Einen Umrichter für jeden Ventilator

Michael Matthesius ist Vertriebsleiter für die Branchen Klima- und Umwelttechnik bei der Hamelner Lenze GmbH & Co KG

Bei den Betriebskosten für die Gebäudeautomatisierung sind große Einsparpotenziale zu entdecken, wenn schon der Planer alle Möglichkeiten berücksichtigt. Mit intelligenten Antrieben beispielsweise sinkt der Energieverbrauch der Raumlüftungsanlage. Darüber hinaus lässt sie sich auch zentral steuern. Auf diese Weise werden vorgegebene Werte für die Temperatur oder Luftfeuchtigkeit einfacher eingehalten. Das dient nicht nur dem Wohlbefinden der Mitarbeiter, sondern sorgt bei empfindlichen Produkten sogar für gleichbleibende Fertigungsqualität.

Solche Konzepte für die Gebäudeautomatisierung werden in den USA bereits seit mehreren Jahren eingesetzt. Dort schätzt man den Anteil der Heizungs-, Lüftungs- und Klima-Anwendungen in der elektronischen Antriebstechnik bereits auf 30 %. Auch in Europa und gerade in Deutschland nimmt der Einsatz von drehzahlvariablen Antrieben in der Gebäudeautomatisierung tendenziell zu.

In den letzten Jahrzehnten hat sich hier der kostengünstige Drehstromantrieb durchgesetzt. Seine Vorteile liegen insbesondere in der Robustheit und dem geringeren Wartungsaufwand, da er die elektrische Leistung verschleißfrei überträgt. Er verlangt jedoch einen höheren elektronischen Regelaufwand durch Frequenzumrichter. Seit Ende der 80er Jahre sind Drehstromantriebe mit Frequenzumrichtern in Digitaltechnik die am häufigsten verwendeten Antriebe. Rein mechanische Verstellmöglichkeiten der Drehzahl oder die Polumschaltung bei Asynchronmaschinen werden in Zukunft ihre Marktnischen behalten, aber weiter an Bedeutung verlieren.

Die Frequenzumrichter werden immer kleiner und kompakter gebaut. Auch durch die fortschreitende Entwicklung von Halbleiterbauelementen werden sie immer preisgünstiger angeboten. Damit steigt die Zahl der Fälle, wo sich Antriebe mit Umrichter wirtschaftlich einsetzen lassen. Besonders bei Pumpen- und Ventilatorantrieben ist eine solche Entwicklung zu erwarten.

Wenn ein Ventilator beispielsweise nur die halbe Förderleistung erbringt, sinkt sein Energieverbrauch auf ein Achtel der Menge, die er bei voller Drehzahl aus dem Netz entnimmt. Bei solchen Werten amortisieren sich die Investitionskosten für die Antriebe je nach Anwendung bereits in ein bis zwei Jahren.

Da zur Zeit erst etwa 20 % aller Drehstromantriebe mit Drehzahlreglern ausgerüstet sind, verbirgt sich hier ein erhebliches Potenzial, um den Energieverbrauch zu minimieren.

Auch die lüftungstechnischen Anlagen von Industrieunternehmen lassen sich in der beschriebenen Form optimieren. In den Produktionshallen des Hamelner Antriebstechnik-Herstellers Lenze GmbH & Co. KG beispielsweise ist es gelungen, mit der modernen Gebäudeleittechnik und -automatisierung zwischen 30 und 50 % des Energieverbrauches einzusparen. Insbesondere in sensiblen Bereichen – wie zum Beispiel beim Herstellen von Frequenz- und Servoumrichtern gleichbleibender Qualität – verbessert eine exakt gesteuerte Klimaanlage darüber hinaus auch die Fertigungsprozesse.

Die gebäudetechnischen Einrichtungen der Lenze-Produktionsstätten werden von einer Zentralwarte aus mit einem Leitsystem überwacht, ferngesteuert, ausgewertet und bedarfsweise optimiert. Die vorhandenen Systeme zur Datenübertragung konnten leicht integriert werden. Auch die Frequenzumrichter arbeiten damit zusammen und variieren den Volumenstrom der Zu- und Abluft-Ventilatoren. Sie halten die Temperatur ständig zwischen 20 und 21 °C, die relative Feuchte zwischen 50 und 60 %. Schon kleine Abweichungen würden hier Probleme bereiten: Beim Überschreiten der Feuchtewerte tritt Korrosion an den Bauteilen auf, beim Unterschreiten laden sie sich statisch auf.

Für das Automatisieren sind aber auch weitere Funktionen der Frequenzumrichter interessant. Der Umformer regelt Druck, Feuchte oder Temperatur direkt. Er kann Störungen an Keilriemenantrieben elektronisch überwachen und reduziert den Anlaufstrom. Die im Teillastbetrieb redzuierte Drehzahl trägt auch dazu bei, den Geräuschpegel zu mindern. Der Umrichter kann so gut wie geräuschlos laufen, wenn der Anwender ihn auf Schaltfrequenzen bis 16 kHz einstellt, die für Menschen nicht mehr hörbar sind.

Frequenzumrichter werden in Zukunft auch mehr in die Automatisierung eingebunden. Ein Zusatzmodul beispielsweise macht sie zu einer Einheit, die gebäudetechnische Prozesse regeln kann. Die Kombination energiesparender Frequenzumrichter mit einer Steuerungseinheit ist somit eine Lösung, mit der sich auch zukünftige Gebäudetechnikanforderungen erfülllen lassen.

Welche Möglichkeiten die moderne Gebäudetechnik bietet, zeigen rund 1400 Aussteller in Frankfurt/M. auf der ersten Light & Building. Etwa 90000 m² stehen für die internationale Fachmesse für Licht und Elektrotechnik, Klimatechnik und Gebäudeautomation zur Verfügung, die vom 19. bis 23. März geöffnet ist – zeitgleich zur Hannover-Messe. Diese Parallelität ist von den Veranstaltern beabsichtigt, denn sie wollen den Interessenten aus dem Ausland den Besuch beider Veranstaltungen erleichtern. Messebegleitend erwartet die Besucher in Frankfurt der Fachkongress Building Performance. Vom 20. bis 22. März stellen Referenten in sieben Foren unter anderem Themen aus Haus- und Gebäudetechnik, Facility Management und Integrativer Gebäudetechnik vor.

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