Radialventilator: Besonderheiten des Aufbaus und Funktionsprinzip des Geräts

Mit der Entwicklung des Industriesektors erforderte eine Vielzahl von technologischen Prozessen eine erzwungene Luftzufuhr. Auch der häusliche Bereich blieb nicht unberührt. Für die Bereitstellung bestimmter Kommunikationsarten ist eine regelmäßige Zufuhr von Frischluft erforderlich.

Eine elegante Lösung für dieses Problem ist der Radialventilator, der in der Lage ist, die erforderliche Luftmenge eigenständig zu fördern. Aber wie ist er aufgebaut und wie funktioniert er? Genau diese Fragen werden wir in unserem Artikel ausführlich behandeln.

Wir betrachten die baulichen Besonderheiten des Geräts, seine Möglichkeiten, den Anwendungsbereich, die besten Hersteller, deren Produkte auf dem Markt erhältlich sind. Und wir geben Empfehlungen zur Auswahl des passenden Ventilatormodells.

Das Wesen der Luftförderung und -verdünnung durch den Ventilator

Der Ventilator ist eine mechanische Konstruktion, die in der Lage ist, den Strom eines Gas-Luft-Gemisches durch Erhöhung seiner spezifischen Energie für den anschließenden Transport zu bearbeiten.

Diese Architektur des Aggregats ermöglicht es, den Effekt der Druckerhöhung oder -verringerung des Arbeitsgases im Raum durch entsprechende Druckänderung zu erzeugen (Energieumwandlungsmechanismus).

Unter Gasdruck versteht man den unendlichen Prozess der chaotischen Bewegung von Gasmolekülen, die beim Auftreffen auf die Wände eines geschlossenen Raums einen Druck auf diese ausüben.

Folglich gilt: Je höher die Geschwindigkeit dieser Moleküle, desto mehr Stöße und desto höher der Druck. Der Gasdruck ist eine der wichtigsten Eigenschaften eines Gases.

Andererseits hat jedes Gas noch zwei Parameter: Volumen und Temperatur. Das Volumen ist der Raum, den das Gas einnimmt. Die Temperatur des Gases ist eine thermodynamische Eigenschaft, die die Geschwindigkeit der Moleküle und den von ihnen erzeugten Druck miteinander verbindet.

Auf diesen “drei Säulen” basiert die molekularkinetische Theorie, die die Grundlage für die Beschreibung aller Prozesse im Zusammenhang mit der Behandlung von Gasen und Gasgemischen bildet.

Der Verdichtungsprozess ist eine erzwungene Konzentration von Molekülen in einem geschlossenen Raum über ein bestimmtes Maß hinaus. Beispielsweise beträgt der allgemein anerkannte Luftdruck an der Erdoberfläche etwa 100 kPa (10⁵ Kilopascal) oder 760 mm Hg (Millimeter Quecksilbersäule).

Mit zunehmender Höhe über der Erdoberfläche nimmt der Druck ab, die Luft wird dünner.

Der Atmosphärendruck ist das Gewicht der Luftsäule in Bezug auf die Fläche der Oberfläche, über der sie sich befindet. Nicht die Masse, sondern das Gewicht P=mg. Gemessen wird er mit einem Barometer, die anderen Druckarten werden mit einem Manometer bestimmt.

Der Unterdruck ist der umgekehrte Vorgang zur Verdichtung, bei dem die Moleküle das geschlossene System verlassen. Das Volumen bleibt gleich, während die Anzahl der Moleküle um ein Vielfaches abnimmt, folglich nimmt auch der Druck ab.

Der Verdichtungseffekt ist für die erzwungene Luftbewegung erforderlich. Eine Luftbewegung ist auch durch den Unterdruckeffekt möglich: Um den Druckausgleich im gesamten System wiederherzustellen, bewegen sich die Moleküle von einem Bereich mit höherer Konzentration zu einem Bereich mit geringerer Konzentration.

Auf diese Weise erfolgt die Bewegung der Gasmoleküle.

Zur Bestimmung der Luftströmungsgeschwindigkeit außerhalb oder innerhalb eines Gebäudes wird häufig ein spezielles Instrument verwendet – das Anemometer. Ein unverzichtbares Gerät für die Planung von Lüftungsanlagen.

Es gibt die unterschiedlichsten Anordnungen von Lüftungssystemen, aber sie lassen sich grob in mehrere Klassen nach bestimmten Parametern einteilen:

1. Nach dem Verwendungszweck. Man unterscheidet Ventilatoren für allgemeine und spezielle Zwecke. Ventilatoren werden für die normale Gasbewegung eingesetzt. Spezialventilatoren werden für die pneumatische Förderung, den Transport aggressiver und explosionsgefährlicher Gasgemische verwendet.
2. Nach der Drehzahl. Es gibt solche mit niedriger, mittlerer und hoher spezifischer Drehzahl des Laufrads mit Schaufeln.
3. Nach dem Druckbereich. Es sind Systeme zur Erzeugung von niedrigem (bis 1 kPa), mittlerem (1–3 kPa) und hohem (mehr als 3 kPa) Druck bekannt.

Einige industrielle und häusliche Prozesse unter Verwendung von Gebläsen finden unter extremen Umgebungsbedingungen statt, daher werden entsprechende Anforderungen an die Ausrüstung gestellt.

Somit kann man von staubdichten, feuchtigkeitsgeschützten, hitzebeständigen, korrosionsbeständigen, funkenfesten Aggregaten und Geräten zur Rauchabsaugung und gewöhnlichen Ventilatoren sprechen.

Informationen über die Arten von Ventilatoren werden ausführlich in einem anderen unserem Artikel behandelt.

Konstruktion des Radialventilators

Das System der Zentrifugalkonstruktion ist ein Druckmechanismus mit radialer Architektur, der Druck in jedem Bereich erzeugen kann.

Es ist für den Transport ein- und mehratomiger Gase, einschließlich chemisch “aggressiver” Verbindungen, bestimmt.

Die Konstruktion ist von einem Metall-/Kunststoffgehäuse umgeben, das als Schutzgehäuse bezeichnet wird. Die Hülle schützt die Innenkammer vor Staub, Feuchtigkeit und anderen Substanzen, die die Arbeit des Aggregats negativ beeinflussen können.

Ein hochwertiges Lüftungsprodukt hat immer eine bestimmte Schutzklasse. Die Schutzart des Gehäuses (Ingress Protection) ist ein einheitlicher internationaler Qualitätsstandard für ein Produkt, der den Schutzgrad der Ausrüstung vor Umwelteinflüssen definiert.

Ein Radialventilator entwickelt einen deutlich höheren Druck als ein Axialventilator. Dies ist auf die Energieübertragung auf die in die Trommel gelangte Luft zurückzuführen, die beim Übergang vom Einlass zum Auslass des Systems gebildet wird.

Der Mechanismus wird durch einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotor angetrieben (typisch für Industrieventilatoren). Die gebräuchlichste Methode ist der Elektromotor, der die Welle mit dem Laufrad dreht.

Es sind mehrere Varianten der Übertragung der Drehbewegung vom Motor auf den Impeller bekannt:

• elastische Kupplung;
• Keilriemenantrieb;
• stufenloses Getriebe (hydraulische oder induktive Schlupfkupplung).

Angesichts der Vielzahl von Herstellerfirmen, die einzigartige Systeme mit den unterschiedlichsten dynamischen Parametern entwickeln, steht den Verbrauchern eine recht breite Palette an Ventilatoren zur Verfügung.

Im Gehäuse befinden sich zwei Hauptkanäle: ein Einlass- und ein Auslasskanal. Das Gasgemisch tritt in den ersten Kanal ein, gelangt in die Kammer, wird dort behandelt und tritt dann in den anderen aus.

Durch die intensive Arbeit der Entwickler ergibt sich ein breites Anwendungsspektrum dieser Maschinen, darunter:

• Lüftungs- und Heizsysteme in Einfamilien- und Mehrfamilienhäusern;
• Luftzufuhr und -reinigung für Nichtwohngebäude;
• Filtersysteme in der Landwirtschaft;
• Durchführung technologischer Prozesse in der Leicht- und Schwerindustrie verschiedenster Ausrichtung.

Es gibt auch Anwendungsmöglichkeiten von Luftgebläsen in Feuerlöschsystemen und zur extrem schnellen Luftwechsel in geschlossenen Räumen.

Solche Ventilatoren arbeiten mit Hochtemperatur-Gasgemischen, was die Hersteller verpflichtet, in die technische Dokumentation Informationen über die Übereinstimmung ihrer Geräte mit internationalen Standards aufzunehmen.

Die bewährte und einfache Konstruktion des Zentrifugalmechanismus bietet eine Reihe offensichtlicher Vorteile:

• Hohe Zuverlässigkeit und unübertroffene Leistung;
• Einfache und zugängliche Wartung der Geräte;
• Sicherheit bei der Integration und dem Betrieb der Aggregate;
• Minimale Kosten für Energieressourcen und Reparaturen im Falle eines Ausfalls.

Darüber hinaus zeichnen sich Luftgebläse durch eine relativ niedrige Geräuschschwelle aus, was ihren Einsatz im häuslichen Bereich ermöglicht. Zentrifugalventilatoren haben zudem eine außergewöhnlich lange Lebensdauer, da die Arbeitsteile des Mechanismus in der Arbeitskammer keinen direkten Kontakt haben.

Besonderheiten des Arbeitszyklus des Geräts

Betrachten wir das allgemeine Funktionsprinzip eines Zentrifugal-Luftgebläses mit radialer Bauweise. Beachten Sie, dass Fachleute zwei Hauptkonstruktionen des Ventilators unterscheiden: mit axialer und radialer Anordnung der Einlassöffnung, in die der Luftstrom gesaugt wird.

Dies wirkt sich hauptsächlich auf die Montageart des Ventilators im System aus und hat praktisch keinen Einfluss auf die Gesamtleistung.

Ein Radialventilator kann sowohl mit normaler Luft, die er aus dem Raum ansaugt, als auch mit Strömungsluft arbeiten, die durch die Luftleitung strömt (Effekt des Gleichgewichts von Bereichen mit unterschiedlichem Druck).

Axiale Einlassöffnung ist typisch für Druckgebläse allgemeiner Anwendung. Die radiale Anordnung des Strömungseinlasses ist typisch für Hauptleitungsgebläse.

In der ersten Phase des Arbeitszyklus des Ventilators wird der Luftstrom auf die Oberfläche des schnell rotierenden Impellers geleitet. Die Schaufeln des Laufrads teilen die Luft in kleine Volumina auf, die in die Arbeitskammer bewegt werden.

Hier erfolgt die Ansammlung der Luftmasse, also die direkte Kompression der Luftmasse auf ein kleines Volumen.

Die Bauweise des Gehäuses des Aggregats hat ihre eigenen Besonderheiten.

Es sind zwei am weitesten verbreitete Gehäuseformen bekannt:

• runde;
• spiralförmige.

Die runde Gehäuseform ist typisch für Ventilatoren, die in kurzer Zeit große Luftmengen bewegen. Die spiralförmige Form hingegen ist Ventilatoren eigen, die zusätzlich eine Kompression des Luftvolumens und die Erzeugung von mittlerem und hohem Druck bewirken.

In der zweiten Phase wird Luft in der Arbeitskammer gefördert. Bekanntlich steigt bei konstantem Volumen mit zunehmender Gesamtmasse der Gasmoleküle die Anzahl der Molekülstöße, und damit erhöht sich auch deren Geschwindigkeit. Folglich steigt auch der Gasdruck.

Große Bedeutung haben Form und Anzahl der Schaufeln. Ausnahmslos alle Impeller-Varianten werden in Windkanälen getestet, um die optimalen Betriebsbedingungen zu ermitteln.

In der letzten Phase wird das verdichtete Gas aus der Arbeitskammer zur Auslassöffnung abgeführt. Danach gelangt die Luft in den zentralen Luftkanal und bewegt sich in die vorgegebene Richtung.

Der Verdünnungsprozess verläuft genau umgekehrt. Die Luft wird aus einer Luftleitung oder einem geschlossenen Raum angesaugt, in dem ein Unterdruckbereich erzeugt werden soll, und in die Umgebung oder einen anderen begrenzten Raum abgegeben.

Spezifikation des Radialventilators

Verdichtersysteme zeichnen sich durch eine Reihe von konstruktiven und dynamischen Unterschieden aus, die bei ihrer Auswahl und Integration in das Lüftungssystem zu berücksichtigen sind.

Zur Spezifikation gehören:

• die Bauweise des Gebläses selbst;
• Motortyp;
• Steuereinheit;
• die Anordnung des Laufrads und die Übertragung der Drehbewegung vom Motor;
• der Winkel der Anordnung von Einlass- und Auslassstutzen;
• das Material, aus dem die Teile des Produkts gefertigt sind, seine Abmessungen und sein Gewicht.

Fachleute achten außerdem auf die Übereinstimmung der Produkte mit internationalen Normen: ISO/IEC- und GOST-Standards, IP-Schutzarten, ATEX-Richtlinien usw.

Zu den dynamischen Merkmalen zählen die technischen Leistungsparameter des Gebläses: erzeugter Druck und Druckdifferenzverhältnis, Geschwindigkeit und maximale Strömungstemperatur, Wellendrehzahl und Schalldruckpegel, Wirkungsgrad und Motorleistung.

Förderdruck – der maximale Wert, den ein Ventilator während des Betriebs im Nennmodus erzeugen kann.

P_v = P_sv + P_dv,

Wobei: P_v – Gesamtdruck, P_sv – statischer Druck, P_dv – dynamischer Druck.

Druckdifferenzkoeffizient – die Differenz zwischen dem Eingangs- und dem erzeugten Druck (bar).

Volumenstrom – die Menge des Gasgemisches, die pro Zeiteinheit bewegt wird (Förderleistung). Üblicherweise wird er in m³/h für inländische Hersteller und in l/min für ausländische Hersteller angegeben.

Drehzahl – die Anzahl der vollständigen Umdrehungen des Laufrads pro Zeiteinheit. Sie wird in U/s oder Hz angegeben. Es ist zu beachten, dass der Belastungsgrad des Ventilators 75 % des Maximalwerts nicht überschreiten sollte.

Bei längerem Betrieb im Überlastmodus mit hoher Drehzahl überhitzt der Ventilator und kann schnell ausfallen. Diesen Prozess können Sie jedoch steuern, indem Sie ihn nach Ihrem Ermessen regeln. Dafür wird ein Drehzahlregler für den Ventilator verwendet.

Schalldruck – der Geräuschpegel, der von rotierenden Teilen und der Luftreibung an Metall herrührt. Gemessen wird er in 3 Metern Entfernung von der Quelle, wenn diese im maximalen Lastmodus arbeitet. Der Lärm muss bei der Auswahl eines Dauerbetriebsventilators berücksichtigt werden.

Die meisten Geräte sind mit Schall- und Hintergrundgeräuschabsorbern ausgestattet. Grenzwerte für Lärm: nicht mehr als 50 dB(A) für Wohnräume und nicht mehr als 75 dB(A) für Industrieräume.

Eines der Geräte mit einem extrem niedrigen Geräuschpegel ist der flügellose Ventilator.

Der Wirkungsgrad des Ventilators ist das Produkt der drei folgenden Koeffizienten:

• Verluste im Luftstrom;
• Leckagen durch Spalte in der Konstruktion;
• mechanischer Wirkungsgrad des Geräts.

Bei Zentrifugalventilatoren liegt der Gesamtwirkungsgrad zwischen 0,7 und 0,85, bei Axialventilatoren (Kanalventilatoren) bei höchstens 0,95. Bei der Auswahl eines Radialventilators ist ein Sicherheitsfaktor von 1,2 für den Elektromotor zu berücksichtigen. Das heißt, die Motorleistung sollte 20 % über der erforderlichen Leistung gewählt werden.

Die Leistung des Elektromotors des Ventilators wird nach folgender Formel bestimmt:

N = (Q*P)/(102*3600*η),

Wobei: Q – Förderleistung (Volumenstrom), P – erzeugter Druck.

Auswahl des Ventilators nach Anforderungen

Der Prozess der Auswahl der Lüftungsausrüstung für eine Industrieanlage (Werkstatt, Hangar) ist ein recht interessanter und komplizierter Prozess, der von einem Fachmann durchgeführt werden sollte. Die Besonderheiten der Lüftung von Produktionsräumen werden detailliert hier behandelt.

Für normale Wohnungen und private Häuser gibt es bereits fertige Lösungen. Im Allgemeinen (für eine 2- bis 3-Zimmer-Wohnung) ergibt sich folgende Architektur des Lüftungssystems:

• In Wohnräumen werden Lüftungsgeräte installiert, deren Anzahl von der Größe der Räume und der Anzahl der Bewohner abhängt;
• In der Küche und im Badezimmer werden Abluftdiffusoren integriert und Luftkanäle zur Zu- und Abluftanlage verlegt.

Der Radialventilator umfasst eine Steuereinheit, ein Filtersystem zur Luftreinigung, einen Elektromotor und den eigentlichen Radialventilator.

Für das oben genannte Lüftungssystem eignen sich Wandventilatoren der Serie ZF von Vents mit einer Leistung von bis zu 120 m³/h.

Der derzeitige Markt für Lüftungsgeräte wird durch ein breites Spektrum ausländischer Hersteller repräsentiert: Systemair, Soler&Palau, OSTBERG, Rosenberg, HELIOS, Maico, Ruck Ventilatoren GmbH, AeroStar, Blauberg, Elicent, Rhoss, Frapol, CMT CLIMA, HygroMatik GmbH, Winterwarm, Tecnair LV, AERIAL GmbH, MITA.

Produkte dieser Unternehmen sind eine hervorragende Lösung für Lüftungsaufgaben jeden Umfangs.

Ihnen in Bezug auf Produktionsqualität und Zuverlässigkeit der Geräte stehen heimische Marken wie Vents, Elkom, Domovent und Vesa in nichts nach. Falls Sie Zweifel an der Genauigkeit der durchgeführten Berechnungen oder der Auswahl eines bestimmten Modells haben, empfehlen wir Ihnen, sich an den Kundendienst eines der Unternehmen zu wenden.

Wenn Sie Eigentümer eines ein- bis zweistöckigen Privathauses, eines Produktions- oder Gewerbegebäudes ähnlicher Größe (Restaurant, Lager, Kantine, Café, Büro) sind, müssen Sie bei der Auswahl der Geräte das Raumvolumen, die Luftwechselrate, die Länge und den Querschnitt der Hauptleitungen berücksichtigen.

Mit den Aufgaben der Belüftung und Entrauchung kommen mehrzonige Gebläse oder Dachventilatoren der Serie KROM von Vesa, Ventilatoren der Serie VN von Vents und andere problemlos zurecht.

Achten Sie unbedingt auf die zusätzlichen Funktionen der Radialventilatoren und die Möglichkeit der Integration in verschiedene Klimaanlagen.

So können Radialgebläse mit Zusatzkomponenten ausgestattet werden:

• einstellbaren Zeitschaltuhren und Intervallschaltern, Lichtsensoren und Feuchtigkeitsmeldern;
• Drehzahlregler und Statusanzeigen;
• Überlastsensoren für den Elektromotor und Netzausfallsensoren;
• Federungsdämpfern oder Gummi-Vibrationsisolatoren.

Wenn der Ventilator in einer Wohnung oder einem Haus installiert ist, kann er unter Berücksichtigung der Raumgestaltung mit einer abnehmbaren dekorativen Frontplatte aus Aluminium oder Kunststoff abgedeckt werden.

Für viele Benutzer ist der Geräuschpegel ein wesentliches Kriterium bei der Auswahl eines Ventilators. Sie suchen einen leisen Ventilator für Ihr Badezimmer? Wir empfehlen Ihnen, sich den Testbericht der geräuscharmen Ventilatoren anzusehen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Im folgenden Video erklären die Spezialisten der Firma Elkom verständlich die Radialventilatoren:

Unten wird ein hervorragendes Beispiel für die Installation eines Haushaltsventilators im Badezimmer gezeigt:

Eine weitere Möglichkeit zur Installation eines Haushaltsventilators mit geringer Leistung in einer Wohnung:

Ein klassischer Radialventilator ist das Ergebnis langjähriger Erfahrung in der Planung und Herstellung von Lüftungsgeräten. Er ist nicht nur eine hervorragende Lösung für die Industrie, sondern auch ein optimales Werkzeug zur Luftförderung in Wohn- und Büroräumen.

Haben Sie über den Kauf eines Radialventilators nachgedacht? Oder haben Sie eine Unstimmigkeit im analysierten Material festgestellt? Stellen Sie Ihre Fragen und klären Sie technische Aspekte im Kommentarbereich.

Vielleicht haben Sie bereits einen solchen Ventilator im Badezimmer installiert? Sind Sie mit seiner Arbeit zufrieden? Haben Sie die richtige Leistung des Geräts für Ihren Raum gewählt? Senden Sie Fotos Ihres Ventilators und hinterlassen Sie Ihre Kommentare.