Aktuelle Technik AC-Lüfter
Zukunftssicher mit EC-Lüftern
Wechselspannungslüfter werden seit mehr als 60 Jahren zur Kühlung eingesetzt. AC-Lüfter sind robust, da der einfache Motor keine mechanische Kommutierung enthält, aber sie haben eine relativ hohe Leistungsaufnahme. Seitdem gibt es mehrere Verbesserungen, die den Wirkungsgrad erhöht haben.
Störend ist, dass AC-Lüfter an eine definierte Betriebsspannung gebunden sind, dessen Frequenz mit der Drehzahl und damit mit dem Volumenstrom verknüpft ist. Weder Funktionsüberwachung noch Drehzahlsteuerung kann inkludiert werden. Nachteilig ist auch das große Gewicht und dass bei der Herstellung dieser einfachen Geräte große Mengen teurer Rohstoffe, wie Aluminium und Kupfer verbaut werden.
Niederspannungs-DC-Lüfter
Erst mit der Entwicklung der Halbleitertechnik gelang es, Gleichstrommotoren ohne mechanisch arbeitenden Kollektor zu entwickeln und die zur Kommutierung nötige Elektronik im DC-Lüfter zu integrieren. Gleichstromlüfter sind langlebig und werden an Niederspannung mit 5, 12, 24, selten auch mit 48 VDC betrieben und haben im Vergleich zu AC-Lüftern bei gleichem Volumenstrom nur einen Bruchteil der Leistungsaufnahme. Sie enthalten sehr viel weniger Kupfer, Gehäuse und Rotor sind aus Glasfaser-verstärktem Kunststoff hergestellt und deshalb leichter.
EC-Lüfter
Mit Wechselstrom betriebene Lüfter werden benötigt, wenn kein Gleichstrom zur Verfügung steht, wie beispielsweise in nicht elektronischen Anlagen und Geräten zur Kühlung und Raumklimatisierung. EC-Lüftern verbinden die Vorteile von AC- und DC-Lüftern. EC steht für elektronisch kommutierte Gleichspannungslüfter. Für den Betrieb an Netzspannung werden EC-Lüfter mit einem integriertem AC/DC Wandler ausgestattet, der die höhere Wechselspannung in ungefährliche Gleichspannung um-formt. Erst durch den Einsatz neuester elektronischer Bauelemente konnte die Motorkommutierung und der komplette AC/DC Wandler, ohne Vergrößerung der Außenabmessungen, in der Nabe des Lüfters integriert werden.
AC-, DC- und EC-Lüfter im Vergleich
Die Abbildung (Bild 1) zeigt einen herkömmlichen AC-Lüfter der Größe 120x120x38mm. Er enthält einen Asynchronmotor mit einer außen liegenden Statorwicklung. Im abgebildeten Rotor befindet sich ein innenliegendes Blechpaket. Diese Konstruktion nennt man Kurzschlussläufer.
Der EC-Lüfter in dieser Abbildung (Bild 2) ist von einem DC-Lüfter nicht zu unterscheiden. Er hat eine innen liegende vierpolige Statorwicklung. Darunter sind, wie bei einem Gleichstromlüfter, die Kommutierungselektronik und auf der Rückseite der Leiterplatte auch der AC-DC Wandler untergebracht ist. Rechts daneben, im Rotor befindet sich ein vierpoliger Magnetring aus Kunststoff.
EC-Lüfter für höhere Anforderungen
In Bild 3 wird ein EC-Lüfter mit Schutzgrad IP68, also mit komplett vergossener Elektronik, gezeigt. Es ist zu beachten, dass der komplette Schutz gegen eindringen-des Wasser nur für Lüfter mit vergossenem Anschlusskabel gilt. Lüfter, die über einen Steckanschluss an die Netzspannung angeschlossen werden, sind nur im Bereich des Rotors, also innen, geschützt. Der Steckanschluss am Lüftergehäuse außen ist nicht wasserdicht und daher nicht geschützt.
Die als Beispiel abgebildeten Lüfter haben bei ähnlichem Volumenstrom von etwa 180m3/h eine Leistungsaufnahme von 20W (AC/50Hz) bzw. 5W (EC). Größere EC-Lüfter werden auch mit hochpermeablen NdFe-Magneten ausgestattet und sind noch effektiver.
EC-Lüfter in den Standardgrößen sind mit AC-Lüftern mechanisch und elektrisch austauschbar, weisen aber die erheblichen Vorteile von DC-Lüftern auf:
- Universell einsetzbar an allen weltweit vorhandenen, auch an nicht stabilen (mobilen!) Spannungsversorgungen, auch an Gleichspannungsnetzen
- Drehzahl unabhängig von der Netzfrequenz
- Optional mit Funktionsüberwachung und / oder PWM-Drehzahlsteuerung ausstattbar
- Bis zu 75% weniger Stromverbrauch
- Bis zu 40% leichter
- Kaum Eigenerwärmung
- Längere Lebensdauererwartung
- Globale Zertifizierungen: UL, CE, ROHS
- Reduzierte Betriebskosten
EC-Lüfter sind wegen der für den AC/DC-Wandler zusätzlich benötigten Elektronik teurer als AC-Lüfter. Durch die aufgrund des universellen Eingangsspannungsbereichs vereinfachte Modellhaltung und vor allem durch die viel geringeren Stromverbrauchskosten werden die höheren Anschaffungskosten schon nach kurzer Betriebszeit nicht nur kompensiert, sondern die Betriebskosten über die gesamte Anlagenlaufzeit sogar erheblich reduziert.
Was die EU-Verordnung 2024/1834 für Entwickler bedeutet
Ab 24. Juli 2026 greift auch die verschärfte neue EU-Verordnung EU2024/1834, die einen höheren Wirkungsgrad bei Lüftern mit elektrischen Antriebsleistungen ab 125 W vorschreibt.
Es ist zu erwarten, dass diese Leistungsgrenze im Laufe der Zeit noch weiter nach unten verschoben wird, damit auch die sehr große Menge an kleineren und mittelgroßen Lüftern, z.B. in Kühlaggregate im Lebensmittelhandel und bei der Raumklimatisierung, also vor allem bei Anlagen, die im Dauer- oder Langzeitbetrieb arbeiten, umweltfreundlicher betrieben werden müssen.
Vor diesem Hintergrund gelten EC-Lüfter als zukunftssichere Lösung, da sie in der Regel einen höheren Wirkungsgrad, bessere Regelbarkeit und Vorteile im Dauerbetrieb bieten.
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