Energieeffizienz

Klimaanlagen: Austausch Antriebsriemen

20. Juli 2023 In manchen Fällen reicht eine Optimierung der Komponenten nicht aus. Diese müssen dann gegen neue, effizientere ausgetauscht werden.

#Kälteanlagen#Heizung

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.

Klasse	spezifische Ventilatorleistung (SFP) [W/(m3 /s)]
SFP 1	< 500
SFP 2	500 – 750
SFP 3	751 – 1.250
SFP 4	1.251 – 2.000
SFP 5	2.001 – 3.000
SFP 6	3.001 – 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.
Wirtschaftlichkeit	Kosten für die Treibriemen: etwa 30 EUR/m
Kosten für die Treibriemen: etwa 30 EUR/m	Einsatz von Flachriemen anstatt Keilriemen erhöht die Effizienz um 5 %.
Wirtschaftliche Einsparungen	Eine höhere Effizienz bedeutet Energieeinsparungen und folglich eine Senkung der Energiekosten (5 – 10 %).
Durchschnittliche Amortisationszeit	< 3 Jahre
Emissionen	Diese Maßnahme führt zu keinen weiteren Emissionen.
Vorteile für die Umwelt	Verringerung der CO₂-Emissionen aufgrund des geringeren Energiebedarfs.
Nicht-Energievorteile (Mehrfachnutzen)	Vorteile für die Umwelt
Replizierbarkeit	Hoch

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

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