EU SETZT AUF "GRÜNE" VENTILATOREN - ERP-RICHTLINIE FORDERT HOHE WIRKUNGSGRADE
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ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
© gettyimages/Steve Chenn
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ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
„Ventilatoren in GreenTech EC-Technologie
übertreffen die gesetzlichen Vorgaben“
Die Europäische Union hat sich mit Verabschie- Einsatzbereiche, angefangen von der Kälte- und Klimatechnik bis
dung des Kyoto-Protokolls verpflichtet, die CO2- hin zum Maschinenbau oder IT-Anwendungen.
Emission bis 2020 um mindestens 20 % zu
reduzieren. Eine Maßnahme dies zu errei- Zwei-Stufen-Plan mit strengen Maßstäben
chen, ist die 2005 von der EU verab- Dabei gibt die EU einen zweistufigen Plan vor und legt strenge
schiedete EuP-Richtlinie (Energy using Maßstäbe an, damit in Europa künftig keine „Energiefresser“
products-Directive), die 2009 in ErP- mehr in Verkehr gebracht werden: Ab 01.01.2013 gilt die erste
Richtlinie (Energy related Products- Stufe, nach der schätzungsweise rund 30 % aller momentan am
Directive) umbenannt wurde und in Markt verfügbaren Ventilatoren den europäischen Bestimmungen
Deutschland auch unter der Bezeich- nicht mehr genügen werden. Ab 2015 werden in der zweiten Stufe
nung Ökodesign-Richtlinie bekannt etwa weitere 20 % durch effizientere Produkte ersetzt, die dann die
ist. In ihrem Rahmen werden Ein- vorgeschriebenen Mindestwirkungsgrade erreichen.
sparpotentiale energierelevanter Ventilatoren, die der Verordnung entsprechen, erkennt der An-
Produkte untersucht und Mindest- wender an der CE-Kennzeichnung, bei der die Energieeffizienz
anforderungen festgeschrieben. Für dann den gleichen Stellenwert einnimmt, wie das Einhalten der
die Beleuchtung beispielsweise Niederspannungs- oder EMV-Richtlinie. Ein Labelling wie bei
hatte das bereits konkrete Aus- Waschmaschinen, Kühlschränken etc. ist bei Ventilatoren nicht
wirkungen: 100 W und 75 W Glüh- vorgesehen, da der Ventilatoren-Hersteller meist keinen Einfluss
lampen sind demnach bereits offiziell auf die Einbaugegebenheiten hat.
vom Markt verschwunden. Jetzt wur-
den im Juni 2010 für Ventilatoren ver- Grenzwerte, die es in sich haben
bindliche Grenzwerte festgelegt. Um festzustellen, ob ein Ventilator der ErP-Durchführungsver-
Mit Inkrafttreten der ErP-
Durchführungsverordnung
für Ventilatoren sind Ventila-
toren-Hersteller gefordert, ihre
Produkte für den europäischen
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•
p
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•
Markt nach den definierten Effi- P1
zienzanforderungen zu gestalten
und damit einen wichtigen Beitrag zur
Energieeinsparung zu leisten. Betroffen
davon sind alle Ventilatoren im Leis-
Steuerelektronik Motor Ventilatorlaufrad
tungsbereich von 125 W bis 500 kW, unab- Ventilator
hängig davon, ob sie als Einzelgerät arbeiten
Bild 1: Um festzustellen, ob ein Ventilator der ErP-Durchführungsverordnung entspricht, wird stets
oder als Komponente in einem Gerät oder einer der Wirkungsgrad des kompletten Ventilators bewertet, also der Einheit aus Steuerelektronik (falls
vorhanden), Motor und Ventilatorlaufrad.
Anlage integriert sind. Dies betrifft alle erdenklichen
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ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
ordnung entspricht, wird stets der Wirkungsgrad des kompletten
betriebsfertigen Ventilators bewertet, also der Einheit aus Steuer-
elektronik (falls vorhanden), Motor und Ventilatorlaufrad (Bild 1).
Die entsprechenden Grenzwerte sind hoch angesetzt. Bild 2 zeigt
die ab 2013 bzw. 2015 geltenden Grenzwerte, dargestellt durch
die schwarzen Linien. Gleichzeitig sind die Wirkungsgrade markt-
üblicher Radialventilatoren aus dem breiten Produktprogramm
von ebm-papst im Diagramm eingetragen. Die dargestellte „Wir-
• stat
kungsgradwolke“ zeigt, dass nicht alle Ventilatoren die zu- ebm-papst
Radialventilatoren,
künftigen Anforderungen erfüllen. Man erkennt aber auch, dass vorwärts gekrümmt,
Wirkungsgrad Ü
mit Spiralgehäuse
es für annähernd jeden der zukünftig nicht mehr einsetzbaren
ErPstat 2013
Ventilatoren schon heute einen energiesparenden Ersatz gibt, der ErPstat 2015
nicht nur die Vorgaben der Verordnung erfüllt, sondern sogar
deutlich übertrifft. Aufnahmeleistung Ü
Für Axialventilatoren, vorwärts- und rückwärtsgekrümmte Radial- Bild 2: Die Wirkungsgradwolke zeigt, dass viele Ventilatoren die geforderten
Werte übertreffen.
ventilatoren, Querstromventilatoren sowie Ventilatoren diagonaler
Bauform gibt die EU die entsprechenden Formeln vor, mit denen bereiche sowie die Einbausituation bei der Messung berück-
sich die jeweils festgelegten Mindestwirkungsgrade berechnen sichtigt (Bild 3). Die Zieleffizienz, also der konkrete Vorgabewert
lassen. Bei der Bewertung sind unterschiedliche Leistungs- für einen Axialventilator im Leistungsbereich zwischen 0,125 kW
Ventilatortypen Einbausituation Wirkungsgrad Leistungsbereich P1 Mindestwirkungsgrad Wirkungsgrad N Wirkungsgrad N
(A-D) (statisch oder gesamt) in kW 01.01.2013 01.01.2015
0,125 P1 10 min= 2,74 · ln(P1) - 6,33 + N
A,C statisch 36 40
10 < P1 500 min= 0,78 · In(P1) - 1,88 + N
Axialventilator
0,125 P1 10 min= 2,74 · ln(P1) - 6,33 + N
B,D gesamt 50 58
10 < P1 500 min= 0,78 · In(P1) - 1,88 + N
Radialventilator vorwärts 0,125 P1 10 min= 2,74 · ln(P1) - 6,33 + N
A, C statisch 37 44
gekrümt und Radialventilator 10 < P1 500 min= 0,78 · In(P1) - 1,88 + N
mit radial endenden 0,125 P1 10 min= 2,74 · ln(P1) - 6,33 + N
Schaufeln B,D gesamt 42 49
10 < P1 500 min= 0,78 · In(P1) - 1,88 + N
Radialventilator rückwärts 0,125 P1 10 min= 4,56 · In(P1) - 10,5 + N
A,C statisch 58 62
gekümmt ohne Gehäuse 10 < P1 500 min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
0,125 P1 10 min= 4,56 · In(P1) - 10,5 + N
A,C statisch 58 61
Radialventilator rückwärts 10 < P1 500 min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
gekrümmt mit Gehäuse 0,125 P1 10 min= 4,56 · In(P1) - 10,5 + N
B,D gesamt 61 64
10 < P1 500 min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
0,125 P1 10 min= 4,56 · In(P1) -10,5 + N
A,C statisch 47 50
10 < P1 500 min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
Diagonalventilator
0,125 P1 10 min= 4,56 · In(P1) -10,5 + N
B,D gesamt 58 62
10 < P1 500 min= 1,1 · In(P1) - 2,6 + N
0,125 P1 10 min=1,14 · ln(P1) -2,6+N
Querstromventilator B,D gesamt 13 21
10 < P1 500 min= N
Bild 3: Für die Ermittlung der Wirkungsgrade gibt die EU die entsprechenden Formeln vor, mit der sich die Mindestwirkungsgrade der jeweiligen Ventilatortypen berechnen lassen.
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ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
und 10 kW, lässt sich nach folgender Formel be-
rechnen: Mindestwirkungsgrad ηmin = 2,74 x
ln (Aufnahmeleistung P1 in kW) – 6,33 + N.
Wobei N eine von der Richtlinie definierte
Konstante ist. Sie beträgt ab dem
01.01.2013 für Axialventilatoren „36“ und
nach dem 01.01.2015 „40“. Diese Zahl
kann als „Stellschraube“ der Politik für
eine weitere Verschärfung der Anfor-
derungen angesehen werden. Für den
in Bild 4 gezeigten HyBlade® Axial-
ventilator mit einer Antriebsleistung
im Bestpunkt von 0,69 kW ergibt die
Rechnung, dass er ab 2013 mindes-
tens 28,65 % und ab 2015 mindes-
„ebm-papst Ventilatoren tens 32,65 % Wirkungsgrad bezogen
auf die statische Druckerhöhung er-
überzeugen durch Energie- reichen muss. Die Kennlinie weist
40 % Wirkungsgrad aus, was deut-
effizienz, Zuverlässigkeit
lich über der Mindestanforderung ab
und Langlebigkeit“ 2015 liegt. Somit erfüllt bzw. übertrifft
dieser Ventilator bereits heute schon
die zukünftigen Vorgaben.
Der EC-Technik gehört die Zukunft Bild 4: HyBlade®-Axialventilator in EC-Technik, der die strengen Anforderungen
an die Energieeffizienz nicht nur erfüllt, sondern sogar weit übertrifft.
Die Wirkungsgradwolke zeigt beispielhaft,
dass die von der ErP-Durchführungsverord-
nung geforderten Grenzwerte durchaus an- latoren in der Drehzahl steuern, so dass die Luftmenge den
spruchsvoll sind. Vor diesem Hintergrund ist die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann, was mit einer
von ebm-papst schon vor Jahren entwickelte weiteren erheblichen Energieeinsparung einhergeht.
GreenTech EC-Technologie bei elektrisch angetrieben- Dank dem gelungenen Zusammenwirken von Motor, Elektronik
en Ventilatoren die erste Wahl. Im Vergleich zu herkömm- und Aerodynamik überzeugen die ebm-papst EC-Ventilatoren aber
lichen Ventilatoren mit Asynchronmotoren (AC-Technik) nicht nur hinsichtlich ihrer Energieeffizienz, sondern arbeiten auf-
erreichen EC-Motoren bis über 90 % Wirkungsgrad. Dies be- grund optimierter Kommutierungsverfahren und der strömungs-
deutet, dass bis zu 50 % weniger Energieverbrauch gegenüber technischen Auslegung der Ventilatorräder extrem leise. Deswei-
AC-Lösungen erreicht werden. Zudem lassen sich diese Venti- teren überzeugen sie durch ihre Zuverlässigkeit und Langlebigkeit.
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ErP-Richtlinie fordert hohe Wirkungsgrade:
EU setzt auf „grüne“ Ventilatoren
lig”
2 -po
EC
: „ lig”
-po
C : „4 n IE3: 4-polig
E lig”
-po n IE3: 2-polig
: „6
Wirkungsgrad Ü
EC n IE2: 4-polig
n IE3: 6-polig
n IE2: 2-polig
n IE2: 6-polig
Wellenleistung Ü
Bild 5: EC-Motoren (grün) übertreffen das von der Durchführungsverordnung für AC Motoren (andere Farben) geforderte Effizienzniveau deutlich.
Durchführungsverordnung für Motoren übertreffen (Bild 5). Dies zeigt, dass die EC-Motorentechnik bei
Was für die Ventilatoren gilt, gilt prinzipiell auch für Elektromo- der Planung von energieeffizienten Geräten und Anlagen die
toren. In diesem Zusammenhang kommt es jedoch oft zu Unklar- bessere Alternative darstellt.
heiten und Missverständnissen. Tatsache ist, dass Elektro-
motoren ab Juni 2011 gemäß der ErP-Durchführungsverordnung
Nr. 2009/640/EG der Europäischen Union mindestens die
Effizienzklasse IE2 erreichen müssen. Denn nur dann dürfen diese
Motoren in Europa weiter eingesetzt werden. Allerdings sind nicht
alle der heute üblichen Motoren von der Richtlinie betroffen:
Als „Motor“ bezeichnet die Verordnung „einen für den Dauer-
betrieb ausgelegten eintourigen Dreiphasen-Käfigläufer-Induk-
tionsmotor in 2-, 4- bzw. 6-poliger Ausführung, mit einem Nenn-
spannungsbereich bis 1.000 V und Nennausgangsleistungen
zwischen 0,75 kW und 375 kW“. EC-Außenläufermotoren, die
z. B. als Antriebe in energieeffizienten Ventilatoren eingesetzt
werden, sind somit von dieser Verordnung nicht betroffen. Nichts-
destotrotz lassen sich aber ihre Wirkungsgrade mit denen in der Dipl.-Ing. (FH) Uwe Sigloch
Verordnung geforderten Werten vergleichen. Dabei wird deutlich, Leiter Market Management Bereich Lüftungs- und Klimatechnik
dass die EC-Motoren das dort verlangte Effizienzniveau deutlich ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
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