Seit dem Retrofit mit EC-Ventilatoren arbeitet die Lüftungsanlage des Stiftskellers in Beutelsbach nicht nur effizienter, sie achtet mit Hilfe von Sensoren auch auf die Raumluftqualität.

Lukas Pfänder, Geschäftsführer der Pfänder GmbH, und Ralf Braun, Sales Director Germany, ebm-papst, begutachten die Lüftungsanlage des Stiftskellers in Beutelsbach.

Alle Bilder: Lukas Zwiessele für ebm-papst

Der Schaltschrank der Anlage war noch gut erhalten und konnte daher ohne großen Aufwand mit der Sensorik und ebm-papst neo Gateway ergänzt werden.

Der Stiftskeller liegt mitten im alten Stadtzentrum von Beutelsbach. Dazu gehören eine Turnhalle mit Duschen und Umkleiden, die von der naheliegenden Schule genutzt wird, ein kleines Kino sowie ein großer Gewölbekeller, in dem Veranstaltungen stattfinden. Die Lüftungsanlage, die diese vier Räume mit Frischluft versorgte, war in einem Kellerraum untergebracht. Ihre riemengetriebenen Ventilatoren konnten nur in zwei Stufen geregelt werden. Aufgrund der oft wechselnden Auslastung der Räume – beispielsweise vom leeren zum voll belegten Kinosaal – wurde eine Bedarfsregelung als großer Hebel für mehr Effizienz identifiziert. Die Stadt Weinstadt beauftragte daher ein Ingenieurbüro sowie die Pfänder GmbH damit, eine energiesparende und wirtschaftliche Lösung zu finden. 

Wunsch der Stadt war zunächst nur die Modernisierung der Steuerung. „Das wäre auch kein Problem gewesen – der Schaltschrank der Anlage war in sehr gutem Zustand. Allerdings hätte sich das Energiesparpotenzial wegen der alten, riemengetriebenen Ventilatoren in Grenzen gehalten“, so Lukas Pfänder, Geschäftsführer der Pfänder GmbH. Deshalb schlug er für den Stiftskeller ein Retrofit vor. Wegen der räumlichen Enge fiel die Wahl auf eine Plug-and-play-Lösung. Damit konnte die Zu- und Abluft der Lüftungsanlage wirtschaftlich modernisiert und die Leistungsaufnahme der Ventilatoren reduziert werden.

Retrofit mit Fokus auf Luftqualität

Auf Grundlage der berechneten Leistungsanforderung wurden acht EC-Radialventilatoren als Ersatz vorgeschlagen. Wegen der schnell wechselnden Auslastung des Stiftskellers, durch die sich der Bedarf an Außenluft ebenso schnell ändert, kam die Idee auf, die Lüftungsanlage zusätzlich mit Sensoren und Gateways auszustatten, um den Bedarf konstant zu überwachen und die Lüftung entsprechend zu regeln. Daher fiel die Entscheidung zugunsten einer bedarfsgerechten, sensorbasierten Regelung, um noch weiteres Energiesparpotenzial zu erschließen – zusätzlich zu den bereits effizienten Ventilatoren.

Kompakte Lösung für Raumlufttechnik

Das vorrangige Ziel des Retrofits war die Einsparung von Energie. Die EC-Radialventilatoren, die im Stiftskeller installiert wurden, passten mit ihren kompakten Maße zu den Einbaumessungen der alten Ventilatoren und konnten daher platzsparend, einfach und schnell montiert werden. Mit der Plug-and-play-Konstruktion war auch der Anschluss der Elektronik kein Problem. Das Spiralgehäuse des ausgewählten Ventilators und die rückwärts gekrümmten Schaufeln ermöglichen einen hohen Druckaufbau und sorgen für ein hohes Maß an Effizienz. Wartungsfreie, langlebige Technik senkt die Betriebs- und Lebenszykluskosten weiter. Davon profitieren der zuständige Hausmeister und die Stadt gleichermaßen. Durch die hohe Effizienz amortisiert sich die Umrüstung besonders schnell. 

Die alten, riemengetriebenen Ventilatoren verbrauchten zu viel Strom und konnten nur mit zwei Stufen geregelt werden.

Die neuen RadiFit sind dank EC-Motor deutlich sparsamer und konnten schnell und einfach ausgetauscht werden. 

Über ein Bedienpanel kann der Hausmeister jederzeit die Daten der Lüftungsanlage auslesen und bei Bedarf manuell nachregeln.

Energiesparen dank EC-Motor

Mit den acht neuen Ventilatoren veranschlagten die Planer bereits 60 Prozent Energieeinsparung. Dieser Wert kommt vor allem durch den EC-Motor des Ventilators und den Wirkungsgrad von über 90 Prozent zustande. Weil die alten, riemengetriebenen AC-Ventilatoren nur an- oder ausgeschaltet werden konnten – unabhängig von der tatsächlichen Auslastung der unterschiedlichen Räume – lief die Anlage mit zu viel Leistung, wenn ein geringer Luftstrom für den tatsächlichen Außenluftbedarf ausreichend gewesen wäre. Der neue, kommunikationsfähige EC-Ventilator ist hingegen stufenlos zwischen 0 und 100 Prozent regelbar. So kann er bedarfsgerecht jede Drehzahl annehmen und bei jedem Betriebspunkt mit einer möglichst geringen Leistungsaufnahme arbeiten. Damit ergeben sich signifikante Einsparpotenziale, denn die Leistungsaufnahme steigt oder sinkt in der dritten Potenz zur Drehzahl (P~n³). Wenn also die Drehzahl im Vergleich zur Nenndrehzahl auf die Hälfte reduziert wird, verringert sich die Leistungsaufnahme um den Faktor 8 und beträgt somit nur noch 12,5 Prozent der Nennleistung – eine Einsparung von über 80 Prozent. Zum Vergleich: Schaltet man die Hälfte der alten AC-Ventilatoren ab und betreibt die andere Hälfte weiterhin auf Volllast, so kann nur 50 Prozent der Leistungsaufnahme eingespart werden.

Bedarfsgerechte Steuerung mit Sensoren

Der zweite Teil des Retrofits beinhaltete die Überarbeitung der Steuerung. Die wechselnden Bedingungen des Stiftskellers boten erhebliches Potenzial für weitere Energieeinsparung durch eine bedarfsgeregelte Versorgung der Räume mit Außenluft. „Die Turnhalle ist die Hälfte des Tages ungenutzt. Hat dort aber eine Schulklasse Sportunterricht, steigt der CO₂-Gehalt an und die Lüftungsanlage muss mehr Frischluft liefern. Nach dem Unterricht werden die Duschen und Umkleiden genutzt, wodurch die Temperatur und Luftfeuchtigkeit dort schlagartig ansteigen“, erklärt Pfänder. Daher wurden Sensoren für CO₂-Gehalt, Feuchtigkeit, Temperatur und Feinstaubkonzentration im Stiftskeller verbaut.“ Die Multi-Sensoren ermöglichen es, einfach und effizient eine konstant hohe Luftqualität in Veranstaltungsräumen sicherzustellen. Sie messen Temperatur, Feuchtigkeit, VOC (flüchtige organische Verbindungen), CO₂ und Feinstaub in der Luft. Die gemessenen Werte werden an Gateways und von dort an die Steuerung der Lüftungsanlage weitergeleitet. Für die Räume des Stiftskeller wurden Grenzwerte definiert, die nun festlegen, wann die Anlage ihre Leistung um wie viel Prozent erhöht und wann sie die Leistung wieder verringert – stufenlos und effizient. Auch individuelle Funktionen wurden eingerichtet, beispielsweise eine Warnung, die beim Überschreiten eines bestimmten Wertes per E-Mail an den Hausmeister gesendet wird.

Über ebm-papst neo Gateway können die Daten der Lüftungsanlage in Echtzeit dargestellt und bei Bedarf manuell nachgeregelt werden.

Mit dem Multi-IAQ-Sensor lassen sich detaillierte Daten zur Luftqualität auslesen.

Ziel erreicht – die Stadt spart Geld

Das Zusammenspiel der Sensoren und der Anlage ermöglicht eine Energieeinsparung, die über den geplanten 60 Prozent Energieeinsparung liegt. Die Stadt spart damit Kosten und erreicht auch bei großen Veranstaltungen, Festen oder Konzerten eine hohe Luftqualität für die Gäste. 

Weitere Informationen und ein Video zum Projekt finden Sie hier.