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Fans for Future – mehr als nur heiße LuftFachforum Kältetechnik 2019
29.11.2019, Nico Timmermann
29.11.2019 2
Agenda
Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Der Ventilator als
Echtzeitdatensensor
Ventilatoren für Anlagen mit
brennbaren Kältemitteln
Konnektivität & Funktionen
Zustandsüberwachung und
vorausschauende Wartung
Grundlegendes & Normenbezug
EX-Schutz. Ja, Nein, Vielleicht?
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
Konnektivität & Funktionen
29.11.2019 3
Die Komponenten eines EC-Ventilators
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
29.11.2019 4
GreenTech
EC-Motor
Laufrad
Wandring
Schutzgitter
Elektronik
=
Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
GND GND
IO1 RSA
IO2 RSB
IO3 RSA
Vout RSB
NC COM
Elektrisches Anschlussschema
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
29.11.2019 5
GND GND
IO1 RSA
IO2 RSB
IO3 RSA
Vout RSB
NC COM
Input Output
Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
L1
L2
L3
PE
PE
Konnektivität via ModBus RTU
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
29.11.2019 6Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
SPS
R
D
Master
RSBRSA
Ventilator 1 Ventilator 2 Ventilator 3
Verdrahtungsaufwand am Ventilator nicht höher als 0-10V oder 4-20mAModBus:
Ansteuerung via
RS485 Interface Einbindung in das Building Management System (BMS)
Überwachung und Regelung
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
29.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG 7
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
Zustandsüberwachung und
vorausschauende Wartung
29.11.2019 8
Die Ursache für zu hohe Schwingschnellen lässt sich im Wesentlichen auf zwei
Effekte bzw. Eigenschaften eines mechanischen Systems zurückführen:
Herausforderungen
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
29.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG 9
• Resonanz
• Unwucht
Resonanz = verstärktes Mitschwingen eines
gekoppelten, schwingungsfähigen Systems
Schwingungsanalyse
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
29.11.2019 10Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
• Ermittlung von Resonanzstellen oder zu hoher Unwucht
Lagerüberwachung
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
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• Eine hochempfindliche Sensorik misst relevante
Parameter am Motor
• Eine Auswertung der aufgezeichneten Parameter
erlaubt es, Schäden am Lager zu identifizieren
Transportschäden
Stillstands-
markierungen
Schmierstoffstatus
Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Zusammenfassung:
• Die Kommunikation findet bidirektional statt
• Generierung von Echtzeitdaten via ModBus
• Daten, Daten und Daten Informationen?
Zusatznutzen für den Anwender:
• Einfache Integration mittels ModBus RTU & Ethernet/ WLAN
• Wartung prognostizieren – Predictive Maintenance
• Ausfall und Wartung vermeiden – „Preventive“ Maintenance
Zusammenfassung und Zusatznutzen für den Anwender
Der Ventilator als Echtzeitdatensensor
29.11.2019 12Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
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Agenda
Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Der Ventilator als
Echtzeitdatensensor
Ventilatoren für Anlagen mit
brennbaren Kältemitteln
Konnektivität & Funktionen
Zustandsüberwachung und
vorausschauende Wartung
Grundlegendes & Normenbezug
EX-Schutz. Ja, Nein, Vielleicht?
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
1429.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Eine Anlage
mit R290? Da benötige
ich doch EX-
Ventilatoren?!
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
F-Gase-Verordnung Phase down
1529.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Natürliche Kältemittel als Alternative
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
1
Kältemittel Kürzel Formel ODP1) GWP2) brennbar giftig
Wasser R718 H2O 0 0 nein nein
Kohlendioxid R744 CO2 0 1 nein nein
Ammoniak R717 NH3 0 0 ja ja
Propan R290 C3H8 0 3 ja nein
Propylen R1270 C3H6 0 2 ja nein
Isobutan R600a C4H10 0 3 ja nein
1) ODP = Ozone Depletion Potential => „Ozonschicht-Abbau-Potenzial“2) GWP = Global Warming Potential => Treibhauseffekt (Klimaerwärmung)
1629.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Sicherheits-
klasse
A1
A1
B2L
A3
A3
A3
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
Arten von Normen
1. Fachgrundnorm (Group)
2. Produktnorm (Product)
1729.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann
1 2
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
EN 378: Zulässige Füllmengen für A3-Kältemittel bei Kälteanlagen
1829.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
Zulässige Füllmengen für A3-Kältemittel nach den Produktnormen
IEC / EN 60335-2-24 – Haushaltskühlgeräte
150 g
Dieses Limit ist für die typischen Kälteleistungen ausreichend
IEC / EN 60335-2-40 – Klimageräte und Wärmepumpen
1 kg bzw. 5 kg
Diese Norm ist hinsichtlich der Füllmengen z. Zt. in Überarbeitung, die Änderung wird bis 2022 erwartet
1929.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
Zulässige Füllmengen für A3-Kältemittel nach den Produktnormen
IEC / EN 60335-2-89 – Gewerbliche Kältetechnik
150 g
Auf IEC-Ebene ist dieses Limit auf 500 g erhöht worden
(IEC-Normen-Gremium TC61/SC61C/WG4)
Die entsprechende EN-Norm ist noch nicht veröffentlicht.
Künftige Anforderungen bei 500 g Füllmenge (noch nicht final definiert)
Bei Geräten mit mehr als 150 g A3-Kältemittel pro Kühlkreislauf sind zusätzliche
Anforderungen zu erfüllen:
Leckagesimulationstest (vom Gerätehersteller durchzuführen)
Luftstrom im Gerät, um im Falle einer Leckage eine gefährliche Gas-
konzentration zu verhindern, z.B. durch einen permanent laufenden Ventilator
2029.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Supermarkt - Kühlregale und Tiefkühlinseln
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
IEC / EN 60335-2-89 – Gewerbliche Kältetechnik Füllmenge bis 150 g
2129.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
• Flaschenkühler
• Kühl- und
Tiefkühlmöbel
• Kühl- und
Tiefkühlinseln
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
iQ- und NiQ-Motor
EN 60335-1
Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch
und ähnliche Zwecke - Allgemeine Anforderungen
EN 60335-2-24
Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch
und ähnliche Zwecke - Besondere Anforderungen für
Kühl-/Gefriergeräte und Speiseeis- und Eisbereiter
EN 60335-2-89
Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch
und ähnliche Zwecke - Besondere Anforderungen für
gewerbliche Kühl-/Gefriergeräte mit eingebautem oder
getrenntem Verflüssigersatz oder Motorverdichter
2229.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
ESM-Baureihe
EN 60335-1
Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke - Allgemeine Anforderungen
EN 60335-2-24
Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke
Besondere Anforderungen für Kühl-/Gefriergeräte und Speiseeis- und Eisbereiter
EN 60335-2-80
Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke
Besondere Anforderungen für Ventilatoren
EN 60335-2-89
Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke
Besondere Anforderungen für gewerbliche Kühl-/Gefriergeräte mit eingebautem oder getrenntem
Verflüssigersatz oder Motorverdichter
2329.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
Anforderungen im Hinblick auf brennbare Kältemittel
EN 60335-x-xx erfordert zusätzliche Ertüchtigung der Produkte
EN 60335-2-24 und EN 60335-2-89 nehmen Bezug zur Ex-Schutznorm IEC/EN 60079-15:
• Betriebsmittel der Zündschutzart „n“
• Zündschutzmethode „nA“
keine Funken im Inneren und keine un-
zulässig hohen Oberflächentemperaturen
2429.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG Quelle: CEAG – Grundlagen Explosionsschutz.
URL: https://www.gfd-katalog.com/master/media/MKK/media/25/252128_INFORMATION.PDF
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
2529.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Eine Anlage
mit R290? Da benötige
ich doch EX-
Ventilatoren?!
Füllmenge der Anlage mit A3-Kältemittel < 150g?
Ventilator konform zu EN60335-2-24,
EN60335-2-80 und EN60335-2-89 ?
Ja Nein
Nein
Ja
Kein notwendig
(zukünftig < 500g)
Füllmenge > 150 g ESM Ex-Baureihe (ATEX)
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
EX
-Ken
nzei
chnu
ng
Gru
ppe
Ger
ätek
ateg
orie
Zün
dsch
utza
rten
Exp
losi
onsg
rupp
e
Tem
pera
turk
lass
en
Ger
ätes
chut
zniv
eau
Auftreten von Gasen, Nebel, Dämpfen
(z.B. Ammoniak, Methan, Ethan, Propan,
Stadtgas, Acrylnitril, Ethylalkohol,
Schwefelwasserstoff, Ethylether, Acetaldehyd)
Zone 2
eher nicht, selten
Zone 1
gelegentlich
Zone 0
ständig, häufig
Benötigte Kundenvorgabe
II 3G Ex nA IIA T4 Gc
T1
T2
T3
entspr. Zone 2
entspricht Zone 0
2G
1G
IIB
IIC
Gb
Ga
T5
T6
Ex-Kennzeichnung der ebm-papst Ventilatoren nach ATEX und EN 60079-0:
Benötigte Kundenvorgabe
nic
ht
verf
üg
bar
G (
Gas
)E
x-S
chut
z
Ex-geschützter ESM-Ventilatoren zum
Einsatz bei brennbaren Gasen in Zone 2
II 3G Ex nA IIA T4 Gc (-30°C ≤ TA ≤ +35°C) X
2629.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Axial-Baureihe HyBlade® ATEX (gemäß EN 60079-0)
Ventilatoren für Anlagen mit brennbaren Kältemitteln
=
Daten und Fakten
Geeignet für Zone 1
Baugrößen 630 – 990
Volumenstrom bis 33.000 m³/h
Basierend auf HyBlade®-Produktreihe
3 kW GreenTech EC-Motor
2729.11.2019 Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
ebm-papst
Mulfingen GmbH & Co. KG
Ansprechpartner
Nico Timmermann
Bachmühle 2
74673 Mulfingen
29.11.2019 28Fachforum Kältetechnik 2019 - Nico Timmermann für ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG