Stegvis utveckling mot axialfläktar med
marknadens högsta verkningsgrad

Aerodynamiken är nyckeln till axialfläktar med en verkningsgrad på över 50 %
På marknaden finns ett flertal tillverkare av axialfläktar utvecklade för användning i främst ventilations- och värmeapplikationer, kylmediekylare och kondensorer där det ställs krav på förflyttning av stora luftmängder. Går vi tillbaks tio år i tiden var det små skillnader mellan olika fabrikat när det gäller ljudnivå och verkningsgrad. Tillverkarna hade likvärdiga tekniska lösningar och axialfläktarnas konstruktion gjorde att de vid en jämförelse med radialfläktar hade både större förluster och lägre verkningsgrad. Ingen av de stora tillverkarna hade fram till år 2005 kommit så långt i sina utvecklingssatsningar att de resulterade i några nämnvärda förbättringar av axialfläktarnas verkningsgrad. Vid den här tiden tog dock ebm-papst ett beslut om en långsiktig utvecklingssatsning med målet att åstadkomma radikala förbättringar. Med facit i hand kan man också konstatera att satsningen gett önskat resultat. I flera steg har ebm-papst axialfläktar fått en allt högre verkningsgrad samtidigt som ljudnivån reducerats med många dB. Fläktarna intar idag också en särställning på marknaden och har en teknisk och prestandamässig tätposition.

Frågan är då vilka de utvecklingssteg är som har lett till fram till att fördelarna med ebm-papst axialfläktar är så stora jämfört med fläktar från andra tillverkare? Erik Brisenheim som är ebm-papst teknikchef i Sverige hjälper till att förklara några av de viktigaste utvecklingsstegen. ”I många år var det en jämn kamp med andra tillverkare och det var egentligen inget företag som hade något direkt tekniskt försprång. Tittar vi tillbaks ungefär tio år så hade utvecklingen kommit långt när det gäller exempelvis motorteknik, elektroniken och möjligheterna till styrning. Visst har det skett en viss utveckling även här sedan dess men det är främst inom aerodynamiken som ebm-papst kommit så långt att vi lyckats ta ett stort steg framåt jämfört med andra företag. Det blev också extra tydligt när ebm-papst år 2008 lanserade HyBlade. Med HyBlade kunde vi erbjuda stora axialfläktar med en verkningsgrad på 35 % vilket var en stor förbättring”, berättar Erik Brisenheim.
HyBlade satte ny standard för stora axialfläktar år 2008
Något som väckte uppmärksamhet när HyBlade lanserades var fläktbladens innovativa hybridkonstruktion samt kombinationen av aluminium och glasfiberförstärkt plast. ”Med HyBlade visade vi verkligen att effektivitet och ljudnivå går hand i hand och det är ingen överdrift att påstå att HyBlade satte en ny standard för stora axialfläktar. Tysta fläktar har ofta högre effektivitet och med de nya fläktbladen visade ebm-papst också den betydelse aerodynamiken har för att minska förlusterna och öka verkningsgraden. Satsningen på materialteknologi gjorde också att de stora axialfläktarna i serien HyBlade vägde avsevärt mycket mindre jämfört med sina föregångare” fortsätter Erik Brisenheim som också pekar på andra viktiga fördelar med användning av material som plast och aluminium.

”Hos HyBlade kombineras styrkan hos två kontrasterande material på ett mycket effektivt sätt. Kombinationen har gett axialfläktarna helt nya fördelar samtidigt som tidigare bra prestanda och egenskaper blivit ännu bättre. Aluminiumlegeringen är extremt stark och lätt och plastmaterialet formbart. Detta är något av nyckeln till det stora försprång fläktarna har när det gäller aerodynamiken. På konventionella fläktar tillverkade av plåt kan detaljerna endast formas med hjälp av stansning, bockning och prägling. Med plastmaterial kan vi istället skapa tredimensionella strukturer och former och det gör också att vi fått möjlighet att optimera fläktbladens design och aerodynamiska egenskaper. Vi har också gått vidare och utnyttjat winglets för att ytterligare förbättra fläktbladen bär det gäller att reducera ljudnivån och öka verkningsgraden. Det här är återigen ett bevis på att det är aerodynamiken som bidrar till de riktigt stora vinsterna”, säger Erik Brisenheim. HyBlade har sedan lanseringen för knappt tio år sedan belönats med ett flertal utmärkelser och ett exempel är ”iF Material Award” som delas ut av iF International Forum Design GmbH till företag som utvecklat nyskapande materiallösningar.
Förenklar moderniseringar i bland annat kylrym
Den utvecklingssatsning som resulterade i HyBlade skedde mot bakgrund av ett allt mer uttalat behov på marknaden av tystare och energieffektivare fläktar med lägre förluster och högre verkningsgrad. Erik Brisenheim pekar på ytterligare ett stort marknadsbehov som blivit allt större under senare år. ”Det finns ett uppdämt behov av att modernisera och uppgradera äldre fläktinstallationer. Så var det för redan för tio år sedan när fläktbladet HyBlade kom och många blev förvånade över hur lätt det var att installera de nya fläktarna. När vi kan förenkla arbetet på fältet ökar intresset för att modernisera och HyBlade underlättar både genom att bladen bidrar till att reducera vikten men också genom att fläktarna hade samma dimension, monteringsflänsar och anslutningar som tidigare modeller”.

Behovet av att modernisera äldre axialfläktsapplikationer, reducera ljudnivåer och energiförbrukning samt förbättra effektiviteten är brett men det ställer också olika krav på anpassningar. Ett sådant exempel är i krävande kylapplikationer som till exempel kylrum och inom livsmedelsindustrin. I ebm-papst utvecklingsstrategi ingår därför segmentsanpassning som en viktig del. Axialfläktarna i serien AxiCool illustrerar det. AxiCool finns i mindre modeller för enkel installation i kyl- och frysrum där de med EC-teknologin gör det möjligt att reducera energiförbrukningen med upp till hela 70 %. Fläktarna är utvecklade för att svara upp mot tuffa krav på hygien och livsmedelskvalitet, och installationen förenklas av att fläktarna omfattas av ebm-papst Plug-and-Play koncept. HyBlade utgör en viktig komponent hos AxiCool-fläktarna och är en viktig förklaring till fläktarnas höga verkningsgrad liksom de olika versioner av diffusorer som förbättrar både verkningsgrad och kastlängd på luftdtrömmen. Under 2016 utvidgades serien med AxiCool när ebm-papst lanserade tre nya modeller för krävande industriella kylanläggningar. Kapaciteten hos dessa axialfläktar (storlek 500, 630 och 800 mm) gör de idealiska för användning i stora kylanläggningar och kylrum samt i livsmedelsindustrins produktionsmiljöer där kraven på effektiv kylning är höga.
Tryckåtervinning med utloppsdiffusorn AxiTop
Tar vi ett steg tillbaks tidsmässigt så var 2012 ett år då ebm-papst presenterade en annan nyhet med stor betydelse för axialfläktarnas utveckling. Det var med utloppsdiffusorn AxiTop som under 2014 utsågs till årets produkt inom kyla av juryn i brittiska RAC Cooling Industri Awards. Diffusorns
fördelar är förbättrad effektivitet och lägre fläktljud. AxiTop visade sin potential i ett test utfört på uppdrag av en större brittisk stormarknad där installationen av diffusorn gjorde att förångarnas befintliga EC-fläktar använde upp till 51% mindre energi beroende på förhållandena.

I kylanläggningar överförs överskottsvärmen från kondensorer och kylmediekylaren till omgivande luft. Eftersom kylanläggningar ofta har långa drifttider är det viktigt med effektiva fläktar när målet är att minimera energianvändning och även miljöbelastningen. Erik Brisenheim pekar på diffusorns betydelse för minimera förlusterna vid en axialfläkts utlopp. ”För att uppnå ett luftflöde genom värmeväxlaren, behöver fläkten prestera ett tillräckligt stort tryck för att övervinna luftmotståndet genom växlaren. En utmaning är att få önskad tryckuppsättning med så liten energianvändning som möjligt. Normalt strömmar luften med hög hastighet från fläktens utlopp till omgivningen. Luftflödets rörelseenergi omvandlas till värme som inte längre utnyttjas vilket innebär en förlust. AxiTop är utformad för att retardera flödet så att en stor del av rörelseenergin istället omvandlas till statiskt tryck. Vi kan kalla det för tryckåtervinning. Detta gör det möjligt att minska fläktens varvtal och ändå uppnå motsvarande tryck. Med minskat varvtal uppnås minskad energianvändning och minskat ljud. Tack vare AxiTop har vi kraftigt minskar förlusterna och att dessa reducerats från lite drygt 29 % till cirka 15 % är ett tydligt bevis på det”, förklarar Erik Brisenheim.

2016 var ett år då ebm-papst presenterade en rad fläktnyheter och en av dessa avsåg även AxiTop. ebm-papst lanserade möjligheten att även förse stora axialfläktar, diameter 1 250 mm, med utloppsdiffusorn. Tester som genomförts visar att AxiTop i kombination med aerodynamiskt utformade fläktblad gör det möjligt att hos stora axialfläktar minskar energiförbrukningen med 25 % samtidigt som effekten ökar med över 50 %.
Har tagit det senaste tekniksprånget med AxiBlade
Den största nyheten var ändå när den nya generationen av axialfläktar, AxiBlade, som presenterades på den stora mässan Chillventa under hösten 2016. Utvecklingen av AxiBlade har skett med det bestämda målet att ytterligare optimera verkningsgraden och energieffektiviteten samt reducera ljudnivåerna. Att ljudnivån minskat med 8 dB och att verkningsgraden ökat till hela 54 % visar också att ebm-papst lyckats mer än väl med att nå de uppsatta målen. AxiBlade är ett flexibelt koncept och erbjuds som ett modulsystem. Fläkthus finns
med olika höjder och fläkthjulen har utformats för att kunna kombineras med olika motorer vilket ger stora möjligheter att optimera en fläktlösnings verkningsgrad och även att hitta den optimala ljudnivån för varje applikation.

Applikationsmöjligheterna är också många men primära användningsområden är förångare, kondensatorer och värmeväxlare i ventilations-, kyl- och luftkonditioneringssystem. Då AxiBlade i alla delar motsvarar gällande branschstandard är det möjligt att modernisera befintliga anläggningar med AxiBlade utan några krävande ombyggnationer. Förutom att kombineras med ebm-papst energieffektiva Greentech EC-motorer kan AxiBlade också användas tillsammans med de många AC-motorer som fortfarande används i stor utsträckning. Erik Brisenheim menar att AxiBlade representerar ett stort och viktigt tekniksprång. ”För drygt fyra år sedan tog vi ett viktigt steg med utloppsdiffusorn AxiTop som visade den betydelse tryckåtervinning har fört bland annat en kraftigt ökad verkningsgrad. Med AxiBlade kombinerar vi den tekniken med de aerodynamiska fördelar som uppstår när diffusorn samspelar med en ny typ av fläkthjul, fläktblad och fläktgaller. Det unika med AxiBlade är att allt detta integrerats i en enhet”.

Även om AxiBlade representerar ett stort tekniksprång är Erik Brisenheim övertygad om att det finns en fortsatt utvecklingspotential som i framtiden kommer att resultera i att ebm-papst presenterar axialfläktar som har ännu högre verkningsgrad, är ännu tystare och som blir allt mer energieffektiva. ”Den forskning och utveckling ebm-papst bedriver inom aerodynamik kommer att leda till nya tekniksprång även om de kanske blir lite mindre än de AxiTop och AxiBlade representerar. I kombination med att vi blir allt bättre på att arbeta med ny teknik för simuleringar kommer vi att gradvis kunna utveckla axialfläktarna. Sedan har vi också en utmaning i att öka marknadens kunskap om hur effektiva våra axialfläktar är och hur enkelt det är att modernisera befintliga fläktinstallationer. Vinsterna med en modernisering är stora och i takt med att insikten om det ökar tror jag att många fler företag som erbjuder renoverings- och installationstjänster kommer att inse den stora skillnaden mellan våra axialfläktar och andra alternativ på marknaden”, avslutar Erik Brisenheim.