Lager energieverbruik en stillere werking: ZAbluefin voor centrale air-conditioning units
De ventilator fabrikant Ziehl-Abegg heeft weer opgedane kennis in de natuur gebruikt voor de ontwikkeling van een nieuw type ventilator. Het idee voor de ontwikkeling van de nieuwste generatie radiale ventilatoren, komt van de bultrug walvis; wat een energiebesparing tot 10 procent oplevert. “Onze ingenieurs hebben hun rol in de voorste gelederen van bionische ontwikkelingen, alsmede hun leidende rol in ventilator technologie nog maar eens duidelijk onderstreept.” zegt Peter Fenkl, voorzitter van de Raad van Bestuur, enthousiast.
Ziehl-Abegg levert piek rendementen van meer dan 70 procent met zijn radiale ventilatoren. Elke benadering moet worden gebruikt om deze verder te optimaliseren. De hoek waarmee de luchtstroom het ventilatorblad raakt, hangt van het debiet af. De walvis heeft gelijkaardige uitdagingen wanneer hij zwemt in de zee: de beweging van de vinnen zorgen voor een constante aanpassing van de hoek. Als de borstvinnen bij een te steile hoek de stroming raken, zou dit extreem veel turbulentie veroorzaken als het water zich over de vinnen verplaatst. “De kenmerken van overmatige turbulentie zijn hoge debiet verliezen en lawaai” zegt Dr. Walter Angelis, Technical Manager van Ventilation Systems bij Ziehl-Abegg. Over duizenden jaren heeft de bultrug het design van zijn vinnen geoptimaliseerd. Bijvoorbeeld, de voorste rand van de vinnen van de walvis heeft golfbal-achtige bulten. Met zijn lange borstvinnen, kan de walvis met een gewicht van 25 tot 30 ton dus zeer snel en met een grote behendigheid zwemmen. “ We hebben dit op de voorzijde van de ventilatorbladen nagebootst en geïmplementeerd als een golvend profiel.” legt Dr. Angelis uit.
De stromingsingenieurs hebben ook van dichtbij de staartvin van de walvis nauwlettend bekeken. De V-vormige contour van het achterste gedeelte van de vleugel vertraagt mogelijke stromingsonderbrekingen – waardoor de ventilator kan gebruikt worden in verschillende drukbereiken. Over het geheel genomen heeft de evolutie en optimalisatie van de stromingsefficientie van de bultrug ervoor gezorgd dat hij een zeer goede en behendige zwemmer is geworden, ondanks zijn omvang. Zonder deze evolutie zouden zijn lange omzwervingen in de wereldzeeën zonder voedsel opname niet mogelijk zijn. De laatste generatie van de radiale ventilatoren bij Ziehl-Abegg in de groottes beginnend bij de 710mm, profiteert nu van de kennis opgedaan in de wereld van de bionica. De productnaam ZAbluefin is ontleend uit het engels.
“ We hebben ook een torsie toegevoegd aan het fanblad.” voegt Angelis nog toe. Dit creërt een optimale stromingshoek over de gehele breedte. Het is niet alleen de scherpe achterrand dat de waaier stiller maakt. Het golvend ontwerp van het waaieroppervlak vermindert ook het geluidsniveau.
De experten van Ziehl-Abegg hebben er ongeveer twee jaar over gedaan voor de nieuwe ontwikkeling van deze waaier voor de centrale air-conditioning units en de industriële ventilatie. Het bionisch profiel heeft bewezen heel efficiënt te zijn op gebied van rendement en laag geluidsniveau. De bionische profiel bladen, in tegenstelling met de huidig commercieel verkrijgbare holle bladen, hebben geen gaten waar vuil of condensatie kan doordringen dat ertoe kan leiden dat er corrosie ontstaat of onbalans. Het staal wordt dan ook in een gegolfde vorm met behulp van een 600 tons pers geperst om zo de bionische vorm te verkrijgen. “Dit geeft ons extra sterkte en geeft daarom de mogelijkheid het gewicht verder te optimaliseren.” benadrukt Angelis. Minder gewicht geeft de lagers in de motor een langere levensduur.
De nieuwe radiale waaier bezit daarom kenmerken van twee totaal verschillende benaderingen op het gebied van bionica: zowel in termen van aerodynamica (ornithologie) als hydrodynamica (mariene biologie). Bijvoorbeeld, de achterrand van de ventilator bladen simuleren de vleugel van een uil. “Als de stilste roofvogel, is de uil gebruikt geweest als model voor meerdere ontwerpen.” zegt Fenkl. De getande achterrand op ventilatoren zijn uitgegroeid tot één van de handelsmerken van Ziehl-Abegg. Op de nieuwe ventilator zijn de randen echter licht aangepast en verzacht.
Het is niet alleen het ontwerp maar ook de productie dat een nieuwe aanpak heeft gekregen. “Waar nodig, hebben we beroep gedaan op de ervaring van metaalverwerkende experten bij vooraanstaande Duitse universiteiten.” zegt de Technical Director. Werktuigen zijn in samenwerking met externe experten ontwikkeld; dit stelt Ziehl-Abegg in staat om de nieuwe waaiers compleet binnen de eigen organisatie in serie te gaan produceren vanaf de herst van 2016.
