Bei der Planung oder Modernisierung einer Kompressorstation taucht immer wieder dieselbe Frage auf: Braucht der Abluftkanal einen zusätzlichen Stützventilator? Die Abluftführung ist lang, der Weg nach draußen verwinkelt, die Maschine läuft im Sommer heiß, also einen Ventilator in den Kanal setzen?
Manchmal ist das die richtige Antwort. Häufig wird damit jedoch nur ein Symptom behandelt, dessen Ursache einige Meter weiter liegt. Wichtig ist dabei eine klare Abgrenzung: Es geht hier nicht um Druckverluste im Druckluftnetz, sondern um den Transport der warmen Kühlluft des Kompressors aus Öl- und Nachkühler ins Freie.
Zwei völlig getrennte Systeme, die in der Praxis häufig verwechselt werden.
Der Kompressor ist auch eine Heizung
Nahezu die gesamte elektrische Antriebsleistung eines Schraubenkompressors wird in Wärme umgewandelt. Der größte Teil davon steckt im Ölkreislauf, ein weiterer Teil in der Druckluft. Hinzu kommen Motor- und Strahlungswärme. Diese Wärme muss über den Kühlluftstrom aus dem Aufstellraum abgeführt werden.
Was der maschineninterne Lüfter leisten kann und was nicht
Der Kühlluftventilator im Kompressor ist dafür ausgelegt, den Widerstand der Maschine selbst zu überwinden: Kühlerpakete, Filtermatten, Schallhaube und interne Umlenkungen. Was darüber hinaus als externe Pressung für den Abluftkanal zur Verfügung steht, ist begrenzt und liegt je nach Baureihe oft nur im Bereich einiger Dutzend Pascal.
Genau diese Kennzahl ist der Dreh- und Angelpunkt der gesamten Diskussion.
Wer den zulässigen Druckverlust im Abluftkanal nicht kennt, kann die Frage nach einem Stützventilator nicht seriös beantworten.
Wo der Widerstand im Abluftkanal entsteht
Der Druckverlust eines Abluftkanals steigt quadratisch mit der Luftgeschwindigkeit. Eine Verdoppelung der Geschwindigkeit führt zu einem vierfach höheren Widerstand. Deshalb ist der Kanalquerschnitt der wirksamste Hebel zur Reduzierung des Kanalwiderstands. Der Querschnitt sollte mindestens dem Austrittsquerschnitt der Maschine entsprechen, idealerweise darüber liegen.
Typische Widerstandsquellen in der Praxis sind:
- Wetterschutzgitter und Regenhauben: Oft der größte Einzelposten. Der freie Querschnitt liegt je nach Bauart nur bei 50 bis 70 Prozent der Bruttofläche und sinkt weiter bei Verschmutzung.
- Bögen und Umlenkungen: Jeder zusätzliche Bogen erhöht den Druckverlust, besonders scharfe 90-Grad-Umlenkungen.
- Querschnittssprünge: Plötzliche Verengungen oder Erweiterungen verursachen zusätzliche Verluste.
- Verschluss- und Rückstauklappen, Schalldämpfer und Filtermatten: Technisch oft notwendig, müssen aber im Widerstandsbudget berücksichtigt werden.
- Kanallänge: Wirkt zwar linear, ist jedoch meist weniger kritisch als die genannten Einbauteile.
Diese Symptome deuten auf einen zu hohen Kanalwiderstand hin
Folgende Anzeichen sprechen dafür, dass der Abluftkanal des Kompressors zu hohen Widerstand verursacht:
- Hohe Ansaug- und Raumtemperaturen, insbesondere in den Sommermonaten
- Steigende Verdichtungsend- und Öltemperaturen
- Übertemperaturwarnungen oder Abschaltungen
- Verkürzte Ölwechselintervalle
- Vorzeitige Alterung von Öl und Ölabscheider
Erst prüfen, dann handeln
Bevor ein Stützventilator installiert wird, empfiehlt sich eine systematische Bestandsaufnahme:
- Zulässigen externen Druckverlust der Maschine ermitteln.
- Kanalwiderstand berechnen oder messen.
- Kanalquerschnitt und Luftgeschwindigkeit prüfen.
- Zuluftöffnung kontrollieren.
- Kurzschluss zwischen Zu- und Abluft ausschließen. Warme Abluft, die direkt wieder angesaugt wird, gehört zu den häufigsten und teuersten Planungsfehlern.
- Sammelkanäle kritisch bewerten. Mehrere Kompressoren an einem gemeinsamen Abluftkanal sind eine bekannte Fehlerquelle.
Erst wenn diese Punkte geprüft und ausgeschöpft sind, lässt sich die Frage nach zusätzlicher Förderleistung sinnvoll beantworten.
Wann ein Stützventilator im Abluftkanal die richtige Lösung ist
Es gibt Situationen, in denen sich der Kanalwiderstand nicht wirtschaftlich reduzieren lässt. Dann ist ein Stützventilator die technisch saubere Lösung:
- Lange Kanalstrecken bei Aufstellung im Gebäudeinneren oder Keller
- Bauliche Zwänge wie vorhandene Schächte oder Brandabschnitte
- Mehrere Maschinen an einem gemeinsamen Sammelkanal
- Wärmerückgewinnung mit Umschaltklappen und zusätzlichen Bauteilen im Luftweg
- Nachrüstungen, bei denen der Kompressor größer wurde, der Abluftkanal jedoch unverändert blieb
Worauf es bei Auslegung und Einbindung eines Stützventilators ankommt
Ein Stützventilator ist keine Komponente, die man einfach nachträglich in den Kanal setzt. Die meisten Probleme entstehen weniger durch einen zu klein dimensionierten Ventilator als durch eine falsche Einbindung.
Reihenschaltung richtig verstehen
Zwei Ventilatoren in Serie addieren ihre Pressungen nur bei gleichem Volumenstrom. Ein ungeeignet ausgewählter Stützventilator kann gegen den maschineninternen Lüfter arbeiten und die Anlage sogar drosseln statt entlasten.
Rückströmung im Sammelkanal verhindern
Besonders bei mehreren Maschinen an einem gemeinsamen Abluftkanal ist dieser Punkt entscheidend. Läuft eine Maschine und eine zweite steht still, kann die warme Abluft rückwärts durch den Kühler der stehenden Maschine strömen. Das Lüfterrad wird dabei häufig gegen die vorgesehene Drehrichtung mitgeschleppt.
Bei frequenzgeregelten Lüftermotoren kann dieses sogenannte Windmilling beim Anlauf zu Störungen führen, da der Frequenzumrichter auf ein bereits drehendes Lüfterrad aufsynchronisieren muss.
Abhilfe schaffen motorische Verschlussklappen oder Rückstauklappen an jeder Maschine sowie eine geeignete Fangschaltung des Umrichters. Wer die Ursache ausschließlich im Umrichter sucht, tauscht oft Bauteile aus, obwohl das eigentliche Problem im Abluftkanal liegt.
Konstruktive Details beachten
Elastische Anschlussstutzen reduzieren die Übertragung von Körperschall. Ebenso wichtig sind eine gute Zugänglichkeit und ausreichend Platz für Wartungsarbeiten.
Sommer- und Winterbetrieb berücksichtigen
Wird die Kompressorabwärme über eine Umschaltklappe zur Hallenheizung genutzt, muss der Stützventilator beide Betriebszustände zuverlässig abdecken. Die Widerstände der verschiedenen Luftwege unterscheiden sich oft deutlich.
Fazit: Stützventilator nur dann einsetzen, wenn die Daten dafür sprechen
Die Frage „Stützventilator ja oder nein“ lässt sich nicht pauschal beantworten. Sie lässt sich jedoch technisch sauber beantworten. Entscheidend sind zwei Werte: die zulässige externe Pressung des Kompressors und der tatsächliche Widerstand des Abluftkanals.
Liegt der Kanalwiderstand darunter, verursacht ein zusätzlicher Stützventilator lediglich unnötige Investitions- und Betriebskosten. Liegt er darüber, sollten zunächst Querschnitt, Wetterschutzgitter und Kanalführung optimiert werden. Erst danach sollte ein Stützventilator in Betracht gezogen werden.
Wird er richtig ausgelegt, verriegelt und mit geeigneten Absperrklappen kombiniert, löst er das Problem dauerhaft. Falsch eingebunden verlagert er die Ursache jedoch häufig nur an eine Stelle, an der sie deutlich schwerer zu erkennen ist.
