Studier av luftflöden i luftkonditioneringsaggregat bakom utvecklingen av nya RadiPac

Luftflödesanalyser och rätt kombination av fläktkomponenter ger allt effektivare fläktlösningar.
Effektiviteten hos ebm-papst Greentech EC-motorer lämnar lite att önska när det gäller behov av ytterligare teknisk utveckling. Samtidigt är det så att effektiva motorer med hög verkningsgrad inte nödvändigtvis är en garanti för att ett system som helhet är så effektivt som man tycker att det ska vara. Mätningar har också visat att det finns möjligheter att öka effektiviteten i systemlösningar med ebm-papst EC-fläktar RadiPac. För att kunna optimera fläktlösningarna använder ebm-papst en speciellt konstruerad flödesapplikation, ett specialbyggt luftkonditioneringsaggregat (AHU), för mätningarna och den har stor betydelse i utvecklingsarbetet och när det gäller att skapa bästa möjliga fläktsystem.
Principen är att hela luftflödet i ett aggregat studeras och resultaten av analyserna har lett fram till att de nya RadiPac som lanserats är effektivare än sina föregångare. Utvecklingsarbetet har koncentrerats på luftinloppet, luftflödet in i fläkthjulet, placeringen av ytterrotormotorn i fläkthjulet och profilen samt designen på fläkthjulet. Målet har varit att effektivisera luftflödet samtidigt som det funnits en ambition att göra fläktarna ännu tystare. Undersökningar har också visat att allt högre krav ställs på lägre ljudnivåer i många olika applikationer.

Inloppsgaller stabiliserar luftströmmarna
Turbulens och luftvirvlar i luftflödet vid inloppet till en fläkt orsakar ofta onödigt högt ljud. Exempelvis kan installationer med asymmetriskt luftinlopp orsaka kraftig turbulens med förhöjd ljudnivå som följd. I luftkonditioneringsaggregat bidrar också det begränsade utrymmet till att det lätt uppstår turbulens. Luftvirvlarna som uppstår kolliderar med fläktbladen och orsakar oönskat ljud. Detta ljud kallas skovelfrekvent ljud. ebm-papst har utvecklat ett ljuddämpande inloppsgaller, FlowGrid, som stabiliserar luftströmmarna vid fläktens inlopp. Detta leder till minskat ljud över hela frekvensbandet men framför allt minskas det störande skovelfrekventa ljudet. Fläktens verkningsgrad påverkas inte av gallret som passar både till axial- och radialfläktar och finns i olika storlekar. FlowGrid är tillverkat av kompositmaterial och är tillgängligt i brandskyddsklass UL94-5VA. Lämpliga användningsområden för FlowGrid är applikationer inom exempelvis ventilation och luftkonditionering. FlowGrid gör det enklare att konstruera en slutprodukt som uppfyller kraven på låg ljudnivå. Tester visar också att det med FlowGrid är möjligt att uppnå samma låga ljudnivå vid installationer i byggnader som det är i laboratoriemiljö.

Inloppsgallret FlowGrid illustrerar på ett bra sätt att det är en kombination av olika fläktkomponenter och åtgärder som möjliggör en optimering av systemprestanda. Detta är också anledningen till att inloppsmunstycket på den nya generationen av fläktarna RadiPac har utformats för att perfekt matcha det aerodynamiskt optimerade fläkthjulet. På detta sätt reduceras turbulensen vilket minskar strömningsförlusten och samtidigt elimineras en av orsakerna till bullerstörningar. Även avståndet från inloppsmunstycket till fläkthjulet har modifierats för att ytterligare effektivisera luftflödet och reducera turbulensen. Denna förändring bidrar också till att öka effektiviteten i systemet som helhet. En optimalt placerat tryckuttag för luftflödesmätning är standard vilket förenklar driftsättningen och driftoptimeringen av RadiPac.

AirFoil en viktig komponent
Den unika mekaniska konstruktionen och de aerodynamiska egenskaperna hos ebm-papst nya fläktblad AirFoil har stor betydelse i luftbehandlingsaggregat. Bladet är tillverkat i aluminium och i kombination med den ihåliga profilen bidrar det till att sänka fläktens vikt samtidigt som styvheten maximeras. Styvheten i konstruktionen möjligheter höga periferihastigheter. Designen av fläktbladen bidrar till att genomströmningen av luft blir optimal och att flödet inte orsakar någon turbulens. Att luftlödet sker axiellt reducerar också så kallade böjningsförluster liksom tryckfallet efter installation. En mycket stor fördel är också de betydligt lägre ljudnivåerna jämfört med konventionella konstruktioner.

Att få alla delar perfekt anpassade till varandra har varit målet vid ebm-papst utveckling av exempelvis RadiPac AirFoil. En viktig del av anpassningen har också varit motorns placering i fläkthjulet. I fläktlösningar för luftbehandlingsaggregat handlar det om att hitta den bästa kompromissen mellan kraven på en kompakt design och den bästa placeringen av en fläktmotor
för att aerodynamiken ska bli så optimal som möjligt. Fläkthjulets montering direkt på motorn bidrar till att reducera fläktens axiella dimension samtidigt som kyleffekten blir bättre eftersom motorn kyls av det luftflöde som fläkten skapar. Att den kompletta fläkten är dynamiskt balanserad redan på produktionsstadiet säkerställer också mycket små vibrationer.

Plug & Play – helt enkelt
Det finns ytterligare en aspekt på vad det är som gör att fläktlösningar från ebm-papst är de mest optimala för luftbehandlingsaggregat. Inloppsgallret FlowFrid, fläktbladet AirFoil, EC-motorer utvecklade enligt ebm-papst GreenTech-filosofi och den integrerade driv- och styrelektroniken är givetvis viktiga komponenter. Utöver det så har ebm-papst lagt stor viktig vid att skapa kompletta lösningar som är klara för installation enligt principen Plug & Play. För en installatör betyder det att man inte behöver lägga tid på att handla upp olika individuella komponenter och sedan sätta samman dessa till en önskad fläktlösning. Allt detta är redan klart med RadiPac AirFoil och tidsvinsterna inför och under installationsfasen blir därför stora. Till detta kommer också det stora värdet i att alla ingående komponenter är perfekt matchade med varandra.

När det kommer till själva fläktvalet förenklas även det arbetet med ebm-papst produktvalsprogram FanScout. Programmet erbjuder olika simuleringsmöjligheter med utgångspunkt från specifika applikationer och fläktalternativ. FanScout finns även i en version med en integrerad ”Black Box”-modul för integration i kundspecifika programvarulösningar. På detta sätt skapas ytterligare möjligheter att välja fläkt på basis av de krav som ställs i en kundspecifik applikation. Om det finns flera av ebm-papst fläktar som uppfyller kraven kan ett urval göras med utgångspunkt från aerodynamiska data och ljudnivåer. Även livscykelkostnader kan användas som urvalsbegrepp. Alla data som presenteras i programmet kan enkelt sammanställas för utskrift i pdf-format.