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40 mm x 40 mm großer Lüfter mit variabler Leistung

17. Oktober 2014, 8:38 Uhr | Alfred Goldbacher

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Kleinlüfter mit Know-how

Soll ein bestimmter Luftstrom pro Zeiteinheit gefördert werden, so ist naturgemäß die Strömungsgeschwindigkeit bei kleinem Querschnitt deutlich höher als bei einem größeren. Um Gasmoleküle zu bewegen, muss ihnen zudem Energie zugeführt werden; dazu dienen die Flügel der Lüfter-Rotoren. Ähnlich wie beim Flugzeug ein großer Propeller fördert ein großes Lüfterrad bei mäßiger Drehzahl und Luftgeschwindigkeit ein großes Volumen. Um dagegen bei einem kleinen Lüfter die gleiche Luftmenge pro Zeiteinheit zu fördern, ist eine höhere Drehzahl der Schaufeln und eine optimierte Ein/Auslassgeometrie notwendig. Ein kleiner, exakt abgestimmter Rotor ersetzt daher bei hoher Drehzahl und hoher Strahlgeschwindigkeit der geförderten Luft den großen Lüfterrotor in Bezug auf die Luftleistung. Das Problem liegt dabei im optimalen Zusammenspiel aller Komponenten. Hier konnten die Schwarzwälder Entwickler auf ihre jahrzehntelange Erfahrung zurückgreifen.

Bei den Kompaktlüftern mit 40 m x 40 mm Kantenlänge und Fördervolumina von knapp 40 m³/h waren daher zwei Dinge zu beachten: eine aerodynamisch optimale Auslegung von Rotor und Gehäuse sowie ein ausreichend leistungsstarker Antrieb. Idealerweise ergänzen sich hierbei die Forderungen nach hoher Drehzahl aus der Aerodynamik mit denen des Elektroantriebs: Kleinere Elektromotoren schöpfen ihre Leistung aus hoher Drehzahl bei eher moderatem Drehmoment. Der leistungsstarke Außenläufermotor des Lüfters konnte in mehreren Schritten optimal auf die optimierten aerodynamischen Komponenten abgestimmt werden. Dies gelang so gut, dass der neue Lüfter, auf das marktübliche Maß von 40 mm x 40 mm x 28 mm ausgelegt, nun nahezu die doppelte Leistung des Vorgängermodells erreicht.

Luftförderung »On Demand«

Der Antrieb und damit die Luftmenge muss sich auch intelligent regeln lassen. Daher wird der elektronisch kommutierte Motor über eine komplexe Steuerungselektronik geregelt (Bild 2). Das ermöglicht nicht nur einen ökonomischen, sprich stromsparenden Betrieb, sondern erlaubt auch die gezielte Luftförderung:

Läuft z.B. eine CPU oder ein Diodenlaser im Leerlauf wird die Fördermenge reduziert, steigt unter Last die abzuführende Wärmemenge an, wird entsprechend mehr Kühlluft gefördert. Das bringt neben geringerem Leistungsbedarf und Lärm weitere Vorteile wie z.B. höhere Standzeiten für vorgeschaltete Filter. In Summe reduziert so die integrierte Intelligenz im Lüfter drastisch die Betriebskosten für die Kühlung. Sonderfunktionen wie Tachosignal, Go/NoGo-Alarm, ein externer Temperatursensor, ein PWM-Steuereingang oder ein Feuchte- und sogar Salznebelschutz erweitern das Einsatzspektrum auch über den Bereich in Schaltschrank oder Rechenzentrum hinaus direkt in die raue Industrieumgebung.