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Maßnahme

Klimaanlagen: Austausch Antriebsriemen

In manchen Fällen reicht eine Optimierung der Komponenten nicht aus. Diese müssen dann gegen neue, effizientere ausgetauscht werden. (Gear@SME HVAC-02)

Auf einen Blick

Themenkategorie
Energieeffizienz
Bundesland
Bundesweit
Umsetzungszeitraum
Kurzfristig (bis 2 Monate)
Investitionsaufwand
Gering
  • Kälteanlagen
  • Heizung

Beschreibung

Eine Möglichkeit für Aussagen über die Effizienz des Systems (Ventilator, Antrieb, Motor) ist der Wert der spezifischen Ventilatorleistung (SFP). Dieser gibt an, wie viel Leistung für den Transport einer spezifischen Menge Luft notwendig ist. Der SFP berücksichtigt auch alle Verluste im System (Effizienzen, Druckverluste usw.). Um den SFP Wert zu bestimmen, benötigt man folgende Parameter:

  • elektrische Leistungsaufnahme (Pel) des Motors, welcher den Ventilator antreibt
  • Nennvolumenstrom des Ventilators [m³/s] Die Berechnung läuft dann über folgende Formel:

𝑃𝑆𝐹𝑃 = 𝑃𝑒𝑙 /𝑉𝑁 = ∆𝑝/𝜂

  • PSFP [W/m³s] = spezifische Ventilatorleistung
  • Pel [W] = elektrische Leistungsaufnahme des Motors
  • VN [m³/s] = Nennvolumenstrom nominal
  • Δ p [Pa] = Druckdifferenz des Ventilators 
  • 𝜂 = Gesamteffizienz (Ventilator, Antrieb, Motor)

Die spezifische Ventilatorleistung kann dann in der folgenden Tabelle verglichen werden. Je geringer der Wert ist, desto effizienter arbeitet das System. SFP Werte sollten die Klassen SFP3/SFP4 nicht überschreiten.

Klassespezifische Ventilatorleistung (SFP) [W/(m3 /s)]
SFP 1< 500
SFP 2500 – 750
SFP 3751 – 1.250
SFP 41.251 – 2.000
SFP 52.001 – 3.000
SFP 63.001 – 4.500
SFP 7> 4.500

Empfehlung zur Optimierung

Ein optimal designter Riemenantrieb führt zu einer höheren Gesamteffizienz des Antriebssystems. 95 % der Ventilatoren sind derzeit mit dem Motor über einen Riemen verbunden, wobei der Keilriemen den größten Anteil ausmacht. Grundsätzlich kann der Einsatz von Flachriemen, anstatt von Keilriemen, die Effizienz um 5 % erhöhen. Wegen der formschlüssigen Kraftübertragung treten Effizienzverluste aufgrund von Reibung zwischen Riemen und Scheibe auf (bei Zahnriemen kaum).

Relevante technische Überlegungen
  • Direktantrieb: 𝜂= 1 • Einzelner Keilriemen:
    • für Pel < 5 kW: 𝜂 = 0,83 - für Pel > 5 kW: 𝜂 = 0,90
  • Mehrere Keilriemen: Jeder zusätzliche Keilriemen reduziert die Effizienz der Übertragung um 1 %.
  • Flachriemen
    • für Pel < 5kW: 𝜂 = 0,90 - für Pel > 5kW: 𝜂 = 0,96

Bei Direktantrieben ist der Verlust in der Übertragung am geringsten, während er bei Keilriemen am größten ist. Daher sollten, wenn möglich, immer Direktantriebe bevorzugt werden.

WirtschaftlichkeitKosten für die Treibriemen: etwa 30 EUR/m
Kosten für die Treibriemen: etwa 30 EUR/mEinsatz von Flachriemen anstatt Keilriemen erhöht die Effizienz um 5 %.
Wirtschaftliche EinsparungenEine höhere Effizienz bedeutet Energieeinsparungen und folglich eine Senkung der Energiekosten (5 – 10 %).
Durchschnittliche Amortisationszeit< 3 Jahre
EmissionenDiese Maßnahme führt zu keinen weiteren Emissionen.
Vorteile für die UmweltVerringerung der CO2-Emissionen aufgrund des geringeren Energiebedarfs.
Nicht-Energievorteile (Mehrfachnutzen)
  • Vorteile für die Umwelt
ReplizierbarkeitHoch

Praxisbeispiel

Austausch von Ventilatorscheiben, Firma Kanuf GmbH (Österreich, 2006)

  • Ausgangssituation: Für die Trocknungsanlage sind große Abluftventilatoren notwendig, um die feuchte Luft abzusaugen. Die Trocknungsanlage selbst besteht aus drei Bereichen, wobei in jedem zwei Ventilatoren vorhanden sind. Der Volumenstrom wurde von einer ungeeigneten Konstruktion aus Luftleitblechen kontrolliert, welche durch den großen Abstand zum Ventilator eher als Drossel wirkten. Die sechs Ventilatoren sind für 20 % des gesamten elektrischen Energieverbrauchs verantwortlich.
  • Beschreibung der Maßnahme: Durch Neudimensionierung der Riemenantriebe der Ventilatoren in Zone 1 und 2 konnten die Rotationsgeschwindigkeit der Ventilatoren und damit der Volumenstrom reduziert werden. Die benötigte Energie reduzierte sich um 63 kW. Daraus resultierte eine Einsparung von 24.000 Euro.
  • Investitionskosten: 3. 500 EUR
  • Amortisationszeit: 2 Monate

Quellenangabe

Partner

Gear@SME

Die Maßnahmenbeschreibung stammt vom Projekt GEAR@SME. Das Projekt lief von 2020 bis 2023 und wurde durch das Horizon-2020-Programm der Europäischen Union gefördert. Zu den 10 Projektpartnern gehört u.a. die Berliner Energieagentur.
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Datum

Zuletzt geändert am 11. Oktober 2023

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