Lüfter regeln: Halbe Drehzahl, wie viel Strom?

1Die Ventilatorgesetze: halbe Drehzahl, ein Achtel Leistung

Wird an einem Lüfter nur die Drehzahl verändert, folgen Luftmenge, Druck und Leistung festen Regeln, den Ventilatorgesetzen.

Die Leistung, die der Lüfter an die Luft abgibt, ist Druck mal Luftmenge¹: ein Viertel mal einhalb ergibt ein Achtel.

2Wo die Rechnung an Grenzen stößt

Diese Rechnung hat Grenzen:

• Nur bei gleicher Strömung: Sie gilt nur, wenn sich allein die Drehzahl ändert und die Strömung sonst ähnlich bleibt, also für denselben Lüfter mit demselben Filter und Schlauch².
• Nur das Laufrad: Sie betrachtet nur das Laufrad, im Motor und im Antrieb entstehen weitere Verluste³.
• Der Motor wird schlechter: Wird ein Lüfter langsamer gestellt, kann der Wirkungsgrad des Motors stark sinken, also der Anteil der aufgenommenen Leistung, der am Laufrad ankommt. Das gilt besonders, wenn ein Motor mit weniger als der Hälfte seiner Nennlast läuft¹.

3Was Messungen an großen Lüftern zeigen

Wie nah man herankommt, hat die Aston University an zwei Modellen großer Gewächshauslüfter mit 1,25 m Durchmesser untersucht³.

• Das eine lief an einem Frequenzumrichter, der die Frequenz des Stroms und damit die Drehzahl verstellt, und wurde im Gewächshaus gemessen.
• Das andere bekam einen bürstenlosen Gleichstrommotor, seine Leistung wurde im Labor gemessen, die Luftmenge stammt aus Herstellerdaten bei sehr geringem Gegendruck.

Das ist eine einzelne Studie an großen Lüftern, beim zweiten Modell mit Luftwerten vom Hersteller bei sehr geringem Gegendruck. Für kleine Rohrventilatoren im Growzelt haben wir keine unabhängige Messung gefunden.

4Drosseln beim Wechselstrommotor (AC)

Viele Rohrventilatoren haben einen einfachen Wechselstrommotor (AC-Motor). Die VENTS-TT-Serie, bei uns als Ventilution Mixed In-Line, hat laut Datenblatt zum Beispiel zweistufige Einphasenmotoren⁸.

Gedrosselt wird so ein Motor über Stufen, also verschiedene Anschlüsse der Wicklung, oder über eine niedrigere Spannung⁴⁹. Dabei läuft der Läufer stärker hinter dem drehenden Magnetfeld her, Fachleute nennen das Schlupf. Je größer der Schlupf, desto mehr Leistung wird im Läufer zu Wärme und desto schlechter wird der Wirkungsgrad⁶. Bei Lüftern bleiben die Verluste trotzdem in einem vertretbaren Rahmen, weil ein Lüfter bei niedriger Drehzahl viel weniger Kraft braucht⁶.

Das Lawrence Berkeley National Laboratory hat Heizungsgebläse aus den USA mit Kondensatormotor, einer Bauart des Wechselstrommotors, gemessen: Die Luftmenge je Watt blieb über alle Stufen fast gleich, in den kleinen Stufen etwas geringer⁴. Die Leistung sank dort also ungefähr im selben Verhältnis wie die Luftmenge und nicht mit der dritten Potenz^*. Messungen dazu an Rohrventilatoren haben wir nicht gefunden.

5Beispiel aus dem Datenblatt: VENTS TT 125

Wie das im Datenblatt aussieht, zeigt der zweistufige VENTS TT 125, laut Shop baugleich mit unseren Ventilution-Mixed-In-Line-Lüftern mit 125 mm.

Luft und Drehzahl sinken hier fast im gleichen Verhältnis, beide auf rund 79 %, wie es das Ventilatorgesetz sagt. Die Leistung müsste danach auf rund 18,5 W fallen, das ist die Hälfte. Das Datenblatt nennt 23 W, das sind 62 %^*. Den Grund nennt das Datenblatt nicht, der Unterschied passt aber zu den Motorverlusten beim Drosseln.

Die 220 und 280 m³/h sind Höchstwerte, mit Filter und Schlauch kommt weniger Luft an (siehe Abluftschlauch).

• Leistung je Stufe: Wie viel dein Lüfter je Stufe aufnimmt, steht oft im Datenblatt, oder du misst es mit einem Zwischenstecker-Messgerät zwischen Steckdose und Lüfter.
• In Euro umrechnen: Die Kilowattstunden rechnet der Stromkosten-Rechner in Euro um.

6EC-Motoren: sparsam, je nach Gegendruck

Ein EC-Motor hat Dauermagnete im Läufer, eine Elektronik steuert das drehende Magnetfeld in den Spulen⁴.

Weil das Magnetfeld im Läufer nicht erst durch Strom entstehen muss, arbeitet er effizienter als ein Kondensatormotor und braucht bei niedriger Drehzahl deutlich weniger Leistung⁴.

Im Growzelt entsteht Gegendruck durch den Druckverlust in Aktivkohlefilter, Schlauch und Bögen. Wie viel Luft ein Lüfter dagegen noch fördert, zeigt seine Lüfterkennlinie (siehe Abluftschlauch).

Feste Sparversprechen in Prozent gegenüber AC-Lüftern sind Herstellerangaben, eine unabhängige Messung dazu haben wir nicht gefunden.

7Welcher Regler an welchen Lüfter darf

Welcher Regler an welchen Lüfter darf, entscheidet der Hersteller.

• Prima Klima PK100 bis PK250: Prima Klima schließt für diese Rohrventilatoren Regler mit Phasenanschnittsteuerung aus und bietet eigene Regler an¹⁰.
• VENTS TT ohne eingebaute Optionen: VENTS beschreibt, dass sich die Drehzahl über die Spannung oder mit einem elektronischen Thyristorregler steuern lässt, angeschlossen an die Klemme der höchsten Stufe⁹⁸. Für Ausführungen mit eingebautem Stufenschalter oder Thermostat, wie unsere Ventilution-Lüfter, steht das dort nicht, frag im Zweifel beim Hersteller nach.
• EC-Lüfter werden über ihren eigenen Steuereingang geregelt, der Prima Klima ECblue zum Beispiel über ein Steuersignal per Netzwerkkabel. Ist keine Steuerung angeschlossen, läuft er mit der am Gerät eingestellten Leistung¹¹.

8Ist langsamer auch leiser?

Langsamer ist meist leiser, weil die Luft weniger rauscht¹.

Ausnahmen nennen die Hersteller selbst:

• Phasenanschnitt: Er kann im Motor Resonanzen und damit störende Geräusche auslösen⁷.
• WhisperBlower ESM: Er gibt im unteren Drehzahlbereich hochfrequente Pieptöne ab¹².

9Nur so schnell wie nötig

Am meisten spart, wer den Lüfter nur so schnell laufen lässt wie nötig. Die Drehzahl anzupassen gilt als die sparsamste Art, die Luftmenge zu regeln¹.

In einem Gewächshausversuch, in dem die Drehzahl dem Sonnenlicht folgte, sank der Stromverbrauch an einem typischen Septembertag um 40 % gegenüber Dauerbetrieb mit voller Drehzahl von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang³.

Ein Thermostat kann das übernehmen: Die VENTS-TT-Lüfter mit Thermostat laufen laut Betriebsanleitung in einer eingestellten Grundstufe und schalten auf die höchste Stufe, wenn die Luft wärmer als der Sollwert wird⁹. Für Growzelte haben wir keine Messung gefunden.

Denk an die Kehrseite:

• Halbe Drehzahl heißt auch halbe Luft. Wird es im Zelt zu warm oder zu feucht, muss der Lüfter wieder schneller laufen, denn die Abluft bringt auch die Feuchte hinaus (siehe Umluft).
• Filter nicht überfahren: Ein starker Lüfter am Aktivkohlefilter muss manchmal gedrosselt laufen. Prima Klima kombiniert in einem Set einen Lüfter mit bis zu 580 m³/h mit einem Filter für höchstens 360 m³/h und weist darauf hin, dass der Lüfter dann nicht mehr Luft fördern soll, als der Filter höchstens verträgt¹³.