Aerodynamik nyckeln till fläktar som överskrider kraven i ErP-direktiven

Exempelvis anges minimiverkningsgraden för fläktar i fläktregleringen, förordning nr 327/2011. ErP-direktivet omfattar också fläktar som är inbyggda i kyl-, luftkonditionerings- och ventilationsutrustningar. Sådan utrustning kan endast beviljas en CE-märkning om fläktarna uppfyller fläktregleringens krav. Direktivet har haft stor betydelse och har också bidragit till att utvecklingen drivits på mot allt energieffektivare och tystare fläktar. Samtidigt kan kraven komma att höjas ytterligare i en relativt snar framtid och för att klara nya krav blir det nödvändigt att intensifiera satsningarna på aerodynamiska förbättringar i kombination med att fläktmotorerna blir allt mer energieffektiva.

Korrekt utvärdering av exempelvis en fläkts energieffektivitet kräver att fläkten testas i en miljö som överensstämmer med de applikationsförhållanden där den senare kommer att användas. Annars kanske den, och all utrustning som den är installerad i, inte erhåller CE-märkning. Det finns goda skäl till detta. Varje liten förändring, till exempel i utformningen av en fläkts inloppsring eller stödstag, kan påverka fläktens effektivitet och därmed ErP-överensstämmelsen.

Stödstag kan orsaka blockering av luftflödet vid en fläkts inlopp eller utlopp, vilket resulterar i effektivitetsminskningar med några viktiga procentenheter beroende på driftpunkten. En förändring av inloppsringens geometri har liknande effekter, även om luftgapet förblir oförändrat. Effektiviteten minskar också med några procentenheter vid driften av en axialfläkt med kort inloppsring.

Den som vill vara på den säkra sidan med avseende på fläktregleringen bör därför välja lösningar vars energieffektivitet har bestämts under exakt de förhållanden under vilka dessa lösningar slutligen ska användas. Annars måste användarna själva bevisa att det finns en ErP-överensstämmelsen. ebm-papst har ett brett utbud av fläktar som tack vare utvecklingsfilosofin GreenTech och EC-tekniken samt optimerad aerodynamik inte bara uppfyller utan väsentligt överträffar kraven i ErP-direktivet.

Mekanismer som kan orsaka effektförluster
Om man vill optimera en fläktlösning måste man även undersöka de aerodynamiska förlustmekanismerna för att kunna reducera dem. I axialfläktar uppstår förluster vid gapet mellan det roterande fläkthjulet och fläkthöljets vägg. Möjligheterna till förbättringar är snabbt uttömda eftersom detta gap av tillverkningsskäl alltid kommer att ha en viss storlek.

Dessutom finns det förluster som orsakas av den turbulens som uppstår på grund av skillnader i flödeshastighet och förluster vid fläktens utlopp. Hos centrifugalfläktar uppstår förluster eftersom en del av luften transporteras i en virvel genom inloppsringen. Det uppstår också tryckförluster vid fläktbladen som inte får optimalt luftflöde över hela ytan. För båda axial- och centrifugalfläktar finns den största potentialen till förbättringar på utloppssidan där höga utloppshastigheter leder till förluster när hastigheten och det dynamiska trycket inte kan utnyttjas optimalt.

Diffusor och aerodynamiskt utformad kåpa
För axialfläktar finns här möjligheten att använda sig av en integrerad diffusor, och för centrifugalfläktar har ebm-papst utvecklat en aerodynamiskt utformad och rund kåpa som monteras på utloppssidan. Diffusorn AxiTop har en tryckhöjande effekt vilket gör det möjligt att reducera den energianvändning som annars krävs för att få ett önskat tryck. Varvtalet kan minskas samtidigt som luftflödet ökar och ljudnivån reduceras. Verkningsgraden blir avsevärt högre jämfört med konventionella fläktlösningar. Diffusorn som monteras på utloppssidan erbjuder alltså ett sätt att minimera utloppstryckförluster i större axiella fläktar. I praktiken möjliggör användning av AxiTop-diffusorn från ebm-papst lägre energiförbrukning och större frihet för ingenjörer och användare. Till exempel kan diffusorns konfiguration optimeras för olika egenskaper beroende på applikationen. Högre fläkteffekt med samma energiingång, och lägre energiförbrukning med samma prestanda är lika möjligt. Akustiska prestanda kan också förbättras avsevärt med diffusorn.

Mesta möjliga effekt vid en fläkts driftpunkt
För att säkerställa att axialfläktarna ger mesta möjliga effekt när de installerats och körs på applikationsspecifika driftpunkter utvecklade ebm-papst fläktserien AxiBlade. Dessa axialfläktar täcker in ett brett spektrum av applikationer med en effekt på upp till 54 procent med avseende på den statiska tryckökningen. Samtidigt kan ljudnivån sänkas med upp till 8 dB (A) tack vare den aerodynamiska optimeringen och den modulära designen som har stor betydelse för applikationsanpassningen.

Andra aerodynamiska optimeringar hos AxiBlade är fläktblad med unik bladgeometri och winglets som bidrar till en låg ljudnivå. Till detta ska även läggas den ytterligare optimering som kan uppnås med styrskenor. Möjligheten att kombinera fläktserien med olika EC-motorer ger en hög grad av flexibilitet och förenklar en effektiv applikationsanpassning.

På detta sätt kan AxiBlade-fläktarna vara optimalt utformade för varje applikation, med en verkningsgrad som är upp till 40% högre jämfört med den beprövade HyBlade-serien. AxiBlade utan styrskenor är lämpliga för låga till medeltrycksområden - upp till 200 Pa. I dessa fall ger inte styrskenorna några fördelar. Även utan dem är effektiviteten och ljudnivån avsevärt mycket bättre jämfört med andra fläktlösningar på marknaden även om dessa svarar upp mot gällande industristandarder.

Styrskenor är däremot viktiga vid höga mottryck på upp till 260 Pa. Då ebm-papst axialfläktar monteringsmässigt har konstruerats enligt gällande branschstandardstandard förenklas en modernisering av befintliga kundinstallationer. AxiBlade-fläktarna är också mindre utrymmeskrävande jämfört med andra fläktar på marknaden. Den lägre höjden spelar sannolikt en mindre roll i många applikationer, men den har betydelse ur transportsynpunkt. Varje centimeter räknas när många fläktar ska lastas på pallar eller i containrar.

En centrifugalfläkt med unik fläktkåpa
Mot bakgrund av de allt strängare kraven på energieffektivitet och låga ljudnivåer hos ventilationssystem i bostadshus har ebm-papst också aerodynamiskt optimerat centrifugalfläktarna i serien RadiCal. Till skillnad mot de centrifugalfläktar med framåtböjda skovlar som är vanliga i många bostadshus har RadiCal-fläktarna bakåtböjda skovlar. En fördel är en högre verkningsgrad och till detta bidrar också den aerodynamiskt utformade kåpan som har en rund öppning för anslutning direkt på en ventilationsenhets utlopp

Kåpan reducerar de flödesförluster som är vanliga vid konventionella lösningar med centrifugalfläktar. Mätningar visar också att verkningsgraden ökar med så mycket som upp till 38 procent jämfört ventilationssystem med konventionella centrifugalfläktar.

Det runda utloppet på den nya fläktkåpan passar direkt på luftkanalerna vilket bidrar till minskade luftflödesförluster i kanalsystemen samtidigt som ljudnivån reduceras med upp till 3,5 dB (A) jämfört med konventionella centrifugalfläktar. Det störande ljud som kan uppstå från fläktar med bakåtböjda skovlar kan därmed reduceras betydligt vilket är viktigt när kraven på tysta ventilationssystem i bostadshus blir allt tuffare.

Genom att en mätsensor kan placeras i utloppet på kåpan är det möjligt att kontinuerligt registrera det faktiska luftflödet och överföra data till fläktens integrerade styrelektronik. Elektroniken anpassar sedan EC-motorns hastighet till önskat börvärde för luftflödet. Lösningen innebär att RadiCal har en integrerad volymkonstantkontroll som möjliggör en mycket effektiv och exakt ventilation utan att det uppstår något övertryck eller undertryck i lägenheterna i ett bostadshus.

Sammantaget innebär detta att ebm-papst fläktprogram med både axial- och centrifugalfläktar gör det enkelt att vara på den säkra sidan av ErP-direktivet. De innovativa och nya fläktlösningarna visar också på den stora betydelse aerodynamiska optimeringar har för fläktarnas verkningsgrad, energieffektivitet och ljudnivå inom många olika applikationsområden.



Källa: ebm-papst