Update: 17.10.2011
Unter Ventilatoren versteht man Strömungsmaschinen zur Förderung von Luft oder anderen Gasen bis zu einem Druckverhältnis
von p Ein / p Aus = 1,3.
Die Ventilatoren werden hinsichtlich Ihrer Bauart, Strömungsführung, Einbauart und Betriebsart wie folgt eingeteilt:
| Bauart | Lieferzahl | Druckzahl | Anwendung | |
| Axialventilator | ||||
| Wandventilator |
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0,10 ... 0,25 | 0,05 ... 0,10 | für Fenster- und Wandeinbau |
| ohne Leitrad |
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0,15 ... 0,30 | 0,10 ... 0,30 | bei geringen Drücken |
| mit Leitrad |
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0,30 ... 0,60 | 0,30 ... 0,60 | bei höheren Drücken |
| Gegenläufer |
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0,20 ... 0,80 | 1,00 ... 3,00 | höchste Drück, Sonderfälle |
| Radialventilator | ||||
| rückwärts gekrümmte Schaufeln |
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0,20 ... 0,40 | 0,60 ... 1,00 | bei hohen Drücken und Wirkungsgraden |
| gerade Schaufeln |
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0,30 ... 0,60 | 1,00 ... 2,00 | für Sonderzwecke |
| vorwärts gekrümmte Schaufeln |
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0,40 ... 1,00 | 2,00 ... 3,00 | bei geringen Drücken und Wirkungsgraden |
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Für die Auslegung eines Ventilators ist es erforderlich, die zu fördernde Luft- oder Gasmenge zu bestimmen.
Je nach Anwendung kann die Luftmenge wie folgt ermittelt werden:
- Volumenstromermittlung für einen Aggregateraum mit einem Stromaggregat
- Volumenstromermittlung zur Wärmeabfuhr
- Volumenstromermittlung zur Feuchtigkeitsbeseitigung in Räumen
- Volumenstromermittlung von Räumen mit Menschenansammlungen über die Luftwechselzahl
- Volumenstromermittlung über die Außenluftrate pro Person
- Volumenstromermittlung von Räumen mit Schadstoffen über die MAK Werte
Die Lieferzahl beschreibt das Verhältnis der tatsächlichen Fördermenge zur theoretisch möglichen Fördermenge (Produkt aus Kreisfläche des Rades und Umfangsgeschwindigkeit).
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φ = Lieferzahl (-)
V = Volumenstrom (m³/s) D = Laufradaußendurchmesser (m) n = Drehzahl (1/min) |
Die Druckzahl des Rades ergibt sich aus dem Verhältnis der vom Rad erzeugten Druckhöhe zum Staudruck der Umfangsgeschwindigkeit.
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ψ = Druckzahl (-)
ρ = Dichte (kg/m³) Δp t = Totaldruckerhöhung (Pa) D = Laufradaußendurchmesser (m) n = Drehzahl (1/min) |
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Das Produkt aus Lieferzahl und Druckzahl wird als Leistungsdichte bezeichnet.
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L = Leistungsdichte (-)
φ = Lieferzahl (-) ψ = Druckzahl (-) |
Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis der Förderleistung zur Wellenleistung.
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η = Wirkungsgrad (-)
V = Volumenstrom (m³/s) Δp t = Totaldruckerhöhung (Pa) P w = Wellenleistung (W) |
Die Leistungsziffer ist ein Maß für die erforderliche Wellenleistung.
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λ = Leistungsziffer (-)
φ = Lieferzahl (-) ψ = Druckzahl (-) η = Wirkungsgrad (-) |
Die Durchmesserkennzahl besagt, wievielmal der Radaußendurchmesser größer ist als der eines Vergleichsventilators mit ψ = 1 und φ = 1.
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δ = Durchmesserkennzahl (-)
ψ = Druckzahl (-) φ = Lieferzahl (-) |
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P W= Leistungsbedarf der Ventilatorwelle (kW)
V = Volumenstrom (m³/s) Δp t = Totaldruckerhöhung (Pa) η = Wirkungsgrad des Ventilators (-) |
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P M= Leistungsbedarf des Antriebmotors (kW)
P W= Leistung der Ventilatorwelle (kW) η G = Wirkungsgrad Kraftübertragungskomponente (-) η M = Wirkungsgrad des Antriebmotors (-) |
Wirkungsgrad von Kraftübertragungskomponenten:
- Starre Kupplung 1,00
- Keilriemen Einzelriemen 0,93 ... 0,95
- Keilriemen Mehrfachriemen 0,90 ... 0,93
- Schmalkeilriemen 0,94
- Schmalkeilriemen zweirillig 0,95
- Keilrippenriemen 0,97
- Flachriemen 0,96 ... 0,99
- Zahnriemen 0,98 ... 0,99
Mittlerer Wirkungsgrad von E-Motoren:
| Motorleistung (kW) | Wirkungsgrad (-) | Motorleistung (kW) | Wirkungsgrad (-) |
| 1,1 | 0,762 | 15,0 | 0,894 |
| 1,5 | 0,785 | 18,5 | 0,900 |
| 2,2 | 0,810 | 22,0 | 0,905 |
| 3,0 | 0,826 | 30,0 | 0,914 |
| 4,0 | 0,842 | 37,0 | 0,920 |
| 5,5 | 0,857 | 45,0 | 0,925 |
| 7,5 | 0,870 | 55,0 | 0,925 |
| 11,0 | 0,884 | 78,0 | 0,936 |
| Polzahl | Volumenstrom | Druck | Leistung |
| 2 / 4
4 / 8 6 / 12 |
V1 / V2 = 1 / 2 | p1 / p2 = 1 / 4 | P1 / P2 = 1 / 8 |
| 4 / 6
8 / 12 |
V1 / V2 = 1 / 1,5 | p1 / p2 = 1 / 2,25 | P1 / P2 = 1 / 3,375 |
| 6 / 8 | V1 / V2 = 1 / 1,33 | p1 / p2 = 1 / 1,778 | P1 / P2 = 1 / 2,37 |
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Der Volumenstrom ändert sich proportional mit der Drehzahl.
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V 1 = Volumenstrom Betriebspunkt 1 (m³/s)
V 2 = Volumenstrom Betriebspunkt 2 (m³/s) n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min) n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min) |
Die Druckerhöhung ändert sich mit dem Quadrat der Drehzahl.
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Δp 1 = Druckerhöhung Betriebspunkt 1 (Pa)
Δp 2 = Druckerhöhung Betriebspunkt 2 (Pa) n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min) n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min) |
Der Leistungsbedarf ändert sich mit der dritten Potenz der Drehzahl.
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P w1 = Leistungsbedarf Betriebspunkt 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf Betriebspunkt 2 (kW) n 1 = Drehzahl Betriebspunkt 1 (1/min) n 2 = Drehzahl Betriebspunkt 2 (1/min) |
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Der Volumenstrom ändert sich mit der dritten Potenz mit dem Ventilatordurchmesser.
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V 1 = Volumenstrom mit Ventilatordurchmesser D1 (m³/s)
V 2 = Volumenstrom mit Ventilatordurchmesser D2 (m³/s) D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m) D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m) |
Die Druckerhöhung ändert sich mit der zweiten Potenz mit dem Ventilatordurchmesser.
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Δp 1 = Druckerhöhung mit Ventilatordurchmesser D1 (Pa)
Δp 2 = Druckerhöhung mit Ventilatordurchmesser D2 (Pa) D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m) D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m) |
Der Leistungsbedarf ändert sich mit der fünften Potenz mit dem Ventilatordurchmesser.
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P w1 = Leistungsbedarf mit Ventilatordurchmesser D1 (kw)
P w2 = Leistungsbedarf mit Ventilatordurchmesser D2 (kw) D 1 = Ventilatorraddurchmesser (m) D 2 = Ventilatorraddurchmesser (m) |
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Die Luftleistungsdaten in einem Katalog gelten meistens für die Dichte p = 1,2 kg/m³ entsprechend der Lufttemperatur von 20°Cund einem Barometerstand von 101300 Pa (Normzustand).Bei anderer Luftdichte ändert sich der vom Ventilator erzeugte Druck pt und die Leistungsaufnahme an der Welle Lw proportional mit der Dichte. Der Volumenstrom bleibt dagegen konstant.
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ρ = Luftdichte (kg/m³)
p a = Luftdruck (Pa) - Normzustand 101300 Pa R i = Gaskonstante (J/(kg*K) - für Luft 287 J/kg*K t = Bezugstemperatur (°C) |
Weitere Links:
Formel - Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe
Berechnungsprogramm - Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe
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Δp 1 = Druckerhöhung bei Dichte 1 (kg/m³)
Δp 2 = Druckerhöhung bei Dichte 2 (kg/m³) ρ 1 = Luftdichte 1 (kg/m³) ρ 2 = Luftdichte 2 (kg/m³) |
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P w1 = Leistungsbedarf bei Dichte 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf bei Dichte 2 (kW) ρ 1 = Luftdichte 1 (kg/m³) ρ 2 = Luftdichte 2 (kg/m³) |
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Δp 1 = Druckerhöhung bei Temperatur 1 (Pa)
Δp 2 = Druckerhöhung bei Temperatur 2 (Pa) T 1 = Lufttemperatur 1 (K) T 2 = Lufttemperatur 2 (K) t = Bezugstemperatur (°C) |
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P w1 = Leistungsbedarf bei Temperatur 1 (kW)
P w2 = Leistungsbedarf bei Temperatur 2 (kW) T 1 = Lufttemperatur 1 (K) T 2 = Lufttemperatur 2 (K) t = Bezugstemperatur (°C) |
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Die Anlagenkennlinie ist die Kurve, die den Zusammenhang zwischen der Förderhöhe der Anlage und dem Förderstrom wiedergibt. Das Verhältnis Druckverlust zu Volumenstrom im Quadrat wird auch Anlagenwiderstandskonstante bezeichnet.
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X = Anlagenwiderstandskonstante (bar/(m³/h))
Δ p = Druckverlust (bar) V = Durchflussmenge (m³/h) |
Die Bauart und geometrischen Abmessungen eines Ventilators bestimmen die Charakteristik der Ventilatorkennlinie. Die Ventilatorkennlinie wird durch Messungen ermittelt die den Herstellerunterlagen zu entnehmen sind.
Der Betriebspunkt eines Ventilators stellt sich dort ein, wo der Druckverlust des Ventilators und der Anlage gleich groß sind, also dort, wo sich die Pumpenkennlinie und die Anlagenkennlinie schneiden.
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Der nach dieser Formel ermittelte Gesamtschallleistungspegel dient nur für eine Abschätzung.Dieser Wert tritt auch nur ein, wenn der Ventilator im optimalen Betriebespunkt betriben wird d. h. bei maximalem Wirkungsgrad. Die genauen Werte sind aus den Technischen Datenblättern der Hersteller zu entnehmen.
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L w = Gesamtschallleistungspegel (dB) ± 4 dB
V = Volumenstrom (m³/s) Δp t = Totaldruckerhöhung (Pa) |
Zur Ermittlung des frequenzbezogenen Oktavleistungspegels sind die folgenden Werte bei den einzelnen Frequenzwerten vom Gesamtleistungspegel abzuziehen.
| Ventilatortyp | Pegeldifferenz (dB) bei Oktavfrequenz (Hz) | |||||||
| 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
| Typ 1 | 2 | 7 | 12 | 17 | 22 | 27 | 32 | 37 |
| Typ 2 | 9 | 8 | 7 | 12 | 17 | 22 | 26 | 31 |
| Typ 3 | 9 | 8 | 7 | 7 | 8 | 10 | 14 | 18 |
Typ 1 = Radial Ventilator Trommelläufer mit vorwärts gekrümmter Beschaufelung
Typ 2 = Radial Hochleistungsventilator mit rückwärts gekrümmter Beschaufelung
Typ 3 = Axial Ventilator
Beispiel: Axialventilator V=10 m³/s - pt=2000 Pa
Gesamtschallleistungspegel Lw = 37+10*log(10)+20*log (2000)= 113 dB
| 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
| Gesamtschalleistung Lw (dB) | 113 | 113 | 113 | 113 | 113 | 113 | 113 | 113 |
| Spez. Schallleistung Typ 3 (dB) | 9 | 8 | 7 | 7 | 8 | 10 | 14 | 18 |
| Oktav Leistungspegel (dB) | 104 | 105 | 106 | 106 | 105 | 103 | 99 | 95 |
Weitere Links:
Berechnung des Gesamtschallpegels mit A-Bewertung
Änderung des Schallpegels bei Änderung der Ventilatordrehzahl.
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ΔL = Schallpegeländerung (dB)
n = neue Drehzahl (1/min) n 0 = Nenndrehzahl (1/min) |
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f D = Drehfrequenz (Hz)
Z = Schaufelanzahl des Ventilators (-) n = Drehzahl (1/min) |
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