Was ist ein Axialventilator? Kühlung und Belüftung erklärt

Vorwort

Die Welt von heute ist geprägt von der Notwendigkeit schneller und effektiver Kühl- und Lüftungssysteme für verschiedene Anwendungen. Axialventilatoren sind in dieser Hinsicht die beliebteste Wahl geworden. Diese Ventilatoren, die gemeinhin als Propellerventilatoren bekannt sind, sind so konstruiert, dass sie eine beträchtliche Menge an Luft entlang einer geraden Linie bewegen, was für viele industrielle und kommerzielle Anwendungen sehr praktisch ist. In diesem Artikel erfahren wir, was ein Axialventilator ist, wie er funktioniert und welche Vorteile er für die Kühlung und Belüftung bietet.

Basierend auf dem Bericht von Grand View Research wurde der Markt für Axiallüfter im Jahr 2020 auf 2,7 Milliarden USD geschätzt und wird von 2021 bis 2028 mit einer CAGR von 4,5% auf 3,8 Milliarden USD wachsen, so der Bericht. Dies ist auf die wachsende Nachfrage nach Kühllösungen in verschiedenen Sektoren wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, dem Gewächshausbau und der Elektronik zurückzuführen.

Was ist ein Axialventilator?

Der Axialventilator, auch Axialströmungsventilator genannt, ist ein Beispiel für einen Ventilator, dessen Luftstrom parallel zur Achse des Ventilators verläuft. Während Radialventilatoren die Luft von der Seite ansaugen und radial ausstoßen, drücken Axialventilatoren die Luft in einer geraden Linie. Dies ist der Grund für die axiale Bauform. Diese Ventilatoren haben in der Regel ein zylindrisches Gehäuse, einen Elektromotor und einen Propeller mit mehreren Flügeln, der an der Motorwelle befestigt ist.

Axialventilatoren variieren in Größe und Konfiguration. Größe und Form hängen auch von der Anwendung und den Anforderungen an den Luftstrom ab. Sie werden in verschiedenen Größen hergestellt, von kleinen persönlichen Ventilatoren in elektronischen Geräten bis hin zu großen Ventilatoren, die in Belüftungssystemen und Kühltürmen eingesetzt werden. Je nach Art des elektrischen Stroms lassen sich Axialventilatoren in drei Hauptkategorien einteilen:

AC (Wechselstrom) Axialventilatoren
DC oder Gleichstrom Axialventilatoren
EC (elektronisch kommutierter) Axialventilator

Eines der Hauptmerkmale der Axialventilatoren ist ihre Fähigkeit, große Luftmengen über einen konzentrierten Bereich zu bewegen, in dem diese Luft eine hohe Dichte aufweist. Gleichzeitig üben diese Ventilatoren einen vergleichsweise geringen statischen Druck aus. Aus diesem Grund werden sie bevorzugt eingesetzt, wenn es darum geht, einen großen Luftstrom und eine effektive Kühlung oder Belüftung zu gewährleisten. Elektronische Geräte, industrielle Prozesse und HLK-Systeme in Gebäuden sind nur einige Beispiele dafür.

Wie funktioniert ein Axialventilator?

Axialventilatoren arbeiten, indem sie einen Druckunterschied zwischen der Vorder- und Rückseite der Ventilatorflügel aufbauen. Die Rotation der Flügel drückt die Luft nach vorne. Dadurch entsteht hinter dem Ventilator ein Niederdruckbereich und vor dem Ventilator ein Hochdruckbereich. Der Druckunterschied bewirkt, dass die Luft durch den Ventilator strömt und sich dabei von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite bewegt.

Mehrere Faktoren beeinflussen die Leistung eines Axialventilators:

Entwurf der Klinge: Die geometrische Form und der Winkel der Ventilatorblätter sind ebenfalls wichtige Faktoren, die die Leistung des Ventilators bestimmen. Im Allgemeinen haben die Flügel einer Windturbine die Form eines Tragflügels, ähnlich wie bei einem Flugzeug. Diese Form ist der Hauptgrund für die Verringerung des Luftwiderstands und die Steigerung des Wirkungsgrads. Der Winkel der Flügel ist ebenfalls wichtig, da er den Luftstrom und den Druck des Ventilators beeinflusst. Ein größerer Winkel ergibt den gleichen Druck.

Motordrehzahl: Die Motordrehzahl ist nach der Größe des Ventilators der zweitwichtigste Faktor, der den Luftstrom beeinflusst. Eine höhere Motordrehzahl erzeugt einen stärkeren Luftstrom, aber das Geräusch ist proportional. Die Stromquelle ist der wichtigste Faktor bei der Bestimmung der Drehzahl des Lüftermotors und damit der Lüfterleistung.

Größe des Ventilators: Der Luftstrom des Ventilators kann durch seine Größe bestimmt werden. Je größer der Ventilator ist, desto mehr Luft kann er bewegen, aber das bedeutet auch, dass die Betriebskosten höher sind. Bei der Planung von HLK-Ventilatoren muss ein Gleichgewicht zwischen den Anforderungen an den Luftstrom und die Kosteneffizienz gefunden werden.

Die Schaufelneigung ist der wichtigste Faktor, der bei der Bewertung der Ventilatortiefe und des Schaufelneigungswinkels zu berücksichtigen ist. Als Faustregel gilt, dass der Schaufelsteigungswinkel mindestens ein Grad pro Zoll Lüftertiefe betragen muss. Daher muss ein 10 Zoll tiefer Axialventilator einen Schaufelanstellwinkel von mindestens 10 Grad haben. Eine Studie der University of Illinois hat gezeigt, dass sich die von einem 10 Zoll tiefen Axialventilator bewegte Luftmenge um 15% erhöht, wenn der Schaufelanstellwinkel von 10 auf 20 Grad erhöht wird. Die Leistungsaufnahme blieb jedoch gleich.

Vorteile des Einsatzes von Axialventilatoren für Kühlung und Belüftung

Axialventilatoren bieten bei Kühl- und Lüftungsanwendungen mehrere Vorteile. Lassen Sie uns einige der wichtigsten Vorteile erkunden:

Effiziente Luftströmung und Kühlleistung

Einer der Vorteile von Axialventilatoren ist, dass sie große Luftmengen auf sehr effiziente Weise bewegen können. Aus diesem Grund gelten sie als eine der besten Möglichkeiten für Anwendungen mit hohem Luftdurchsatz. Zu diesen Anwendungen gehören die Kühlung elektronischer Geräte, die Belüftung großer Räume und die Ableitung von Wärme und Rauch. Axialventilatoren können zur Temperaturregelung und zur Vermeidung von Überhitzung in verschiedenen Systemen eingesetzt werden, indem sie einen konstanten Luftstrom aufrechterhalten.

Untersuchungen der American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) haben ergeben, dass Axialventilatoren einen Luftdurchsatz von bis zu 100.000 Kubikfuß pro Minute (CFM) oder mehr erreichen können. Der Luftdurchsatz ist ein Faktor der Ventilatorgröße und -konstruktion. Die hohe Luftstromkapazität von Axialventilatoren ermöglicht ihren Einsatz für eine Vielzahl von Kühl- und Luftumwälzungsaufgaben.

Um den höchsten Wirkungsgrad der Axialventilatoren für eine bestimmte Anwendung zu erreichen, können verschiedene Ventilatordesigns verwendet werden. Einige Axialventilatoren haben zum Beispiel verstellbare Schaufeln. Mit diesen Schaufeln lassen sich der Luftstrom und der Luftdruck für das System einstellen, um das gewünschte Betriebsergebnis zu erzielen. Andere Konstruktionen können Leitschaufeln oder Gleichrichter verwenden. Diese Teile verringern ebenfalls die Turbulenzen und gewährleisten eine bessere Luftzufuhr und -verteilung.

Geräuscharmer Betrieb

Ein weiterer Vorteil von Axialventilatoren ist, dass sie im Vergleich zu anderen Ventilatorentypen relativ leise arbeiten. Dies ist auf ihren stromlinienförmigen Charakter zurückzuführen. Axialventilatoren sind so konstruiert, dass sie die Luft in einer geraden Linie durch einen bestimmten Bereich bewegen, wodurch sie weniger laut und turbulent sind. Der geräuscharme Betrieb ist ein wichtiges Merkmal für Orte, an denen ein niedriger Geräuschpegel erforderlich ist, wie z. B. in Büros, Krankenhäusern oder Wohnungen.

Um das Geräusch von Axialventilatoren zu minimieren, setzen die Hersteller verschiedene Methoden ein. Sie können zum Beispiel verschiedene Schaufelformen oder Schalldämmungen verwenden. Sie können auch eine variable Drehzahlregelung einsetzen, um die Effizienz des Ventilators zu maximieren und das Geräusch bei verschiedenen Drehzahlen zu reduzieren. Diese Eigenschaften machen Axialventilatoren zur ersten Wahl im Vergleich zu anderen Industrieventilatoren, wenn Lärm ein Kriterium ist.

Kompakte Größe und leichtes Design

Axialventilatoren zeichnen sich durch ihre geringe Größe und ihr geringes Gewicht aus, wodurch sie sich leicht installieren und in viele Systeme integrieren lassen. Dies ist besonders vorteilhaft in Situationen, in denen der Platz begrenzt ist und die Kompaktheit der Geräte Priorität hat, wie z. B. in der Elektronik, in kleinen Geräten oder in Lüftungssystemen.

Die geringe Größe der Axialventilatoren ermöglicht eine größere Freiheit bei der Platzierung und der Art der Montage. Sie können in Kanälen, Wänden oder Decken auf eine Weise installiert werden, die für die jeweilige Anwendung geeignet ist, indem die besonderen Anforderungen berücksichtigt werden. Darüber hinaus führt das geringe Gewicht der Axialventilatoren zu einer Gewichtsreduzierung des Kühl- oder Belüftungssystems, was in Bereichen, in denen das Gewicht eine große Rolle spielt, wie in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie, von Nutzen sein kann.

Vergleich zwischen Axialventilatoren und anderen Ventilatortypen

Um die einzigartigen Eigenschaften und Vorteile von Axialventilatoren besser zu verstehen, ist es hilfreich, sie mit anderen gängigen Ventilatorentypen zu vergleichen, die in Kühl- und Lüftungsanwendungen eingesetzt werden.

Axialventilatoren vs. Zentrifugalventilatoren

Radialventilatoren, die auch als Radialventilatoren bezeichnet werden, sind ein weiterer weit verbreiteter Ventilatortyp für verschiedene industrielle Anwendungen. Im Gegensatz zu Axialventilatoren, die die Luft in axialer Richtung bewegen, saugen Radialventilatoren die Luft von der Seite an und stoßen sie dann radial, also senkrecht zur Ventilatorwelle, aus.

Radialventilatoren sind in der Regel effektiver bei Anwendungen, die höhere statische Drücke erfordern. Radialventilatoren werden in Klimaanlagen, Abgassystemen oder bei der Staubabscheidung eingesetzt. Sie können höhere Drücke erzeugen als Axialventilatoren und sind effizienter bei der Überwindung von Widerständen in Kanalsystemen oder Filtersystemen.

Dennoch können Axialventilatoren im Vergleich zu Radialventilatoren ähnlicher Größe einen höheren Luftdurchsatz erreichen. Außerdem sind sie größer und schwerer als Axialventilatoren, was bei Anwendungen, bei denen der Platz sehr begrenzt ist oder das Gewicht eine Rolle spielt, ein Problem darstellen kann.

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Axialventilatoren vs. Tangentialventilatoren

Tangentialventilatoren, auch Querstromventilatoren genannt, sind die andere Art von Ventilatoren, die in einigen Kühl- und Lüftungsanwendungen eingesetzt werden. Diese Ventilatoren bewegen die Luft in eine Richtung, die senkrecht zum Laufrad des Ventilators verläuft. Dadurch wird ein breiter, gleichmäßiger Luftstrom erzeugt.

Querstromventilatoren werden häufig in Fällen eingesetzt, in denen eine breite und gleichmäßige Luftverteilung erforderlich ist. Beispiele hierfür sind Luftschleier, HVAC-Systeme und Kühlaggregate. Sie sind dafür bekannt, dass sie eine große Luftmenge über einen großen Bereich erzeugen. Dies bedeutet, dass sie zur Kühlung oder Belüftung größerer Bereiche eingesetzt werden können.

Allerdings ist bekannt, dass Querstromventilatoren einen geringeren statischen Druck erzeugen als Axial- und Radialventilatoren. Außerdem sind sie weniger energieeffizient. In bestimmten Fällen können sie mehr Lärm erzeugen als Axialventilatoren.

Merkmal	Axialventilator	Zentrifugalgebläse	Tangentialventilator
Richtung des Luftstroms	Parallel zur Achse	Senkrecht zur Welle (radial)	Senkrecht zum Laufrad
Luftstromrate	Hoch	Mäßig	Hoch
Statischer Druck	Niedrig	Hoch	Niedrig
Anwendungen	Allgemeine Belüftung, geringer Widerstand	Hoher Widerstand (Kanäle, Filter), AC-Systeme	Breite Luftverteilung (Vorhänge, HVAC)
Vorteile	Hoher Luftdurchsatz, leise, kompakt	Gut zur Überwindung von Widerständen, höherer Druck	Breite, gleichmäßige Luftverteilung

Anwendungen von Axialventilatoren

Kühlung von elektronischen Geräten und Systemen

Axiallüfter weisen eine hohe Effizienz bei der Kühlung elektronischer Geräte und Systeme auf. Dazu gehören unter anderem Computer, Server, Telekommunikationsgeräte und Leistungselektronik. Axiallüfter haben die sehr wichtige Aufgabe, das System auf der richtigen Temperatur zu halten und eine Überhitzung zu verhindern.

In diesen Fällen haben Axialventilatoren zwei Hauptfunktionen. Zum einen bringen sie kühle Luft in das Gerät oder System. Zum anderen sind sie für die Abfuhr der heißen Luft aus dem elektronischen Teil des Geräts verantwortlich. Die Kompaktheit und die hohen Luftstromeigenschaften von Axiallüftern sorgen dafür, dass sie für diese Kühlaufgaben geeignet sind. Durch den Einsatz von Axiallüftern kann ein zuverlässiger Betrieb erreicht und die Lebensdauer elektronischer Geräte verlängert werden.

Lüftung in Industrie- und Gewerbegebäuden

Axialventilatoren werden auch für die Belüftung vieler gewerblicher und industrieller Einrichtungen wie Fabriken, Lagerhallen, Büros, Schulen und anderer großer Gebäude eingesetzt. In diesen Fällen dienen Axialventilatoren der Aufrechterhaltung der Luftqualität und des Komforts in den Räumen.

Wenn Axialventilatoren verwendet werden, werden sie in der Regel in den Lüftungskanälen installiert. Sie können an den Wänden oder an der Decke montiert werden. Ziel ist es, eine konstante Luftzufuhr zu gewährleisten und verbrauchte oder verschmutzte Luft abzuführen. Die Axial-Ventilatoren können für Lüftungszwecke verwendet werden. Solche Systeme können auch für spezielle Zwecke konzipiert werden, z. B. um Wärme, Feuchtigkeit oder Schadstoffe aus dem Innenraum zu entfernen.

Axiallüfter eignen sich aufgrund ihres hohen Luftdurchsatzes und ihres geräuscharmen Betriebs ideal für die Belüftung von bewohnten Räumen. Diese Ventilatoren wurden entwickelt, um ein angenehmes und gesundes Raumklima für die Bewohner zu gewährleisten.

Absauganlagen und Rauchgasabsaugung

Außerdem sind Axialventilatoren wesentliche Bestandteile von Abluftsystemen und Rauchabsaugungen. In Produktionsanlagen, Labors oder Küchen entstehen oft schädliche Dämpfe, Stäube oder andere Verunreinigungen in der Luft, die für Menschen gefährlich sein können. Sie müssen effizient abgesaugt werden, um die Sicherheit am Arbeitsplatz zu gewährleisten.

In solchen Abluftsystemen werden in der Regel Ventilatoren eingesetzt, die sich axial bewegen. Sie blasen die verschmutzte Luft von der Quelle weg. Schließlich wird das Abwasser abgeleitet oder mit Hilfe von Filteranlagen behandelt. Die Fähigkeit der Axialventilatoren, einen hohen Luftstrom zu bewegen, ermöglicht es ihnen, große Luftmengen in kurzer Zeit zu beseitigen. Deshalb ist es möglich, die Qualität der Innenluft zu erhalten und gleichzeitig Gesundheitsprobleme bei den Arbeitnehmern zu vermeiden.

In Großküchen sind Axialventilatoren zum Beispiel in Dunstabzugshauben und Abluftanlagen zu finden. Sie sorgen für Desodorierung, Belüftung und Rauchabzug. Das heißt, sie schaffen eine risikofreie und angenehme Küche für das Küchenpersonal. Axialventilatoren können ein großes Luftvolumen bewegen, weshalb sie für diese Aufgaben sehr effektiv sind.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Axialventilatoren, die auch als Propellerlüfter bekannt sind, ein vielseitiges und wirksames Instrument zur Lösung verschiedener Kühlungs- und Belüftungsprobleme sind. Sie können sehr viel Luft in einer Linie bewegen. Sie sind klein, geräuscharm und außerdem einfach zu bedienen. Aus diesem Grund sind sie für die meisten Industriezweige wie ein Werkzeugkasten.

Die Axialventilatoren gehören in vielen Bereichen zu den Schlüsselkomponenten, die für die Erhaltung einer optimalen Temperatur, Luftqualität und Sicherheit sorgen. Sie beschränken sich jedoch nicht nur auf die Kühlung elektronischer Geräte und Systeme, die Belüftung großer Gebäude und die Beseitigung von Abgasen. Da sich die Branchen ständig verändern, wird das Wissen über den Einsatz von Axialventilatoren und deren Effizienz immer wichtiger.