EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren - ebm

ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
© gettyimages/Steve Chenn
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ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
„Ventilatoren in GreenTech EC-Technologie
übertreffen die gesetzlichen Vorgaben“
Die Europäische Union hat sich mit Verabschiedung des Kyoto-Protokolls verpflichtet, die CO2-
Einsatzbereiche, angefangen von der Kälte- und Klimatechnik bis
hin zum Maschinenbau oder IT-Anwendungen.
Emission bis 2020 um mindestens 20 % zu
reduzieren. Eine Maßnahme dies zu errei-
Zwei-Stufen-Plan mit strengen Maßstäben
chen, ist die 2005 von der EU verab-
Dabei gibt die EU einen zweistufigen Plan vor und legt strenge
schiedete EuP-Richtlinie (Energy using
Maßstäbe an, damit in Europa künftig keine „Energiefresser“
products-Directive), die 2009 in ErP-
mehr in Verkehr gebracht werden: Ab 01.01.2013 gilt die erste
Richtlinie (Energy related Products-
Stufe, nach der schätzungsweise rund 30 % aller momentan am
Directive) umbenannt wurde und in
Markt verfügbaren Ventilatoren den europäischen Bestimmungen
Deutschland auch unter der Bezeich-
nicht mehr genügen werden. Ab 2015 werden in der zweiten Stufe
nung Ökodesign-Richtlinie bekannt
etwa weitere 20 % durch effizientere Produkte ersetzt, die dann die
ist. In ihrem Rahmen werden Ein-
vorgeschriebenen Mindestwirkungsgrade erreichen.
sparpotentiale energierelevanter
Ventilatoren, die der Verordnung entsprechen, erkennt der An-
Produkte untersucht und Mindest-
wender an der CE-Kennzeichnung, bei der die Energieeffizienz
anforderungen festgeschrieben. Für
dann den gleichen Stellenwert einnimmt, wie das Einhalten der
die Beleuchtung beispielsweise
Niederspannungs- oder EMV-Richtlinie. Ein Labelling wie bei
hatte das bereits konkrete Aus-
Waschmaschinen, Kühlschränken etc. ist bei Ventilatoren nicht
wirkungen: 100 W und 75 W Glüh-
vorgesehen, da der Ventilatoren-Hersteller meist keinen Einfluss
lampen sind demnach bereits offiziell
auf die Einbaugegebenheiten hat.
vom Markt verschwunden. Jetzt wurden im Juni 2010 für Ventilatoren ver-
Grenzwerte, die es in sich haben
bindliche Grenzwerte festgelegt.
Um festzustellen, ob ein Ventilator der ErP-Durchführungsver-
Mit Inkrafttreten der ErPDurchführungsverordnung
für Ventilatoren sind Ventilatoren-Hersteller gefordert, ihre
Produkte für den europäischen
Markt nach den definierten Effizienzanforderungen zu gestalten
íV
•
P1
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•
p
und damit einen wichtigen Beitrag zur
Energieeinsparung zu leisten. Betroffen
davon sind alle Ventilatoren im Leistungsbereich von 125 W bis 500 kW, unab-
Steuerelektronik
Motor
Ventilatorlaufrad
Ventilator
hängig davon, ob sie als Einzelgerät arbeiten
oder als Komponente in einem Gerät oder einer
Anlage integriert sind. Dies betrifft alle erdenklichen
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Bild 1: Um festzustellen, ob ein Ventilator der ErP-Durchführungsverordnung entspricht, wird stets
der Wirkungsgrad des kompletten Ventilators bewertet, also der Einheit aus Steuerelektronik (falls
vorhanden), Motor und Ventilatorlaufrad.
ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
ordnung entspricht, wird stets der Wirkungsgrad des kompletten
betriebsfertigen Ventilators bewertet, also der Einheit aus Steuerelektronik (falls vorhanden), Motor und Ventilatorlaufrad (Bild 1).
Die entsprechenden Grenzwerte sind hoch angesetzt. Bild 2 zeigt
die ab 2013 bzw. 2015 geltenden Grenzwerte, dargestellt durch
die schwarzen Linien. Gleichzeitig sind die Wirkungsgrade marktüblicher Radialventilatoren aus dem breiten Produktprogramm
von ebm-papst im Diagramm eingetragen. Die dargestellte „Wir-
• stat
ebm-papst
Radialventilatoren,
vorwärts gekrümmt,
mit Spiralgehäuse
kungsgradwolke“ zeigt, dass nicht alle Ventilatoren die zues für annähernd jeden der zukünftig nicht mehr einsetzbaren
Ventilatoren schon heute einen energiesparenden Ersatz gibt, der
nicht nur die Vorgaben der Verordnung erfüllt, sondern sogar
Wirkungsgrad Ü
künftigen Anforderungen erfüllen. Man erkennt aber auch, dass
deutlich übertrifft.
ErPstat 2013
ErPstat 2015
Aufnahmeleistung Ü
Für Axialventilatoren, vorwärts- und rückwärtsgekrümmte Radialventilatoren, Querstromventilatoren sowie Ventilatoren diagonaler
Bild 2: Die Wirkungsgradwolke zeigt, dass viele Ventilatoren die geforderten
Werte übertreffen.
Bauform gibt die EU die entsprechenden Formeln vor, mit denen
bereiche sowie die Einbausituation bei der Messung berück-
sich die jeweils festgelegten Mindestwirkungsgrade berechnen
sichtigt (Bild 3). Die Zieleffizienz, also der konkrete Vorgabewert
lassen. Bei der Bewertung sind unterschiedliche Leistungs-
für einen Axialventilator im Leistungsbereich zwischen 0,125 kW
Ventilatortypen
Einbausituation
(A-D)
Wirkungsgrad
(statisch oder gesamt)
A,C
statisch
B,D
gesamt
A, C
statisch
B,D
gesamt
A,C
statisch
A,C
statisch
B,D
gesamt
A,C
statisch
B,D
gesamt
B,D
gesamt
Axialventilator
Radialventilator vorwärts
gekrümt und Radialventilator
mit radial endenden
Schaufeln
Radialventilator rückwärts
gekümmt ohne Gehäuse
Radialventilator rückwärts
gekrümmt mit Gehäuse
Diagonalventilator
Querstromventilator
Leistungsbereich P1
in kW
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
0,125 P1 10
10 < P1 500
Mindestwirkungsgrad
min= 2,74 · ln(P1) - 6,33 + N
min= 0,78 · In(P1) - 1,88 + N
min= 2,74 · ln(P1) - 6,33 + N
min= 0,78 · In(P1) - 1,88 + N
min= 2,74 · ln(P1) - 6,33 + N
min= 0,78 · In(P1) - 1,88 + N
min= 2,74 · ln(P1) - 6,33 + N
min= 0,78 · In(P1) - 1,88 + N
min= 4,56 · In(P1) - 10,5 + N
min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
min= 4,56 · In(P1) - 10,5 + N
min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
min= 4,56 · In(P1) - 10,5 + N
min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
min= 4,56 · In(P1) -10,5 + N
min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
min= 4,56 · In(P1) -10,5 + N
min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
min=1,14 · ln(P1) -2,6+N
min= N
Wirkungsgrad N
01.01.2013
Wirkungsgrad N
01.01.2015
36
40
50
58
37
44
42
49
58
62
58
61
61
64
47
50
58
62
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Bild 3: Für die Ermittlung der Wirkungsgrade gibt die EU die entsprechenden Formeln vor, mit der sich die Mindestwirkungsgrade der jeweiligen Ventilatortypen berechnen lassen.
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ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
und 10 kW, lässt sich nach folgender Formel berechnen: Mindestwirkungsgrad ηmin = 2,74 x
ln (Aufnahmeleistung P1 in kW) – 6,33 + N.
Wobei N eine von der Richtlinie definierte
Konstante ist. Sie beträgt ab dem
01.01.2013 für Axialventilatoren „36“ und
nach dem 01.01.2015 „40“. Diese Zahl
kann als „Stellschraube“ der Politik für
eine weitere Verschärfung der Anforderungen angesehen werden. Für den
in Bild 4 gezeigten HyBlade® Axialventilator mit einer Antriebsleistung
im Bestpunkt von 0,69 kW ergibt die
Rechnung, dass er ab 2013 mindestens 28,65 % und ab 2015 mindes-
„ebm-papst Ventilatoren
überzeugen durch Energieeffizienz, Zuverlässigkeit
und Langlebigkeit“
tens 32,65 % Wirkungsgrad bezogen
auf die statische Druckerhöhung erreichen muss. Die Kennlinie weist
40 % Wirkungsgrad aus, was deutlich über der Mindestanforderung ab
2015 liegt. Somit erfüllt bzw. übertrifft
dieser Ventilator bereits heute schon
die zukünftigen Vorgaben.
Der EC-Technik gehört die Zukunft
Die Wirkungsgradwolke zeigt beispielhaft,
Bild 4: HyBlade®-Axialventilator in EC-Technik, der die strengen Anforderungen
an die Energieeffizienz nicht nur erfüllt, sondern sogar weit übertrifft.
dass die von der ErP-Durchführungsverordnung geforderten Grenzwerte durchaus an-
latoren in der Drehzahl steuern, so dass die Luftmenge den
spruchsvoll sind. Vor diesem Hintergrund ist die
jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann, was mit einer
von ebm-papst schon vor Jahren entwickelte
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weiteren erheblichen Energieeinsparung einhergeht.
GreenTech EC-Technologie bei elektrisch angetrieben-
Dank dem gelungenen Zusammenwirken von Motor, Elektronik
en Ventilatoren die erste Wahl. Im Vergleich zu herkömm-
und Aerodynamik überzeugen die ebm-papst EC-Ventilatoren aber
lichen Ventilatoren mit Asynchronmotoren (AC-Technik)
nicht nur hinsichtlich ihrer Energieeffizienz, sondern arbeiten auf-
erreichen EC-Motoren bis über 90 % Wirkungsgrad. Dies be-
grund optimierter Kommutierungsverfahren und der strömungs-
deutet, dass bis zu 50 % weniger Energieverbrauch gegenüber
technischen Auslegung der Ventilatorräder extrem leise. Deswei-
AC-Lösungen erreicht werden. Zudem lassen sich diese Venti-
teren überzeugen sie durch ihre Zuverlässigkeit und Langlebigkeit.
ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
Wirkungsgrad Ü
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
lig”
-po
2
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:
lig”
EC
-po
: „4
C
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lig”
-po
: „6
EC
n
n
n
n
n
n
IE3: 4-polig
IE3: 2-polig
IE2: 4-polig
IE3: 6-polig
IE2: 2-polig
IE2: 6-polig
Wellenleistung Ü
Bild 5: EC-Motoren (grün) übertreffen das von der Durchführungsverordnung für AC Motoren (andere Farben) geforderte Effizienzniveau deutlich.
Durchführungsverordnung für Motoren
übertreffen (Bild 5). Dies zeigt, dass die EC-Motorentechnik bei
Was für die Ventilatoren gilt, gilt prinzipiell auch für Elektromo-
der Planung von energieeffizienten Geräten und Anlagen die
toren. In diesem Zusammenhang kommt es jedoch oft zu Unklar-
bessere Alternative darstellt.
heiten und Missverständnissen. Tatsache ist, dass Elektromotoren ab Juni 2011 gemäß der ErP-Durchführungsverordnung
Nr. 2009/640/EG der Europäischen Union mindestens die
Effizienzklasse IE2 erreichen müssen. Denn nur dann dürfen diese
Motoren in Europa weiter eingesetzt werden. Allerdings sind nicht
alle der heute üblichen Motoren von der Richtlinie betroffen:
Als „Motor“ bezeichnet die Verordnung „einen für den Dauerbetrieb ausgelegten eintourigen Dreiphasen-Käfigläufer-Induktionsmotor in 2-, 4- bzw. 6-poliger Ausführung, mit einem Nennspannungsbereich bis 1.000 V und Nennausgangsleistungen
zwischen 0,75 kW und 375 kW“. EC-Außenläufermotoren, die
z. B. als Antriebe in energieeffizienten Ventilatoren eingesetzt
werden, sind somit von dieser Verordnung nicht betroffen. Nichtsdestotrotz lassen sich aber ihre Wirkungsgrade mit denen in der
Dipl.-Ing. (FH) Uwe Sigloch
Verordnung geforderten Werten vergleichen. Dabei wird deutlich,
Leiter Market Management Bereich Lüftungs- und Klimatechnik
dass die EC-Motoren das dort verlangte Effizienzniveau deutlich
ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
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