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Kühlen und Lüften mit windgetriebenen und hybriden Ventilatoren

Mit der Kraft des Windes

Neben dem Vertrieb von entsprechenden windgetriebenen und hybriden Ventilatoren betreibt GACS green air cooling systems die Entwicklung von alternativen energieeffizienten Lüftungssystemen. Ziel war und ist es, eine nahezu klimaneutrale Entlüftungsanlage zu entwerfen, die eigenständig oder als Erweiterung zu bestehenden Systemen installiert werden kann.

Anfänglich wurden Keller- und Innenbadentlüftungen mit windgetriebenen Ventilatoren montiert. Die Feuchte wurde entzogen und damit die Grundlage für Schimmelbildung und schlechte Gerüche beseitigt.

Die Erweiterung des Sortiments mit Hybridventilatoren macht es möglich, windgetriebene Ventilatoren zu einer permanenten Lüftungslösung zu erweitern. Gebäude können so gezielt gekühlt sowie be- und entlüftet werden.

Von links: Hybridventilatoren EcoPower 400, 600, 900.

Bild: GACS

Von links: Hybridventilatoren EcoPower 400, 600, 900.
Schematische Darstellung und technische Daten der Hybridventilatoren EcoPower.

Bild: GACS

Schematische Darstellung und technische Daten der Hybridventilatoren EcoPower.

Einfache und effiziente Technik

Die aus einer witterungsbeständigen Aluminiumlegierung gefertigten Hybrid-Ventilatoren EcoPower des australischen Unternehmens CSR Edmonds werden wahlweise mit Wind oder bei Windstille bei minimalem Energiebedarf elektrisch angetrieben. Dazu dienen effiziente und langlebige EC-Motoren von ebm-papst. Der spezielle Aufbau des Lüfters unterbindet mit seiner besonderen Lamellenkonstruktion das Eindringen von Regen und ist für den nahezu lautlosen Betrieb maßgebend. Mit den drei Baugrößen der Hybridventilatoren ist ein Abluftvolumenstrom bis 10 321 m³/h möglich.

Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 14 km/h in Deutschland sowie den Einflüssen von Thermik und Kamineffekt werden die Hybrid-Ventilatoren zunächst im reinen Windbetrieb genutzt. Eine Energiezufuhr erfolgt nur dann, wenn der benötigte natürliche Antrieb ausbleibt. Dann sichert ein Elektromotor die gleichbleibende Luftqualität ab. Der Verbrauch bleibt dabei, je nach Ventilatorgröße, in einem überschaubaren Rahmen.

Bild 1: Geregelte Entlüftung einer Mobilfunk-Sendestation mit dem Ventilator EcoPower 400 und einem Klimagerät als Backup

Bild: GACS

Bild 1: Geregelte Entlüftung einer Mobilfunk-Sendestation mit dem Ventilator EcoPower 400 und einem Klimagerät als Backup
Bild 2: Glasdach des Treppenhauses eines Shopping Centers, entlüftet durch drei Ventilatoren EcoPower.

Bild: GACS

Bild 2: Glasdach des Treppenhauses eines Shopping Centers, entlüftet durch drei Ventilatoren EcoPower.

Klimafreundlich kommunizieren

In Zusammenarbeit mit einem Mobilfunkanbieter entstanden geregelte Freecooling – Lüftungssysteme. Gefordert wurde eine energieeffiziente Entwärmung von Mobilfunkstationen, wobei die Laufzeiten der in den Stationen montierten Klimageräte deutlich verkürzt oder diese ganz ausgeschaltet werden sollten.

Die eigens zu diesem Zweck entworfene wand- oder rackmontierbare 19-Zoll-Regelung GACS Box3 und die Hybrid-Ventilatoren EcoPower sind Hauptbestandteile der Anlage. Die GACS Box3 ist für verschiedene Einsatzszenarien konzipiert und kann mithilfe von Temperatursensoren Ventilatoren, Stellklappen und Klimageräte steuern.

In Rahmen eines durch die KfW geförderten Projekt eines Mobilfunkanbieters wurde festgestellt, dass eine Energieeinsparung von durchschnittlich 85 Prozent gegenüber herkömmlichen Klima-Splitgeräten erfolgte. Des Weiteren wurden pro Jahr und Mobilfunkraum rund 2,5 t CO2 eingespart. Bei diesem Projekt kamen die Ventilatoren EcoPower 400 und 600 zum Einsatz, die für Räume bis 4,8 bzw. 8,0 kW Wärmelast einsetzbar sind (EcoPower 900: bis 12,0 kW Wärmelast).

Der Abluftvolumenstrom eines Hybrid-Ventilators EcoPower 400 beträgt 2484 m³/h bei einer Leistung von 59 W im elektrischen Betrieb und bei dem mittleren Modell EcoPower 600 4356 m³/h bei 99 W. Gesteuert durch die GACS-Regeltechnik, wird der optimale Betriebsmodus des Lüfter nach entsprechenden Parametern aktiviert. Der zusätzliche Energieaufwand wird somit nur dann nötig, wenn nicht ausreichend Windenergie anliegt und der EC-Motor mit voller Leistung betrieben wird.

Bild 3: Ventilator EcoPower 900 mit Rundklappe und Reparaturschalter.

Bild: GACS

Bild 3: Ventilator EcoPower 900 mit Rundklappe und Reparaturschalter.

Bauwerke klimafreundlich klimatisieren

Eine kosten- und energieeffiziente Lösung für das Lüften ist es, Lüften und Kühlen bei Nacht und in den Morgenstunden durchzuführen. Die kühle Außenluft wird dazu in der Nacht mit nahezu lautlosen Ventilatoren in das Gebäude gesogen und dabei auch die Luftqualität im Gebäude verbessert. Die aufgeheizte Innenluft wird durch die kältere Umgebungsluft ersetzt, schafft ein angenehmes Raumklima und die Erwärmung des Gebäudes wird deutlich verzögert.

Der Einsatz der Hybrid- oder Windventilatoren ist im Gegensatz zu dem Lüften mit Fenstern oder Dachluken bei jeder Witterungslage möglich, auch bei Regen oder stärkeren Winden. Die Ventilatoren führen einen langsamen großvolumigen Luftaustausch durch, wobei keine Zugluft auftritt. Unterstützend können die Ventilatoren auch zur Entrauchung dienen und in das Gebäudemanagementsystem integriert werden.

Bild 4: Hallenentlüftung mit dem Hybridventilator EcoPower 900.

Bild: GACS

Bild 4: Hallenentlüftung mit dem Hybridventilator EcoPower 900.

Schichtlüftung schnell realisiert

Die Entlüftung von großen Industrie-, Produktions- und Lagerhallen mit Raumvolumen von mehr als 100.000 m³ und einem geforderten 6 bis 8-fachem Luftaustausch pro Stunde ist möglich, indem je nach Objektgröße und Nutzung auf der Dachfläche Ventilatoren EcoPower 900 montiert werden.

Dieser Ventilatortyp bewältigt ein Abluftvolumen bis 10 321 m³ pro Stunde bei vollständigem EC-Motor-Betrieb, der eine elektrischen Leistung von 212 W benötigt. Der Austausch der verbrauchten Hallenluft nach dem Prinzip der Schichtlüftung durch mit frische Umgebungsluft bewirkt eine merkliche Verbesserung der Luftqualität und eine zügige Reduzierung der Gebäudeinnentemperatur. Die belastete Luft wird zur Hallendecke gesogen, aus dem Arbeitsbereich entfernt und durch die nachströmende Frischluft ersetzt. Jalousieklappen schließen die Zu- und Abluft, falls keine Entlüftung gewünscht ist.

Sommerliche Entwärmung

Ein Automobilhersteller wollte die Arbeitsbedingungen der Mitarbeiter bei hohen Temperaturen verbessern. Ergänzend zum bestehenden Lüftungssystem wurden Abluftsysteme mit Hybrid-Ventilatoren EcoPower der Größen 600 bis 900 montiert. Die EcoPower 600 hat man dabei, nach vorheriger Temperaturermittlung, in einem gewölbten Shed-Dach integriert und die größeren Lüfter auf Flachdachflächen montiert.

Bild 5: Hybridventilator EcoPower 600 mit Jalousieklappe in der Fensteröffnung eines Shed-Dachs.

Bild: GACS

Bild 5: Hybridventilator EcoPower 600 mit Jalousieklappe in der Fensteröffnung eines Shed-Dachs.
Jörn Kebschull,
Technischer Leiter der GACS GmbH, Berlin.

Bild: GACS / Gade

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