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Jeder Fernkühler und jeder Rückkühler bewegt seine Luft mit Axialventilatoren, und heute stehen zwei Bauarten zur Wahl. AC-Ventilatoren haben einen Induktionsmotor, der mit einer von der Netzfrequenz vorgegebenen Drehzahl läuft und, wenn überhaupt, über einen Frequenzumrichter oder durch Zu- und Abschalten einzelner Ventilatoren geregelt wird. EC-Ventilatoren – elektronisch kommutiert – haben einen Permanentmagnetmotor mit eigener Elektronik in der Nabe, werden über ein Signal drehzahlgeregelt und sind die neuere Bauart. Dieser Leitfaden vergleicht beide in den Punkten, die für einen Kühler zählen: Regelung, Leistung, Schall, Preis und Standort.
So Funktioniert Jede Bauart
Ein AC-Axialventilator ist ein Induktionsmotor mit einem Laufrad auf der Welle. An einem 50-Hz-Netz dreht sich ein vierpoliger Motor mit knapp unter 1.500 U/min, bei 60 Hz mit knapp unter 1.800 U/min, und diese Drehzahl liefert der Ventilator, solange kein Frequenzumrichter vorgeschaltet ist. Die Regelung ohne Umrichter ist ein Ein-Aus-Betrieb: Die Ventilatoren werden stufenweise gestartet und gestoppt, wenn die Kühlmitteltemperatur steigt und fällt.
Ein EC-Ventilator hat einen bürstenlosen Permanentmagnetmotor und einen im Motorgehäuse eingebauten Regler. Er nimmt die Netzspannung auf, richtet sie gleich und treibt den Motor mit der Drehzahl an, die ein 0-bis-10-V-Signal oder ein Bussignal vorgibt – stufenlos vom Stillstand bis zum Maximum. Die Elektronik gibt ihm außerdem einen höheren Wirkungsgrad als einem Induktionsmotor gleicher Größe, meldet Status und Störungen selbst und lässt einen einzigen Regler eine ganze Reihe von Ventilatoren mit gleicher Drehzahl betreiben.
Leistung Im Teillastbetrieb: Hier Liegt Der Unterschied
Am Auslegungstag nehmen beide Bauarten für denselben Luftstrom etwa die gleiche Leistung auf. Der Unterschied liegt an allen anderen Tagen. Nach den Ventilatorgesetzen fällt die Leistung mit der dritten Potenz der Drehzahl: Ein Ventilator bei 70 % Drehzahl nimmt etwa ein Drittel seiner Volllastleistung auf. Ein für 50 °C ausgelegter Kühler, der den größten Teil des Jahres bei 30 °C läuft, braucht weit weniger Luft, als seine Ventilatoren liefern können, und ein drehzahlgeregelter Ventilator nimmt genau so viel auf, wie die Kühlmitteltemperatur verlangt. Über ein Jahr Prime- oder Dauerbetrieb wird die Einsparung bei einem Kühler mit einem Dutzend Ventilatoren in Dutzenden Megawattstunden gemessen.
AC-Ventilatoren erreichen dasselbe Ergebnis mit einem Frequenzumrichter, der einen Schaltschrank, Verkabelung und die eigenen Verluste des Umrichters mitbringt; zudem brauchen umrichtergespeiste AC-Motoren dafür ausgelegte Isolation und Lager. Ein gestuftes Ein-Aus-Schalten spart ebenfalls Strom, aber nur in Stufen, und die Schaltspiele verschleißen die Schütze und die Motoren.
Schall, Preis Und Standort
Da die Schallleistung eines Ventilators bei halbierter Drehzahl um etwa 15 dB sinkt, ist die Drehzahlregelung auch die leiseste Betriebsart eines Kühlers im Teillastbetrieb und der Weg, eine nächtliche Grenze einzuhalten, ohne die Anlage anzuhalten. EC-Ventilatoren machen dies stufenlos und einfach; AC-Ventilatoren mit Umrichter leisten dasselbe mit mehr Technik. Bei voller Drehzahl sind beide Bauarten gleich laut.
EC-Ventilatoren kosten pro Stück mehr, und die Elektronik in der Nabe reagiert empfindlich auf die Umgebung: Zulässige Umgebungstemperatur, Schutzart gegen Staub und Wasser sowie die Qualität der Versorgung – Spannungsspitzen, Oberschwingungen – werden für den Standort geprüft. Bei einem 60-Hz-/480-V-Netz, an einem heißen oder staubigen Standort oder wenn der Betreiber die denkbar einfachste Maschine wünscht, sind AC-Ventilatoren weiterhin eine solide Wahl; bei einer schallbegrenzten, teillastbetriebenen oder energiebewussten Anlage amortisieren sich EC-Ventilatoren. TECS setzt beide Bauarten ein und wählt den Ventilator für jede Auslegung bei der Dichte, Spannung und Frequenz des Standorts aus.
Kurz gesagt
- AC-Ventilatoren: Induktionsmotor, feste Drehzahl, gestuftes Ein-Aus oder Umrichterregelung, robust und günstiger
- EC-Ventilatoren: Permanentmagnetmotor mit integrierter Elektronik, stufenlose Drehzahlregelung, höherer Wirkungsgrad
- Die Leistung fällt mit der dritten Potenz der Drehzahl: Die Drehzahlregelung spart am meisten im Teillastbetrieb
- Eine Halbierung der Drehzahl nimmt etwa 15 dB vom Ventilatorschall
- EC-Elektronik braucht die passende Umgebung, Schutzart und Versorgungsqualität
- TECS wählt beide Bauarten bei Dichte, Spannung und Frequenz des Standorts aus
Was in eine Anfrage gehört
- Stromversorgung: Spannung, Frequenz und, soweit bekannt, deren Qualität
- Betriebsprofil: Standby, Prime- oder Dauerbetrieb, Stunden pro Jahr
- Schallgrenze und Abstand, bei Abweichung für Tag und Nacht
- Umgebung am Standort, Staub und Korrosivitätsklasse
- Gewünschte Regelschnittstelle: 0-10 V, Modbus, Kontakte
- Die üblichen thermischen Daten: Wärme, Durchflüsse, Temperaturen
Häufige Fragen
Sind EC-Ventilatoren bei voller Drehzahl effizienter?
Geringfügig: Der Permanentmagnetmotor und die integrierte Elektronik bringen einige Prozentpunkte gegenüber einem Induktionsmotor gleicher Größe. Die große Einsparung liegt im Teillastbetrieb, wo die Drehzahlregelung zählt.
Können EC-Ventilatoren mit 60 Hz laufen?
Ja; die Elektronik richtet die Versorgung gleich, und der Ventilator ist für einen Spannungsbereich ausgelegt, oft für 50 und 60 Hz. Die Versorgungsspannung und der Nennbereich des Ventilators werden bei der Auswahl geprüft.
Wie werden EC-Ventilatoren an einem Kühler geregelt?
Ein Temperaturregler misst das Kühlmittel und sendet ein Drehzahlsignal an alle Ventilatoren der Einheit; üblich ist ein 0-10-V-Signal oder ein Modbus-Bus. Der Schaltschrank kann von TECS geliefert werden oder von der Anlage selbst stammen.
Brauchen EC-Ventilatoren einen Frequenzumrichter?
Nein; der Umrichter sitzt im Ventilator. Das ist ihr Vorteil: Drehzahlregelung ohne separaten Schaltschrank und dessen Verluste.
Welche Bauart hält länger?
Beide erreichen mit gepflegten Lagern zehntausende Betriebsstunden. AC-Ventilatoren sind einfacher und vertragen eine rauere Versorgung und einen heißen Standort besser; bei EC-Ventilatoren muss die Elektronik innerhalb der zulässigen Umgebung gehalten und vor Staub und Wasser geschützt werden.
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