Auch der Komfort steigt durch deutlich weniger Strömungsgeräusche im System. Da das etaMAX-System Zu- und Abluft gleichzeitig regelt und dank der Vorkonfiguration automatisch in Betrieb genommen werden kann, sinkt auch der Installations- und Betriebsaufwand. Das Gerät, auf das bis zu 240 VAV-Einzelregler aufgeschaltet werden können, kommuniziert über Modbus RTU und kann auch in ein Gebäude-management-System integriert werden.
Gezielt regeln
Meist werden die Ventilatoren in konventionellen VAV-Lüftungsanlagen konstant so geregelt, dass auch die am ungünstigsten gelegene VAV-Box über genügend Vordruck verfügt. Weil die restlichen Boxen dabei zu viel Luft erhalten, müssen sie den überhöhten Volumenstrom durch Verringerung des Öffnungswinkels der Klappen beseitigen. Das erhöht den Druckabfall über der Klappe, erzeugt Lärm, verschlechtert das Regelverhalten und verbraucht unnötig viel Energie.
Mit dem etaMAX-System kann die Ventilatorenleistung einer Lüftungsanlage jedoch gezielt nach dem effektiven Bedarf geregelt werden. Das Gerät dient dazu, die an einen oder mehrere Lüfter angeschlossenen Volumenstromregler so aufeinander abzustimmen, dass bedarfsgerecht die nötige und gewünschte Luftmenge bei geringem Energieaufwand zur Verfügung gestellt werden kann. Ziel ist es dabei, den Druckverlust über den VAV-Boxen so gering wie möglich zu halten und die Betriebskosten durch Senkung der Ventilatorenleistungen zu reduzieren.
Enorme Energieeinsparung möglich
Um eine flexible Regulierung zu ermöglichen, werden die aktuellen Klappenstellungen jeder VAV-Box erfasst und über den Modbus RTU an das etaMAX-System übermittelt. Sie bilden die Regelgröße für den Frequenzumformer-gesteuerten Ventilator. Die Bedarfssignalgeber des Raumtemperaturreglers werden dezentral direkt am VAV-Regler angeschlossen. Diese Klappenstellung der VAV-Boxen wird dann an die Ventilatorregelung weitergeleitet. Auf diese Weise werden Strömungsgeräusche, Betriebssicherheit, Regelverhalten und vor allem der Verbrauch optimiert. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit Kanaldruck-regulierten Ventilatoren lässt sich so eine Energieeinsparung von bis zu 50 Prozent erzielen.
Das Einsparungspotenzial im konkreten Einzelfall hängt stark von der vorhandenen beziehungsweise geplanten Lüftungsanlage und den zugrunde gelegten Lasten ab. Üblicherweise wird jedoch grundsätzlich konservativ geplant, also eine Reserve für den Fall einer neuen oder geänderten Nutzung berücksichtigt. Die Lüftungsanlage wird dadurch in der Regel überdimensioniert, um sie zukunftssicher zu machen und verschiedene Bedarfe und Lasten zu ermöglichen. Das bedeutet umgekehrt, dass im konkreten Fall die Auslegung nicht optimal ist. Eine Einsparung von 50 Prozent ergibt sich dann, wenn man von dem Szenario mit überdimensionierten Anlagen ausgeht. Bei einer den aktuellen Gegebenheiten angemessen dimensionierten Lüftung liegt die Einsparung bei etwa 20 Prozent.
Luftmenge entscheidend für bedarfsgerechte Lüftung
Die mögliche Energieeinsparung lässt sich anhand der physikalischen Gesetzmäßigkeiten erläutern, die der Technik zugrunde liegen. So gilt für das Verhältnis von Volumenstrom V, Drehzahl n, Differenzdruck p und Leistungsaufnahme P des Ventilators folgende Gleichung:
Aus dieser Gleichung ist ablesbar, dass die bedarfsgerechte Lüftung nach verschiedenen Luftmengen zwingend eine Regelung der Ventilatorendrehzahl erfordert. Das lässt sich am Beispiel eines Mietshauses mit zwölf Wohnungen und einer zentralen Zu-/Abluftanlage gut veranschaulichen. Angenommen, in drei Wohnungen wird gekocht, in zweien findet eine kleine Party statt, in zwei anderen leben Singles, in zwei weiteren ist nur ein Haustier anwesend und die restlichen Wohnungen sind unvermietet. Schon von den Grundvoraussetzungen her ergeben sich in den verschiedenen Wohnungen sehr unterschiedliche Ansprüche an die Belüftung. Gleichzeitig ändern sich die Verhältnisse unter Umständen täglich oder sogar stündlich.
Kanaldruckmessung nicht flexibel genug
Die meisten Systeme zur Regulierung, die nur auf einer Kanaldruckmessung aufbauen, sind jedoch sehr statisch und könnten auf derartige wechselnde Lasten in den Wohnungen nicht angemessen reagieren. Sie senken daher den Energieverbrauch nur geringfügig. Besonders bei der bedarfsorientierten Lüftung – die an sich bereits Energie spart, da nur noch die notwendige Menge angefordert wird, und zwar ausschließlich dort, wo sie auch gebraucht wird – liegt ein hoch dynamisches System mit sich ständig ändernden Lasten vor. Ein solches System ist über eine einfache Kanaldruckmessung nicht mehr in der Lage, sinnvoll zu arbeiten.
Der etaMAX dagegen ermöglicht es, die Lüfterdrehzahlen über den integrierten Algorithmus so lange zu regeln, bis alle Wohnungen die benötigte Luftmenge erhalten und dabei gleichzeitig auch der Differenzdruck über der Klappe am kleinsten ist. Damit sind auch die Druckabfälle über der Klappe kleiner, die notwendigen Luftmengen gewährleistet und die Lüfterleistung am günstigsten Arbeitspunkt. Die Energieeinsparung ist deshalb so hoch, weil sich die Drehzahl dabei kubisch zur Leistung verhält: Bereits die halbierte Drehzahl benötigt nur noch ein Achtel der Leistung. Darüber hinaus sinken durch den tieferen Vordruck die Strömungsgeräusche in den Boxen und im Kanalnetz, was für einen höheren Komfort sorgt.
Standardlösung für kleinere und mittlere Objekte
Es gibt zwar bereits zahlreiche installierte Systeme, die gut funktionieren. Dabei handelt es sich jedoch meist um individuelle Anpassungen der Gebäudeleittechnik. Der mit ihrer Inbetriebnahme verbundene Aufwand ist hoch und rechnet sich nur bei großen bis sehr großen Objekten. Für kleinere und mittlere Objekte eignet sich dieser Ansatz jedoch nicht. Im Gegensatz dazu stellt das etaMAX-System eine überschaubare, standardisierte Lösung dar, die von jedem Lüftungsbauer mit Systemerfahrung eingesetzt und in Betrieb genommen werden kann. Sie ist sowohl für Neuanlagen als auch für Nachrüstungen zur Anlagenoptimierung und bei der Sanierung bestehender Anlagen geeignet.
Der Installationsaufwand für das System ist gering, da alle Antriebe mit einem Standardkabel für einen Modbus RTU-Anschluss versehen sind. Für die Zu- und Abluftregelung ist nur noch ein Gerät notwendig, da beide Regler auf nur einen Drehzahl-Optimierer geschaltet werden, was eine deutliche Kosteneinsparung mit sich bringt. Insgesamt sind bis zu 240 VAV-Einzelregler auf ein Gerät aufschaltbar. Eine Inbetriebnahme von Druckregelungen ist somit nicht mehr notwendig.
Automatische Inbetriebnahme
Alle Zu- und Abluftregler können zudem am selben Modbus RTU-Strang angeschlossen werden, sodass der Verkabelungsaufwand deutlich kleiner wird. Das etaMAX-System unterscheidet mithilfe der Funktionsadresse der verschiedenen Antriebe über die Zu- oder Abluftfunktion der VAV-Box. Dadurch vereinfacht sich die Inbetriebnahme des Systems und kann zudem automatisch ablaufen. Denn die Optimierungsfunktion ist vorprogrammiert, lediglich die Einstellung der Ventilator-Parameter muss noch vorgenommen werden. Die Regelfunktion ist zudem selbstadaptiv. Über standardisierte Schnittstellen und Protokolle ist außerdem eine Integration in die übergeordnete Gebäudeleittechnik möglich, für den Betrieb notwendig ist diese aber nicht. Der etaMAX ist somit ein abgeschlossenes System zur Energieeinsparung.
Dr.-Ing. Wolfgang Spreitzer,
Geschäftsführer der Gruner AG, Wehingen
