Energooszczędne wentylatory – wymogi prawne i możliwości

Rozwój wentylatorów od kilku lat nieodmiennie warunkują zapisy dwóch europejskich aktów prawnych – tzw. ekoprojektu (dyrektywy unijnej) oraz rozporządzenia do tej dyrektywy, odnoszącego się szczegółowo do wentylatorów. Od 2015 roku wprowadzane na rynek wspólnotowy urządzenia muszą cechować się sprawnością minimalną, będącą funkcją mocy wentylatora.

Energooszczędność wentylatorów

Podstawą spełnienia wymogów energooszczędności jest stosowanie odpowiednich silników. Od 2017 roku wszystkie silniki o mocach od 0,75 kW do 375 kW muszą być w klasie sprawności energetycznej IE3 (Premium Efficiency). Jeśli są wyposażone w bezstopniowy regulator prędkości (np. falownik), muszą być w klasie IE2 (High Efficiency). Od ponad 15 lat  nie wymyślono jeszcze rozwiązania mającego większy wpływ na efektywność energetyczną urządzenia elektrycznego niż silnik elektronicznie komutowany (EC) z napędem bezpośrednim. Rozwiązanie to daje możliwość sterowania prędkością obrotową wentylatora, przy jednoczesnej wysokiej sprawności i utrzymywania optymalnego punktu pracy. Dzięki tej precyzyjnej, bezstopniowej regulacji, umożliwiają one obniżenie zużycia energii o 40-60% w porównaniu do swoich odpowiedników AC. Większość producentów poszerza więc swoje portfolio urządzeń z silnikami EC.

Poprawa charakterystyki energetycznej

Drugim aspektem poprawy efektywności wentylatorów jest ulepszanie ich charakterystyki aerodynamicznej. Poprawa charakterystyki aerodynamicznej pozwala zmniejszyć zużycie energii nawet o 24% (średnio 17%), przyczyniając się do sprawności wentylatora sięgającej 82%. Wiąże się to przede wszystkim z konstrukcją wirnika. Pozwala to obniżać jego opory przepływu i tworzenia optymalnych warunków przepływu powietrza, przez stosowanie odpowiednich materiałów i rozwiązań konstrukcyjnych. Najwięcej pola manewru daje optymalizacja konstrukcji, ilości i geometrii łopatek wentylatora. Przykładowo, stosowanie płyty zaciskowej pozwala dostosować kąt nachylenia łopatek do wymaganego punktu pracy. Dzięki temu wentylator jest dostosowany do rzeczywistych warunków montażowych i jego potencjał jest w pełni wykorzystany. W procesie doskonalenia wentylatorów zdarza się też tak, że zmiany konstrukcyjne wpływają na wiele aspektów pracy wentylatora. Działa to nawet w sytuacjach, kiedy punktem wyjścia był pojedynczy wymóg, np. poprawy odporności mechanicznej.

Charakterystyki urządzeń, które muszą zachować wysoką stabilność w warunkach wysokiego ciśnienia i wysoką sprawność, są bardziej strome niż dla porównywalnych klasycznych wentylatorów osiowych. Na przykład dla wentylatora osiowego AxiEco Protect firmy ebm papst zastosowano nietypowe rozwiązanie  konstrukcyjne. Krawędzie łopatek przechodzą  bezpośrednio w zintegrowany pierścień dyfuzora – między dyszą a wirnikiem nie ma przerwy. Połączenie wirnika, pierścienia dyfuzora i piasty w jednym kompaktowym urządzeniu zapobiega napływowi na krawędzie łopatek. Przyczynia się to do zwiększenia sprawności urządzenia i ograniczenia powstającego hałasu. Podobnie jest z zadaniami pierścienia dyfuzyjnego – zwiększając ciśnienie, ogranicza zarówno stratę na wyjściu, jak i hałas. Natomiast wydłużenie czasu między cyklami odmrażania parownika zwiększa żywotność urządzenia, poprawia jego ogólną sprawność i podnosi efektywność energetyczną.

Fot. ebm papst