Omslag VV04 600
Oktober 2020

FanGrid-oplossingen voor hoge luchtprestaties

32 01

Om hoge luchtprestaties in ventilatiesystemen te bereiken, hebben enkele grote ventilatoren niet langer de voorkeur. In plaats daarvan wordt vandaag de dag gekozen voor intelligente FanGrids: verschillende kleinere ventilatoren die parallel samenwerken. Deze modulaire systemen zijn flexibel en efficiënt en de redundantie die ze creëren, verhoogt de bedrijfszekerheid.

Veel ventilatietoepassingen vereisen hoge luchtprestaties. Denk aan datacenters, grote industriële gebouwen of kantoren, hotels, wooncomplexen, ziekenhuizen enzovoort. Het vervangen van een grote ventilator in centrale airconditioningsystemen door FanGrids met meerdere kleinere ventilatoren die parallel werken, biedt in de praktijk veel voordelen. Met een FanGrid heeft een ventilatiesysteem altijd voldoende reserves, zelfs als individuele ventilatoren op een bepaald tijdstip niet in bedrijf zijn. Daarnaast kunnen FanGrids met energiezuinige ec-ventilatoren de totale energiekosten aanzienlijk verlagen.

Kleiner en lichter

Kleine ventilatoren hebben minder installatieruimte nodig en zijn gemakkelijker te hanteren dan één grote ventilator. Hierbij is ook het transport en de installatie minder complex. De individuele ventilatoren kunnen worden gestapeld of in rijen worden geplaatst om de beschikbare ruimte maximaal te benutten (figuur 1, openingsfoto). Verder kan het systeem blijven draaien wanneer een ventilator moet worden onderhouden. Het toerental van de andere ventilatoren wordt (automatisch) aangepast om constante luchtprestaties te behouden. Tijdens het selectieproces kan rekening worden gehouden met eventuele redunantie-eisen. Ook is de luchtverdeling veel beter wanneer meerdere ventilatoren worden gebruikt. De overige componenten, zoals filters en warmtewisselaars, ontvangen een gelijkmatigere luchtstroom (figuur 2). Dit resulteert in efficiëntere luchtfiltering en verbeterde prestaties voor warmteoverdracht. In verschillende toepassingen zijn de FanGrid-modules met RadiPac- of RadiCal-centrifugaal ventilatoren inmiddels de norm geworden. Verschillende parallel werkende ventilatoren zorgen voor het benodigde luchtvolume. Ook axiale ventilatoren kunnen worden gebruikt in FanGrids. Zo wordt ‘free cooling’ een steeds populairder alternatief voor datacenters (figuur 3). Echter, in de klassieke ‘luchtbehandeling’ zien we vrijwel uitsluitend centrifugaal ventilatoren, omdat deze zijn ontworpen om met hogere tegendruk te werken. De meest voorkomende maten hierbij zijn met een diameter tussen 400 en 630 mm.

Kleine ventilatoren hebben minder -installatieruimte nodig en zijn gemakkelijker te hanteren dan één grote ventilator

32 022. De luchtverdeling van de FanGrid (rechts) is veel beter. De overige componenten, zoals filters of warmtewisselaars, krijgen een gelijkmatigere luchtstroom dan wanneer één enkele ventilator wordt gebruikt. Dit resulteert in efficiëntere luchtfiltering en verbeterde prestaties voor warmteoverdracht

Besturing

De drijvende kracht achter FanGrids zijn de nieuwe GreenIntelligence ec-motoren die zeer energie-efficiënt werken bij volledige en gedeeltelijke belasting, en die zijn ontworpen voor een lange levensduur en zijn voorzien van een volledig geïntegreerde traploze toerenregeling. Met een efficiëntie van meer dan 90 procent scoren de motoren ruim beter dan vereist in efficiëntieklasse ie4. De aansturing van een complete FanGrid is eenvoudig vanwege een modulaire opbouw die volledig plug&play is. Het vereist minimaal bedradingswerk: alle ventilatoren worden eenvoudig aangesloten via een rs485-Modbus-kabel (doorvoer). Automatisch addressing maakt inbedrijfstelling eenvoudiger en individuele adressen kunnen direct worden aangepast. Tevens zijn de GreenIntelligence-motoren voorzien van een 0 – 10 V-ingang, waarmee het toerental van 0 – 100 procent kan worden geregeld. En met een druksensor op een van de ventilatoren kan de ventilator zelfstandig de luchtprestaties optimaal aanpassen aan veranderende omstandigheden, zoals verstopte filters. Temperaturen en energiegebruik kunnen worden uitgelezen voor individuele ventilatoren of specifieke groepen. De relevante status- en foutmeldingen kunnen direct naar het bewakingssysteem worden verzonden. Gebruikers hebben zo maximale controle over de ventilatoren en kunnen indien nodig preventief onderhoud aan hun installatie plannen.

32 033. ‘Free cooling’ wordt een steeds populairder alternatief voor datacenters. Meerdere GreenIntelligence ec-centrifugaal ventilatoren werken parallel om de benodigde hoeveelheid lucht te leveren. Ook FanGrids met axiale ventilatoren kunnen hier worden gebruikt.

Kubus

Elke centrifugaalventilator kan worden geleverd in een stevig aluminium ‘kubus’. Tijdens de ontwerpfase van de kubusvormige behuizing is rekening gehouden met een belangrijke factor die in de praktijk vaak wordt verwaarloosd: installatieverlies. Als ventilatoren te dicht bij elkaar worden geïnstalleerd, zullen ze elkaar beïnvloeden. De vuistregel: hoe groter het volume lucht dat moet worden verplaatst, hoe verder de ventilatoren uit elkaar moeten liggen. Om installatieverlies te voorkomen, heeft de kubus van de FanGrid-module extra royale afmetingen. De kubussen kunnen worden gestapeld of in rijen in de inrichting of drukkamer worden gerangschikt. De FanGrid scheidt ook direct de inlaat- en drukzijde op een solide wijze van elkaar. Men dient zodoende enkel nog de openingen in de muur of de behuizing te dichten met schotplaten. FanGrid-modules worden geleverd als plug&play-eenheden met de bijbehorende montagebeugels of als complete kits voor directe installatie ter plaatse. De sets bestaan uit de ventilatoren, schotplaat, hoekverbinders, afstandsprofielen en bouten.

32 044. De geavanceerde FanScout-selectiesoftware maakt het gemakkelijk om de ideale ventilatorcombinatie te vinden.

Selectie

ebm-papst heeft een geavanceerde selectietool om klanten te helpen hun optimale combinatie van ventilatoren te vinden: de FanScout software (figuur 4). Op basis van maximaal vijf applicatie-specifieke werkpunten en de verwachte bedrijfsuren, bepaalt de selectiesoftware de meest efficiënte FanGrid-oplossing. Er kan ook rekening worden gehouden met de hoeveelheid beschikbare installatieruimte, het maximale aantal benodigde ventilatoren en redundantie-eisen. In de FanScout software is het mogelijk om te tonen hoe veel ventilatoren kunnen worden uitgeschakeld zonder onder de vereiste luchthoeveelheid te vallen. Twee belangrijke aspecten moeten worden overwogen. Ten eerste moet de reservecapaciteit van de resterende ventilatoren voldoende zijn om de hoeveelheid lucht te compenseren die niet wordt geleverd door de niet-functionerende ventilatoren. Ten tweede moet het ook mogelijk zijn om te compenseren voor de hoeveelheid lucht die terugstroomt door de stationaire ventilatoren. Er zijn twee varianten: zonder terugstroom en met terugstroom. FanScout brengt dit ook in kaart. Verder heeft de FanScout software een functie voor het bepalen van de complete levenscycluskosten van de betreffende combinatie. Dit houdt in dat het stroomverbruik van de ventilatoren op elk werkpunt wordt vermenigvuldigd met de draaiuren en elektriciteitskosten en dat het totaal wordt opgeteld. Het resultaat vertegenwoordigt de zuivere bedrijfskosten van de installatie gedurende een specifieke periode. Als de kosten voor aanschaf, installatie en service ook worden ingevoerd, worden de totale kosten van de FanGrid na verloop van tijd weergegeven. Dit biedt gebruikers een realistische kostenanalyse en een betrouwbare basis voor hun investeringsbeslissingen.

Het is mogelijk om te tonen hoe veel ventilatoren kunnen worden uitgeschakeld zonder onder de vereiste luchthoeveelheid te vallen

32 055. Als overmatige trillingssnelheden worden gedetecteerd in specifieke bereiken (boven), stelt de besturingssoftware zichzelf automatisch in om in de toekomst deze snelheidsbereiken snel te passeren (onder).

Resonantiedetectie

Centrifugaalventilatoren worden gebruikt in een breed scala aan airconditioningsystemen. Afhankelijk van de installatiesituatie kan er resonantie optreden in eerder onvoorziene snelheidsbereiken. Als de ventilator vaak in dergelijke kritieke bereiken wordt gebruikt, is er kans dat de lagers worden beschadigd, wat kan leiden tot ventilatoruitval. Voor eindgebruikers of beheerders kunnen deze trillingen worden gemeten, maar ze zijn niet gemakkelijk te onderdrukken. Bij de RadiPac-centrifugaalventilatoren lost ebm-papst het probleem op met een automatische resonantie-detectiefunctie die het effect van trillingen en resonantie minimaliseert. Tijdens de inbedrijfstelling wordt een teststart uitgevoerd waarin de trillingsniveaus over de gehele snelheidscurve worden geanalyseerd. Als overmatige trillingssnelheden worden gedetecteerd in specifieke bereiken, stelt de besturingssoftware zichzelf automatisch in om in de toekomst deze snelheidsbereiken snel te passeren (figuur 5). Op deze manier kunnen ec-centrifugaalventilatoren worden gebruikt zonder risico op schade. Gebruikers of beheerders kunnen de software-instellingen op elk gewenst moment handmatig bewerken en hebben altijd volledige controle.

Tekst: Tijs de Bruin, Niels Voorn, ebm-papst Benelux.
Fotografie: Industrie

Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.