Musik unter besten Bedingungen

Der „Latvija“-Komplex im lettischen Ventspils ist ein beeindruckender Bau: Fertiggestellt im Sommer 2019, erinnert er an ein gelandetes Raumschiff. Auf drei Stockwerken beherbergt das Gebäude neben der 600 Menschen fassenden Konzerthalle eine Musikschule und die einzige öffentliche Musikbibliothek Lettlands. Edgars Šifers hat dort als Technik-Chef die Fäden in der Hand. Er ist Herr über Elektrizität, Überwachungstechnik, Brandschutz und die Lüftung. Gerade Letztere bietet dem IT-Spezialisten ein breites Lernfeld: „Weil das Gebäude neu ist, sind wir noch dabei, es verstehen zu lernen“, sagt er.

In puncto verbauter Technik war für die Architekten und Planer von vornherein klar: „Latvija“ sollte sich nicht nur durch moderne Architektur, sondern auch durch ebensolche technischen Anlagen auszeichnen. Die Firma LTG wurde schließlich für ein modernes Belüftungskonzept verpflichtet. Die Stuttgarter setzten dezentrale Lüftungskonzepte bereits bei mehreren Großprojekten um.

Die Vorteile liegen für die Ingenieure unter anderem darin, dass bedarfsgerechte Lüftung mit kompakten, dezentralen Einheiten einfach zu realisieren ist. Dafür werden FVPpulse Lüftungsgeräte eingesetzt, die in der Brüstung, an der Decke oder im Boden in Fassadennähe verbaut werden können. Im Gegensatz zu anderen Fassadenbelüftungsgeräten haben sie nur eine Öffnung für Zuluft und Abluft. Mittels einer Klappensteuerung und einem Ventilator innerhalb des Gerätes realisieren sie zwei „Atemzyklen“.

Ein Ventilator, zwei Zyklen

Die Klappe steuert den Luftstrom, der alle 20 Sekunden die Richtung wechselt: Beim „Einatmen“ wird Außenluft angesaugt und der Raum mit Frischluft versorgt. Nach 20 Sekunden ändert die Klappe ihre Position und die verbrauchte Abluft wird aus dem Raum gesaugt und ins Freie geblasen. Eine Speichereinheit nimmt die Wärmeenergie der verbrauchten Luft auf und nutzt sie zum Erwärmen der zuströmenden Zuluft. Der verbaute Ventilator wechselt also seine Laufrichtung nicht. Er fördert immer in die gleiche Richtung – abhängig von der Klappenstellung allerdings einmal Abluft und einmal Zuluft. Dabei soll er aber stets leise arbeiten – keine ganz leichte Aufgabe, denn die relativ engen Anströmbedingungen sorgen für eine erhöhte Geräuschemission. Die asymmetrische Ansaugsituation, die durch die unterschiedlich nahen Gerätewände zustande kommt, sorgt dafür, dass sich starke Luftwirbel bilden. An den engsten Stellen verbinden sich diese zu so genannten Wirbelzöpfen. Je schlechter die Zuströmung zum Ventilator ist, desto eher bilden sich diese Wirbelzöpfe aus.

Die Verwirbelungen treffen unmittelbar auf die rotierenden Laufradschaufeln und erzeugen damit Geräusche: ein breitbandiges Rauschen und zusätzlich schmalbandige, tonale Schallanteile. Der Grundton dieser Geräuschanteile wird „Drehton“ genannt. Dessen Frequenz (Tonhöhe) errechnet sich aus der Drehzahl und der Anzahl der Schaufeln des Ventilators. Die so genannten Obertöne dieses Drehtons sind ganzzahlige Vielfache des Grundtons und ebenfalls deutlich hörbar. Für die Frequenz des Drehtons und Oberschwingungen lassen sich einzelne Schalldruckpegel bestimmen. Diese sind vor allem im niederfrequenten Bereich des Drehtons mit seinen „Harmonischen“ hoch.

FlowGrid spaltet Wirbelzöpfe auf

Diese Emissionen lassen sich durch eine Verbesserung des Ventilators nicht in den Griff bekommen. Stattdessen wirkt dem zu hohen Geräuschpegel ein FlowGrid von ebm-papst entgegen. Dieses Vorleitgitter wird, passend zur Düse, auf der Ansaugseite des RadiCal angebracht. Dadurch werden die Wirbelzöpfe beim Auftreffen auf das Gitter aufgespalten und die Rotation des Wirbelzopfes wird verhindert. Der Schalldruck nimmt im gesamten Frequenzbereich ab, insbesondere jedoch der störende Drehklang im niederen Frequenzbereich. Das Ergebnis ist ein deutlich reduzierter Schalldruckpegel – im Falle der LTG Lüftungsgeräte um ganze 6 dB(A). Die Luftleistung des rückwärts gekrümmten und einseitig saugenden RadiCal mit einem Durchmesser von 190 mm bleibt die gleiche. Er hat eine maximale Stromaufnahme von 0,75 A und kommt bei einer maximalen Leistungsaufnahme von 83 W auf einen Volumenstrom von rund 695 m³/h. Die FVPpulse-Geräte gestatten einen Zuluftstrom bis etwa 240 m³/h bei einer Leistungsaufnahme von < 15 W.

Dezentrale Einheiten liefern Daten über Schnittstellen

Die FVPpulse-Geräte der neuesten Bauart besitzen nun auch eine dezentrale Regelintelligenz und sind über eine einfache ModBUS-Schnittstelle in die Gebäudeautomation integriert. Zum Betrieb brauchen sie nur vier Softwaredatenpunkte: die Betriebsart, Raum-Ist-Temperatur, Raum-Soll-Temperatur und z. B. den CO₂-Ist-Wert. Die produktspezifischen Funktionen wie beispielsweise die Optimierung der Rückwärmezahl mithilfe einer automatisierten Anpassung der Zykluszeit, Sicherheitsfunktionen, aber auch Regelkreise für Raumtemperatur und Luftqualität werden komplett von der in den FVPpulse-Geräten verbauten Regelungsplatine übernommen. Sie müssen nicht erst aufwändig in der Gebäudeautomation programmiert oder abgebildet werden.

Intelligente Geräte

Bei der Entwicklung der Geräte sollte die interne Regelung so gestaltet werden, dass alle produktspezifischen und sicherheitsrelevanten Funktionen direkt vom Gerät übernommen werden. Somit sind Funktionen wie beispielsweise das Sicherstellen des Schließens der Außenluftklappe auch bei Stromausfall oder der Frostschutz des Wärmeübertragers direkt im FVPpulse abgedeckt. Auch das Zusammenspiel der Außenluftklappe mit dem Ventilator und das spezielle Klappensystem für das Pulsieren des Geräts sind intern geregelt. Die Ansteuerung des Geräts von außen wurde soweit vereinfacht, dass das Gerät selbst mit einem einfachen Fancoil-Regler angesteuert werden kann.

All das erleichtert die Arbeit des technischen Direktors Edgars Šifers enorm. Er kann sich auf die Überwachung der Kennzahlen konzentrieren. Zur digitalen Auslegung der gesamten Lüftungsanlage trägt auch GreenIntelligence von ebm-papst bei: Die intelligent vernetzbaren Radialventilatoren bringen schließlich umfangreiche Steuerungs- und Auswertungsfunktionen mit. Und die Daten hat Šifers bequem per Laptop im Blick.

Eine Information der ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG, Mulfingen