FanGrid statt Einzelventilator
Ventilatorenwand ermöglicht einen effizienten, energieeinsparenden und ausfallsicheren Anlagenbetrieb
Bild 1: Ein FanGrid aus 16 „RadiPac“-EC-Radialventilatoren ersetzt im Einkaufscenter Neckarsulm den veralteten Ventilator Lüftungsanlage.
Bild 2: Eine Reparatur des mehrere Hundert Kilo schweren, 2,5 m großen 40-kW-Radialventilators lohnte sich nicht: Das Rad hatte sich ins Gehäuse eingefressen und der Ventilator war energetisch unwirtschaftlich.
Bild 3: Über MODBUS steuert der FanGrid-Controller die einzelnen Ventilatoren.
Bild 4: Die Software „FanScout“ hilft beim Finden der optimalen Ventilatoren-Kombination. Auf Basis der eingegebenen Betriebspunkte und -zeiten, vorhandenem Einbauraum, oder der maximalen Anzahl von Ventilatoren analysiert das Tool alle möglichen Varianten und berechnet die Betriebskosten.
Bild 5: Die integrierte Resonanzerkennung erkennt im Test-Hochlauf zu hohe Schwingschnellen, und überfährt die kritischen Drehzahlbereiche im Betrieb automatisch.
Ob Rechenzentren, Indoor-Anlagen oder Shoppingcenter – Gebäude, die hohe Luftleistungen erfordern, gibt es viele. Um diese Luftleistungen zu erzielen, sind große Einzelventilatoren heutzutage meist nicht mehr das Mittel der Wahl. Stattdessen empfiehlt es sich, mehrere kleinere Ventilatoren in sogenannten FanGrids miteinander zu kombinieren, die dann parallel zusammenarbeiten. Ein Thema, das auch die Betreiber des Neckarsulmer Einkaufscenters beschäftigte, die dann den in die Jahre gekommenen Radialventilator durch eine Ventilatorenwand ersetzten.
Die defekte Lüftungsanlage im Einkaufscenter Neckarsulm stellte den Betreiber Sauter FM Ende 2019 vor die Entscheidung: instand setzen oder erneuern? Dass sich eine Reparatur des mehrere Hundert Kilo schweren, 2,5 m großen 40-kW-Radialventilators nicht mehr lohnte, stand nach kurzer Besichtigung fest. Die Lüftungsanlage war mittlerweile 30 Jahre alt und das Rad hatte sich ins Gehäuse eingefressen. Außerdem war die Anlage mit Blick auf die Effizienz nicht mehr zeitgemäß (Bild 2). Die Objektverantwortlichen entschieden sich für einen Austausch. Die Kriterien für die neue Anlage: Energieeffizient sollte sie sein, mit entsprechendem Preis-Leistungsverhältnis und sie musste in den vorhandenen, 5 x 10 m großen, Lüftungsraum passen. Bereits existierende Rohre und Leitungen machten diese Aufgabe kniffelig. „Außerdem musste es schnell gehen“, erinnert sich Peter Halblaub. Er ist Objektleiter bei Sauter FM GmbH und für das Gebäude und die technischen Anlagen im Einkaufszentrum verantwortlich.
Mehr Betriebssicherheit durch Parallelbetrieb
Mit diesen Anforderungen machte sich das Team auf die Suche nach einem passenden Ersatz – und wurde bei ebmpapst fündig. Nach genauer Analyse aller Details empfahlen die Mulfinger Ventilatorenspezialisten ein sogenanntes Fan-Grid. Statt eines Einzelgeräts werden dafür mehrere „RadiPac“-Radialventilatoren zu einer Ventilatorwand verbunden. „Das hat gleich mehrere Vorteile“, erklärt Peter Halblaub: „So kombiniert, erzielen die EC-Radialventilatoren eine hohe Luftleistung. Außerdem lassen sie sich flexibel zusammenbauen und in den vorhandenen Bauraum einpassen. Durch die redundante Auslegung sorgt das System für ein Plus an Betriebssicherheit. Sollte ein Ventilator ausfallen, kompensieren die anderen Ventilatoren die fehlende Luftmenge in dem sie ihre Drehzahl und damit die Luftleistung anpassen.“ Gerade für die Betreiber von Einkaufszentren ein entscheidendes Kriterium, denn eine zuverlässige Lüftungstechnik ist für sie von zentraler Bedeutung.
Gedanken über Einbauverluste müssen sich Anwender dabei keine machen. Diese können entstehen, wenn Ventilatoren zu nahe aneinander positioniert werden. Sie beeinflussen sich dann gegenseitig und beeinträchtigen dadurch die Leistung der gesamten Lüftungsanlage. Halblaub: „Beim FanGrid von ebmpapst ist das ausgeschlossen. Die Würfelform der einzelnen Module ist so ausgelegt, dass die Ventilatoren immer genügend Abstand zueinander haben. Per Plug-&-Play lassen sie sich zudem einfach installieren und anschließen.“
Auslegung mittels „FanScout“-Software
Bei der Auswahl der passenden Ventilatoren für das FanGrid hilft der ebmpapst „FanScout“. Die Software unterstützt die wirtschaftlichste Anlagenkombination zu ermitteln. Nach Eingabe der Betriebspunkte und -zeiten, optional auch des vorhandenen Einbauraums, Anforderungen an die Redundanz oder die maximale Anzahl von Ventilatoren analysiert das Tool alle möglichen Varianten und berechnet die Betriebskosten anhand des zu erwartenden Jahresenergieverbrauchs. Kapital- und Servicekosten können ebenfalls ergänzt werden, um die Lebenszykluskosten für das FanGrid zu bekommen (Bild 3).
Für das Retrofit-Projekt in Neckarsulm war am Ende ein FanGrid mit 16 „RadiPac“ der Baugröße 400 die passende Lösung. Die Ventilatorwand schafft bei 1000 Pascal statischem Druck einen Volumenstrom von etwas über 120 000 m3/h. Die Luft -Geschwindigkeiten lassen sich bedarfsgerecht, gleitend entlang der Kennlinie fahren. Dazu steuert ein FanGrid-Controller die einzelnen Ventilatoren. Die Kommunikation zwischen Controller und Ventilatoren erfolgt über eine MODBUS-Schnittstelle und die Adressierung der einzelnen Ventilatoren verläuft automatisch (Bild 4).
Resonanzerkennung verhindert Schwingungen
Bei einem FanGrid dieser Größe und Leistung ist es wichtig Vibrationen zu vermeiden. Diese können in bestimmten Drehzahlbereichen durch Resonanzen entstehen, verursacht durch Restunwuchten oder verschmutzte Laufräder. Schwingen sich die einzelnen Ventilatoren auf, reduziert dies die Leistung und die Ventilatoren werden bei weiterem Betrieb beschädigt. ebmpapst hat seine „RadiPac“-Radialventilatoren vor diesem Hintergrund mit einer Resonanzerkennung ausgestattet. Schwingungssensoren erkennen entstehende Resonanzen und machen sie unwirksam. Beim Testdurchlauf erfolgt die Analyse der Vibrationshöhe über den gesamten Drehzahlverlauf.
Gibt es zu hohe Schwingschnellen, überfährt die Steuersoftware diese kritischen Drehzahlbereiche im Betrieb automatisch (Bild 5).
Ein spannender Punkt, auch beim Hochlauf im Neckarsulmer Einkaufscenter. Doch von Vibrationen waren nichts zu spüren: Das FanGrid stand absolut stabil und beeindruckte die Projektbeteiligten von Sauter FM durch seine hohe Laufruhe. „Obwohl so viel Kraft dahintersteckt, ist der Lärmpegel sehr niedrig. Die alte Maschine hat selbst im Leerlauf schon mehr Randale gemacht. Die RadiPac laufen sehr leise und hocheffizient“, sagt Peter Halblaub. Zufrieden sind die Verantwortlichen auch mit der Effizienz der neuen Anlage: die Energieeinsparungen liegen bei fast 50%. „Wir kontrollieren die Anlage auch ständig auf Schmutzpartikel, haben aber bis jetzt nichts gefunden, über das wir uns auslassen können“, betont Peter Halblaub. Der Tausch des alten Lüftungsgeräts gegen die modernen EC-Ventilatoren von ebmpapst hat sich gerechnet – und der Retrofit für eine weitere Lüftungsanlage im Einkaufscenter Neckarsulm ist bereits in Planung.
Bilder: ebmpapst
