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Was ist ein Axialventilator?

Ein Axialventilator (auch Axiallüfter genannt) ist eine spezielle Bauform eines Ventilators, die Luft oder andere gasförmige Medien in Motorachsrichtung bzw. parallel zur Antriebsachse ansaugt und ausströmt
Durch die Drehung des mit Blättern (auch „Flügel“ oder „Schaufeln“ genannt) bestückten Laufrades wird die Luftströmung mittels aerodynamischer Kräfte angetrieben. Die Ausblasrichtung erfolgt ebenfalls axial.

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Wie funktioniert ein Axialventilator?

Mit Hilfe eines Elektromotors wird das Laufrad angetrieben und die Luft in Motorwellen-Achsrichtung gefördert. 
Das Axiallüfter-Laufrad hat eine Blattanordnung, ähnlich einem Flugzeugpropeller oder einer Schiffsschraube. Die Luft wird von der Saugseite vor dem Ventilator axial zur Drehachse des Laufrades angezogen und durch die Anlage zur Druckseite wieder nach außen befördert. 
Durch konstruktive Maßnahmen, z.B. Anzahl und Winkel der Flügelblätter, Formeigenschaften, etc. kann der Axialventilator nach den Anforderungen spezifischer Anwendungsbereiche ausgelegt werden.

Wie sind Axialventilatoren aufgebaut?

Jeder Axialventilator besteht typischerweise aus einem Laufrad und einem Elektromotor, der das Laufrad antreibt. 
Je nach Bauart, bzw. Ausführung des Motors, kann dieser über elektronische Zusatzkomponenten (z.B. Frequenzumrichter) drehzahlgesteuert werden. In modernen Motoren ist diese Regelelektronik bereits fest integriert. 
Die Motor-Laufrad-Kombination benötigt eine Tragefunktion, auch Aufhängung genannt, welche oftmals einen Berührschutz integriert hat. Diese Aufhängung wird an einer Düse befestigt, an der sich das Laufrad befindet. Man unterscheidet dabei zahlreiche Varianten von Düsen. Eine aerodynamisch gut ausgeformte Düse besteht aus einer Einströmung und einem zylindrischen Bereich. Zur Maximierung der Effizienz wird die Düse mit einem Nachleitwerk ausgestattet. Oftmals werden runde Düsen oder Düsen mit einem quadratischen Beschnitt gewählt.

Motor, Laufrad, Aufhängung und Düse bilden das Basis-Set eines Axialventilators. Je nach Anwendungsfall können die drehenden Teile (Motor und Laufrad) durch Installation eines Schutzgitters vor dem Eindringen von Fremdkörpern geschützt werden. 

Durch eine Vielzahl von Zusatzkomponenten sind Axialventilatoren spezifischen Anwendungs- und Einbausituationen anpassbar, z.B.: 

  • Klemmenkasten: Bietet eine klar definierte Schnittstelle beim Anschluss.
  • Heizband: Verhindert Vereisung zwischen Laufrad und Düse bei Anwendungen in der Kältetechnik.
  • Zusatz Diffusor: Kann zur zusätzlichen Effizienzmaximierung genutzt werden.

Axiallüfter-Laufrad

Elektromotor (z.B.: EC-Motor, AC-Motor, etc.)

Aufhängung mit Nachleitrad

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Wie werden Axialventilatoren eingebaut?

Man unterscheidet vier verschiedene Einbaumöglichkeiten von Axialventilatoren:

  • Umluftventilatoren hängen üblicherweise im Deckenbereich und werden von keiner Seite angeflanscht. In dieser Einbausituation erzeugen diese Ventilatoren keinen statischen Druck, da sie nur die Luft in dem Raum umwälzen.
     
  • Flanschventilatoren haben üblicherweise keine ausgeformte Einströmung. Sie haben auf beiden Seiten der Düse einen genormten Flansch, der die Montage in Lüftungskanälen zur Be- und Entlüftung von Gebäuden ermöglicht.
     
  • Saugseitig angeflanschte Ventilatoren (einseitig angeflanscht) ziehen die Luft aus einem Raum heraus und verteilen diese homogen über den Kühlkörper. Zu beachten sind bei der Auslegung die Temperaturen des Kühlkreislaufs.
     
  • Druckseitig angeflanschte Ventilatoren (einseitig angeflanscht) drücken frische Luft in einen Raum hinein. Die hohen Temperaturen des Kühlkreislaufs haben keinen Einfluss auf den Ventilator, jedoch erfolgt die Luftverteilung am Kühlkörper inhomogen. 

Welche Vorteile haben Axialventilatoren?

  • Kompakte Bauform: Der geringe Platzbedarf ermöglicht flexible Einbausituationen in horizontaler und vertikaler Richtung.
  • Gerade Luftführung: Das direkte Ansaugen und Ausströmen der Luft ermöglicht ein effizientes Strömungsverhalten.
  • Hoher Luftstrom: Optimal für Anwendungen, in denen große Luftmengen befördert werden müssen.
  • Flexibel einsetzbar: Der bedarfsorientierte Systemaufbau und die Erweiterungsmöglichkeit durch Zusatzkomponenten ermöglichen verschiedenste Einsatzbereiche.
  • Geringer Montageaufwand: Durch den einfachen Systemaufbau bleiben Aufwand und Kosten der Installation vergleichsweise gering.
  • Retrofit / Modernisierung: Bestehende Systeme können durch neue, effizientere Modelle ersetzt und Betriebskosten dauerhaft gesenkt werden.

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Wo werden Axialventilatoren eingesetzt?

Axialventilatoren werden dort eingesetzt, wo hohe Luftmengen mit niedrigen Druckwiderständen bewegt werden müssen, z.B.: 

Was macht Axialventilatoren leise?

Häufig sind strömungsbedingte Phänomene die Ursache für die Erzeugung dominanter Geräusche während des Betriebs eines Axialventilators. Der Ventilator beschleunigt die Luft, setzt sie in Bewegung und stellt dadurch einen Volumenstrom bereit. Die Luft wird an den Flügeln 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 Flügelgeometrie 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 Flügelkanten: Flügelsichelung, Hinterkantenzacke, Vorderkantenwellen,...
  • Oberflächenstrukturen auf dem Flügel
  • Profilierung des Flügels
  • Winglets am Flügelende
  • usw.
     

"Axiallüfter" oder "Axialventilator"?

Neben der typischen Bezeichnung „Axialventilator“ werden im allgemeinen Sprachgebrauch auch andere Begriffe, wie beispielsweise „Axiallüfter“ oder „Axialgebläse“ verwendet. Die verschiedenen Bezeichnungen werden in der Praxis sehr unterschiedlich angewandt. Aus technischer Sicht ist „Axiallüfter“ lediglich ein Synonym für „Axialventilator“.

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