollwertvorgaben, als PWM-Signal oder Steuerspannung, steht eine Schnittstelle zur Verfügung. Das digitale Motormanagement reduziert die Leistungsaufnahme und die Betriebstemperatur bei gleichzeitig verlängerter Lebensdauer.Für Anwender mit üblichen Ansprüchen an einen Lüfter bietet das große Standardprogramm langlebige Geräte für den Kühllufttransport. Besondere Eigenschaften können je nach Kundenwunsch auf Basis dieser Standardlüfter nachgerüstet werden. So sind auch anwendungsspezifische Lösungen nach unterschiedlichen Anforderungsprofilen möglich.