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Radialventilator | Radiallüfter

Was ist ein Radialventilator?

Ein Radialventilator (auch Radiallüfter genannt) ist eine Bauform eines Ventilators, die Luft oder andere gasförmige Medien in Motorachsrichtung (axial) ansaugt und um 90° umgelenkt, radial wieder ausströmt. Durch die Drehung eines mit Schaufeln besetzten Laufrades wird die Luftströmung mittels aerodynamischer Kräfte angetrieben. Die Umlenkung erfolgt im Ventilator.

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Wie funktioniert ein Radialventilator?

Radialventilatoren sind in ihrem äußeren Erscheinungsbild vergleichbar mit einer Trommel. Mit Hilfe eines Elektromotors wird das Laufrad angetrieben, welches die Luft in axialer Richtung, parallel zur Drehachse durch die Einströmdüse ansaugt. Durch die Rotation des Laufrades wird die Luft um 90° umgelenkt und nach außen beschleunigt. Demzufolge ist die Ausblasrichtung radial zur Drehachse. 

Mit Radialventilatoren können höhere Drücke erzeugt, bzw. größere Druckverluste überwunden werden, als vergleichsweise mit Axialventilatoren.

Durch konstruktive Maßnahmen, wie z.B. Anzahl und Formeigenschaften der Schaufeln, Laufradgeometrie, etc. kann ein Radialventilator präzise nach den Anforderungen spezifischer Anwendungsbereiche ausgelegt werden.

Wie sind Radialventilatoren aufgebaut?

Radialventilatoren bestehen typischerweise aus einem Antriebsmotor, dem Laufrad und einer Einströmdüse. In einigen Anwendungsfällen ist der Ventilator von einem Gehäuse umgeben.
Je nach Ausführung des Motors, kann dessen Drehzahl durch Zuschaltung eines Frequenzumrichters oder mittels integrierter Elektronik (EC-Motoren) geregelt werden. 

Die Laufräder von Radialventilatoren unterscheiden sich je nach Ausführung in ihrer Schaufelform sowie deren vorwärts oder rückwärts ausgerichteter Krümmung.

  • Vorwärtsgekrümmte Laufräder benötigen zum Betrieb ein schneckenförmiges Spiralgehäuse, welches die ausströmende Luft in eine bestimmte Richtung lenkt. Durch ihre hohe Leistungsdichte können vorwärtsgekrümmte im Vergleich zu rückwärtsgekrümmten Laufrädern die gleiche Luftleistung bei kleinerer Baugröße oder geringerer Drehzahl erreichen. Wegen ihres mechanischen Aufbaus werden vorwärtsgekrümmte Laufräder eher bei niedrigeren Drehzahlen betrieben und daher bei kleineren Volumenströmen und Drücken eingesetzt. Bei vorwärtsgekrümmten Radialventilatoren besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Aufnahmeleistung und Volumenstrom, wodurch der Betriebspunkt mittels Messung von Motorstrom und Drehzahl geregelt werden kann.
     
  • Bei rückwärtsgekrümmten Laufrädern kann durch die Ausführung der Schaufeln, z.B. deren Profilierung, die Effizienz des Radialventilators erheblich beeinflusst werden. Sie werden oftmals geschweißt, was im Vergleich zu vorwärtsgekrümmten Laufrädern höhere mechanische Belastungen durch höhere Drehzahlen und dadurch resuliterend höhere Drücke ermöglicht. Rückwärtsgekrümmte Radialventilatoren können sowohl mit als auch ohne Gehäuse, als freilaufende Ventilatoren betrieben werden. Freilaufende Ventilatoren werden oft in Modulbauweise als Einbauventilator oder Lüftungsmodul ausgeführt, um dem Anwender den Einbau zu erleichtern (plug & play). Die Volumenstrommessung erfolgt bei rückwärtsgekrümmten Radialventilatoren oft über eine Differenzdruckmessung an der Düse. Da hier kein direkter Zusammenhang zwischen Aufnahmeleistung und Volumenstrom besteht, ist eine Regelung über Motorstrom nicht möglich.

Durch Zusatzkomponenten können Radialventilatoren auf die verschiedenen Anwendungen und Einbausituationen optimiert werden, z.B.:

  • Vorleitgitter optimieren die Anströmung bei beengten Einbauverhältnissen
  • Ansaugschutzgitter verhindern das Eingreifen in das drehende Laufrad
  • Schwingungsdämpfer verhindern die Übertragung von Schwingungen

Elektromotor (Antriebsmotor)

Kunststoffring

Radiallaufrad

Einströmdüse

Vorleitgitter

ZAflow von ZIEHL-ABEGG optimiert die Anströmung zur Verringerung der Geräuschentwicklung

Auf einen Blick: Vorwärts- & rückwärtsgekrümmte Radialventilatoren

Vorwärtsgekrümmt Rückwärtsgekrümmt
Gehäuse erforderlich nicht erforderlich
Volumenstrom eher kleinere Volumenströme größere Volumenströme
Druck eher geringere Drücke höhere Drücke möglich
Drehzahlbereich eher gering höhere Drehzahlen möglich
Regelung möglich über Drehzahl & Motorstrom nicht über Motorstrom regelbar

Wie werden Radialventilatoren eingebaut?

Gehäuseventilatoren
Freilaufende Ventilatoren

Beim Einbau von Radialventilatoren unterscheidet man zwei Arten von Einbausituationen:

  • Bei Gehäuseventilatoren kann die Ansaugung ein- oder zweiseitig erfolgen. Es besteht die Möglichkeit eines saug- oder druckseitigen Rohranschlusses, um die Luft direkt in ein Kanalsystem zu leiten oder den Ventilator in ein Rohrsystem zu integrieren.
     
  • Bei freilaufenden Ventilatoren wird die Luft frei angesaugt und in die Messstrecke eines Windkanals (auch Plenum genannt) ausgeströmt, in der Druck aufgebaut wird. Freilaufende Ventilatoren finden beispielsweise häufig Anwendung in Klimazentralgeräten. Bei der Montage auf dem Geräteboden werden idealerweise zusätzlich Schwingungsdämpfer verwendet. Bei der Wandmontage erfolgt die Befestigung über die saugseitige Platte am Klimagerät. So wird eine einfache Reinigungsmöglichkeit des Gerätes gewährleistet, da der Geräteboden frei zugänglich ist.

Welche Vorteile haben Radialventilatoren?

  • Hoher Druckaufbau: Radialventilatoren erreichen durch ihre Bauart höhere Drücke als vergleichsweise Axialventilatoren bei gleichzeitig hohen Luftmengen.
  • Kein typischer Abrisspunkt: Radialventilatoren können über ihren vollständigen Kennlinienverlauf eingesetzt werden, ohne dass der Motor überlastet wird.
  • Hoher Wirkungsgrad: Die Wirkungsgrade von Radialventilatoren sind im Vergleich zu Axialventilatoren höher.
  • Geringe Schallentwicklung: Laufräder mit vorwärtsgekrümmten Schaufeln haben niedrigere Wirkungsgrade sind dafür jedoch leiser als rückwärtsgekrümmte Laufräder. 
  • Einfacher Einbau von freilaufenden Ventilatoren.
  • Modulbauweise möglich: Mehrere Ventilatoren können zu einer Ventilatorwand montiert werden. So können beispielsweise in Retrofit-Projekten ineffiziente Einzelventilatoren durch energiesparende Ventilatoren ersetzt werden.

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Wo werden Radialventilatoren eingesetzt?

Radialventilatoren werden bei höheren Druckanforderungen eingesetzt, wenn die Luft beispielsweise durch lange Rohrleitungen, Filter oder Komponenten zur Luftbehandlung geführt werden muss. Typische Anwendungsbereiche sind z.B.:

Was macht Radialventilatoren leise?

Häufig sind strömungsbedingte Phänomene die Ursache für die Erzeugung dominanter Geräusche während des Betriebs eines Radialventilators. Der Ventilator beschleunigt die Luft, setzt sie in Bewegung und stellt dadurch einen Volumenstrom bereit. Die Luft wird an den Schaufeln des Ventilators umgelenkt. Je stärker diese umgelenkt wird, desto mehr Druck kann der Ventilator bereitstellen. Dabei entstehen an verschiedenen Stellen des Ventilators (An- und Abströmkante, Kopfspalt oder Oberfläche) Verwirbelungen oder Turbulenzen der Luft. Ihr Erscheinen und ihre Ausprägung sind neben dem Betriebspunkt auch wesentlich von der Einbausituation abhängig. 

Eine optimale Ausgestaltung der Laufradgeometrie kann jedoch die verschiedenen Strömungssituationen wesentlich verbessern und somit die Schallabstrahlung reduzieren. Zur Entwicklung einer optimalen Ventilator-Aerodynamik kann die Bionik innovative Ansätze zur Verbesserung von Wirkungsgrad, Schallentwicklung oder Betriebsverhalten liefern.

Beispiele:

  • Speziell gestaltete Schaufelkanten: Vorderkantenwellen, Hinterkantenzacken...
  • Oberflächenstrukturen der Schaufel
  • Profilierung der Schaufel
  • usw.
     

"Radiallüfter" oder "Radialventilator"?

Neben der typischen Bezeichnung "Radialventilator" wird im allgemeinen Sprachgebrauch auch häufig der Begriff "Radiallüfter" verwendet, womit letztendlich das Gleiche gemeint ist. Radialventilatoren mit Gehäuse werden in der Praxis auch als "Radialgebläse" bezeichnet. 

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