Nachdem die konkreten Absauganforderungen in Form des benötigten Mindest-Volumenstroms und der erforderlichen Gesamt-Druckdifferenz ermittelt worden sind, müssen das passende Ventilator-Konzept und die für den konkreten Fall günstigste Antriebsvariante festgelegt werden. Wichtige Gesichtspunkte sind dabei:
- Anordnung der Ventilatoren innerhalb des Systems (rohgas- oder reingasseitig)
- Anzahl der Ventilatoren
- Dimensionierung jedes einzelnen Ventilators für die konkreten Anforderungen (Kennlinien-Verhalten)
- Wahl der Antriebstechnik (Direktantrieb, Antrieb über Kupplung, Riemenantrieb, Antrieb über Umrichter)
- Maßnahmen zur Anpassung der Luftleistung auf den Bedarf im konkreten Betrieb (Regelung oder Steuerung des Leistungsverhaltens des/der Ventilator(s/en))
Im Regelfall sollten Ventilatoren reingasseitig angeordnet sein (siehe Abschnitt 4.1.2).
Eine Ausnahme von der Regel könnten Ventilatoren in Gruppenabsaugungen in Betrieben mit industrieller Fertigung unter folgenden Bedingungen darstellen:
- Die Ventilatoren werden permanent während der Arbeitszeit betrieben,
- sämtliche Gruppen sind (weitgehend immer) gleichzeitig im Einsatz,
- der zu erwartende Verschleiß durch Abrieb ist gering oder nicht vorhanden,
- der notwendige Unterdruck für die Absauggruppe ist sehr hoch,
- die notwendigen Unterdrücke der Absauggruppen sind sehr unterschiedlich.
Bei rohgasseitiger Anordnung der Ventilatoren bestimmt sich deren Anzahl nach der Zahl der vorhandenen Gruppen, wenn innerhalb des Leitungssystems keine zusätzlichen "Stützventilatoren" zur Kompensierung besonderer, örtlich beschränkter Druckanforderungen vorgesehen werden müssen.
Reingasseitig kann die Zahl der Ventilatoren weitgehend frei gewählt werden, da der produzierte Volumenstrom sich in Abhängigkeit von den jeweiligen Druckanforderungen auf das Gesamtsystem verteilt. Mit mehreren Ventilatoren kann über deren Parallelschaltung (in Verbindung mit einer entsprechenden Ansteuerung) eine gute Anpassung an die betrieblichen Verhältnisse auch bei wechselnden Absauganforderungen realisiert werden. Voraussetzung ist, dass die Leistung der Ventilatoren in Bezug auf das über die Pressung realisierte Druckniveau (weitgehend) identisch ist, sodass sich die von den einzelnen Ventilatoren erzeugten Volumenströme im jeweiligen Betriebspunkt der Anlage addieren (siehe Abbildung 4.3.10).
Abb. 4.3.10
Ventilator-Kennlinie bei Parallelschaltung zweier Ventilatoren
Bei der Dimensionierung des/r Ventilators/en muss darauf geachtet werden, dass sämtliche relevanten Betriebszustände in den möglichen Arbeitsbereich des Ventilators fallen, das heißt, dass die sich aus diesen Betriebszuständen ergebenden Anlagen-Kennlinien die Ventilator-Kennlinie innerhalb des für einen störungsfreien Betrieb zur Verfügung stehenden Kennlinien-Bereichs des Ventilators schneiden. Außerdem muss geprüft werden, ob der jeweilige Schnittpunkt (auch als Arbeitspunkt AP bezeichnet) mindestens den geforderten Volumenstrom liefert (siehe Abbildung 4.3.11).
Abb. 4.3.11
Verhalten eines Ventilators bei unterschiedlichen Betriebszuständen
Die grafische Darstellung in Abbildung 4.3.11. ist folgendermaßen zu interpretieren:
- Der Betriebspunkt AP 1 liegt links vom Arbeitsbereich des Ventilators: mögliche Pumpwirkung, d. h. instabiler Absaugbetrieb.
- Der Betriebspunkt AP 5 liegt rechts vom Arbeitsbereich des Ventilators: Kommt dieser Betriebszustand häufiger oder über längere Zeit vor, könnte der Motor des Ventilators überlastet werden.
- Der errechnete Betriebspunkt AP 2* liegt unterhalb der Ventilator-Kennlinie und damit links vom tatsächlichen Arbeitspunkt AP 2: Die tatsächliche Luftmenge und damit die Luftgeschwindigkeiten sind im konkreten Betrieb höher als erwartet.
- Der errechnete Betriebspunkt AP 4* liegt oberhalb der Ventilator-Kennlinie und damit rechts vom tatsächlichen Arbeitspunkt AP 4: Die tatsächliche Luftmenge und damit die Luftgeschwindigkeiten sind im konkreten Betrieb niedriger als erwartet.
- Der Arbeitspunkt AP 3 liegt dort, wo er nach Errechnen der Leitungs-Kennlinie erwartet wurde (Arbeitspunkt = Betriebspunkt). Die Luftmengen und damit die Luftgeschwindigkeiten sind so wie vorausberechnet. Dieser Arbeitspunkt liegt außerdem im optimalen Wirkungsgradbereich, d. h. in diesem Fall ist das Verhältnis zwischen Absaugleistung und Stromverbrauch am besten.
Das gewählte Antriebssystem hat wesentlichen Einfluss auf folgende Umstände:
- den Gesamt-Wirkungsgrad des Systems
- das Anlaufverhalten des Ventilators
- die Möglichkeiten der Einflussnahme auf das aktuelle Leistungsverhalten des Ventilators
Grundsätzlich liefert der Direktantrieb die geringsten Zusatzverluste aus dem Faktor "Antrieb", sodass der durch den Ventilator gegebene Wirkungsgrad entscheidend bleibt. Kupplungen und Riemenantrieb bedingen zusätzliche Wirkungsradverluste durch den Antrieb von 3 % bis ca. 10 %. Der Antrieb über einen Umrichter führt zu ca. 1 % bis 3 % Wirkungsradverlusten für das Gesamtsystem im laufenden Betrieb.
Im Gegensatz dazu ist das Anlaufverhalten des Ventil...