DE102020213419A1 - Ventilator zum Bestimmen eines durch den Ventilator bewegten Medienstroms und entsprechendes Verfahren - Google Patents

Abstract

Ein Ventilator zum Bestimmen eines durch den Ventilator bewegten Medienstroms, umfassend einen Elektromotor und ein durch den Elektromotor angetriebenes Laufrad, wobei das Laufrad ein gasförmiges Medium in einem Medienstrom von einer Zuströmseite zu einer Abströmseite bewegt, wobei der Medienstrom auf der Zuströmseite von einem Zuströmraum über eine Einströmdüse zum Laufrad gelangt, wobei ein Drucksensorsystem, ein Drehzahlermittlungssystem und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, wobei das Drucksensorsystem dazu ausgebildet ist, einen Ist-Wirkdruck (ΔpD) der Einströmdüse zu ermitteln, wobei das Drehzahlermittlungssystem dazu ausgebildet ist, eine Ist-Drehzahl des Laufrads zu ermitteln, und wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Ist-Wirkdruck (ΔpD), der Ist-Drehzahl (n) und mindestens einer ventilatorabhängigen Kalibriergröße des Ventilators einen Massenstrom und/oder einen Fördervolumenstrom (Qv) des Mediums zu bestimmen. Des Weiteren ist ein entsprechendes Verfahren angegeben.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Ventilator zum Bestimmen eines durch den Ventilator bewegten Medienstroms.
• Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen eines Medienstroms, der von einem Ventilator bewegt wird.
• Ein Ventilator besteht in typischer Weise aus einem Elektromotor und einem durch diesen Elektromotor angetriebenen Laufrad. Der Elektromotor weist einen Stator und einen relativ zu dem Stator drehbar gelagerten Rotor auf. Der Rotor ist mit dem Laufrad gekoppelt.
• Während des Betriebs fördert der Ventilator einen Luftstrom - nachfolgend auch allgemein als Medienstrom bezeichnet - von der Zuströmseite (meist) durch eine Einströmdüse (auch Einlaufdüse genannt) und durch das Laufrad auf eine Abströmseite. Beim Betrieb von Ventilatoren ist die Kenntnis des aktuellen Fördervolumenstroms oft wünschenswert. Die Kenntnis um den Fördervolumenstrom lässt sich vorteilhaft nutzen. Zum Beispiel lässt sich darauf basierend eine Drehzahlregelung realisieren, die den aktuellen Fördervolumenstrom mit einer gewissen Toleranz stets auf einem vom Anwender vorgegebenen Sollwert hält. Des Weiteren kann damit auch indirekt der aktuelle Zustand einer lufttechnischen Anlage überwacht bzw. überprüft werden, beispielsweise der Vereisungszustand eines Wärmetauschers, der Zusetzungsgrad eines Filters oder kritische Klappenzustände.
• Ventilatorseitig lässt sich bei Kenntnis des Fördervolumenstroms der Betriebszustand eines beispielsweise abrissanfälligen Ventilators überwachen. Es lässt sich feststellen, ob ein Ventilator in einem zulässigen Betriebsbereich betrieben wird, beispielsweise auch dahingehend, ob ein sogenannter Trommelläufer bei zu niedrigen Drücken arbeitet.
• Im laufenden Betrieb eines Ventilators, zum Beispiel bei Lüftungsanlagen (Air Handling Units) ist die Fördervolumenstrombestimmung über eine Düsenwirkdruckmessung bekannt.
• Als Düsenwirkdruck Δp_D (Wirkdruck der Einströmdüse) wird die Differenz eines statischen Druckes p_Zuströmraum in einem Zuströmraum, an den der Ventilator mit seiner Einströmdüse strömungstechnisch angeschlossen ist, und dem statischen Düsendruck p_{Einströmdüse}, vorzugsweise gemessen in der Nähe des engsten Durchströmquerschnittes, bezeichnet: $$\Delta p_D=p_{Zustr\ddot{o}mraum}-p_{Einstr\ddot{o}md\ddot{\text{u}}se}$$

  
• Sowohl der der statische Druck p_Zuströmraum im Zuströmraum als auch der statische Düsendruck p_{Einströmdüse} werden beim Wirkdruckmessverfahren zuströmseitig zum Laufrad des Ventilators erfasst.
• Der gesuchte Fördervolumenstrom Qv wird dann mittels einer Formel aus der Eingabevariable Δp_D und gegebenenfalls noch einem Wert für die aktuelle Fördermediendichte ρ_D bestimmt. Typisch ist die Verwendung einer Formel ähnlich $$Q_V=\sqrt{\frac{{\rho }_N}{{\rho }_D}}\cdot k\cdot \sqrt{\Delta p_D},$$

  

  wobei noch ρ_N eine Referenzdichte und kein Düsenwirkdruckkoeffizient ist, der von der genauen Kontur und Größe der Einströmdüse und auch von anderen geometrischen Faktoren wie beispielsweise dem verwendeten Laufrad abhängig sein kann. Dabei ist die genaue Form der Formel zunächst einmal sekundär. Wesentlich ist, dass als Eingabevariablen Δρ_D und allenfalls noch weitere Größen verwendet werden, die zur Bestimmung des Einflusses der aktuellen Fördermediendichte dienen. Der Wirkdruckkoeffizient der Einströmdüse (Düsenwirkdruckkoeffizient) k muss im Vorfeld des Ventilatoreinsatzes beispielsweise experimentell oder durch Simulation bestimmt werden.
• Beim Verfahren nach dem Stand der Technik ist problematisch, dass immer nur ein konstanter Düsenwirkdruckkoeffizient k verwendet werden kann. In der Praxis wird ein mittlerer Düsenwirkdruckkoeffizient für den Ventilator verwendet. Dies führt zu einer Ungenauigkeit der Fördervolumenstrombestimmung in der Anwendung, die in vielen Fällen kaum tolerabel ist. Nachteilhaft ist somit die geringe Genauigkeit bzw. die relativ hohe Toleranz in Bezug auf den bestimmten Fördervolumenstrom, beispielsweise von 8% auf den Ist-Fördervolumenstrom. Die Ursache davon ist, dass ein gemittelter Düsenwirkdruckkoeffizient genutzt wird, der die Charakteristik bzw. Eigenschaften des jeweiligen Ventilators nicht ausreichend berücksichtigt.
• Des Weiteren ist aus der DE 197 26 547 A1 ein Verfahren zur Bestimmung des Betriebspunktes eines Ventilators bekannt, wobei die Bestimmung auf einer Düsenwirkdruckmessung basiert.
• Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Ventilator und ein Verfahren zum Bestimmen eines durch den Ventilator bewegten Medienstroms der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass ein Bestimmen eines Fördervolumenstroms und/oder eines Massenstroms eines Mediums verbessert ist, insbesondere im Hinblick auf die Genauigkeit der ermittelten Ergebnisse für einen aktuellen Fördervolumenstrom bzw. einen Ist-Fördervolumenstrom.
• Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist ein Ventilator zum Bestimmen eines durch den Ventilator bewegten Medienstroms mit einem Elektromotor und einem durch den Elektromotor angetriebenen Laufrad angegeben,
  wobei das Laufrad ein gasförmiges Medium in einem Medienstrom von einer Zuströmseite zu einer Abströmseite bewegt, wobei der Medienstrom auf der Zuströmseite von einem Zuströmraum über eine Einströmdüse zum Laufrad gelangt,
  wobei ein Drucksensorsystem, ein Drehzahlermittlungssystem und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist,
  wobei das Drucksensorsystem dazu ausgebildet ist, einen Ist-Wirkdruck der Einströmdüse zu ermitteln,
  wobei das Drehzahlermittlungssystem dazu ausgebildet ist, eine Ist-Drehzahl des Laufrads zu ermitteln, und
  wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Ist-Wirkdruck, der Ist-Drehzahl und mindestens einer ventilatorabhängigen Kalibriergröße, insbesondere einem Wirkdruckkoeffizienten (k) und/oder einem Wirkdruckkoeffizientenverlauf (k(Qv), k(.), k(φ)), des Ventilators einen Massenstrom und/oder einen Fördervolumenstrom des Mediums zu bestimmen.
• Die voranstehende Aufgabe ist des Weiteren durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. Danach ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Medienstroms, der von einem Ventilator bewegt wird angegeben, wobei der Ventilator einen Elektromotor und ein durch den Elektromotor angetriebenes Laufrad umfasst, wobei das Laufrad ein gasförmiges Medium in einem Medienstrom von einer Zuströmseite zu einer Abströmseite bewegt, wobei der Medienstrom auf der Zuströmseite von einem Zuströmraum über eine Einströmdüse zum Laufrad gelangt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
• - Ermitteln eines Ist-Wirkdrucks (Δp_D) der Einströmdüse,
• - Ermitteln einer Ist-Drehzahl des Laufrads, und
• - Bestimmen eines Massenstroms und/oder eines Fördervolumenstroms des Medienstroms basierend auf dem Ist-Wirkdruck, der Ist-Drehzahl und mindestens einer ventilatorabhängigen Kalibriergröße, insbesondere einem Wirkdruckkoeffizienten (k) und/oder einem Wirkdruckkoeffizientenverlauf (k(Qv), k(.), k(cp)), des Ventilators.
• In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass im Rahmen des Wirkdruckverfahrens der Wirkdruckkoeffizient (k) kaum als konstant betrachtet werden kann, da er in Abhängigkeit des Fördervolumenstroms und der (Ventilator-) Drehzahl signifikant variabel ist. Es ist somit erkannt worden, dass bei einem Verfahren, insbesondere nach dem Stand der Technik, bei dem immer jeweils nur ein konstanter Düsenwirkdruckkoeffizient k verwendet wird (in der Praxis wird ein mittlerer Düsenwirkdruckkoeffizient für den Ventilator verwendet) zu unpräzise ist. Dies führt nämlich zu einer Ungenauigkeit der Fördervolumenstrombestimmung in der Anwendung, die in vielen Fällen nicht tolerabel ist. Hinzu können weitere Ungenauigkeiten kommen, nämlich infolge von einbauabhängigen, asymmetrischen Zuströmbedingungen, von Fehlern bei der Bestimmung des Dichteeinflusses oder bei der Messung des Düsenwirkdrucks ΔP_D. Erfindungsgemäß werden daher die in Bezug auf den Ventilatorantrieb externe Größe wie der Wirkdruck Δp_D der Einstromdüse und ggf. die Fördermediendichte ρ_D mit weiteren Motorinformationen kombiniert, um eine wesentlich genauere Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv im laufenden Betrieb zu erreichen. Erfindungsgemäß wird zusätzlich die Ist-Drehzahl (aktuelle Drehzahl n) des Laufrads bzw. des Elektromotors des Ventilators berücksichtigt.
• Der Ventilator umfasst zunächst einen Elektromotor und ein durch den Elektromotor angetriebenes Laufrad. Das Laufrad bewegt dabei ein gasförmiges Medium in einem Medienstrom von einer Zuströmseite zu einer Abströmseite, wobei der Medienstrom auf der Zuströmseite von einem Zuströmraum über eine Einströmdüse zum Laufrad gelangt. Erfindungsgemäß ist ferner ein Drucksensorsystem, ein Drehzahlermittlungssystem und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist. Das Drucksensorsystem ist dazu ausgebildet, einen Ist-Wirkdruck Δp_D der Einströmdüse zu ermitteln.
• Das Drehzahlermittlungssystem ist dazu ausgebildet, die Drehzahl des Laufrads bzw. des Elektromotors zu ermitteln. Dieses Drehzahlermittlungssystem kann durch einen dedizierten Drehzahlsensor ausgebildet sein. Allerdings ist es auch - insbesondere bei elektronisch kommutierten Motoren (EC-Motor) - möglich, die aus der Motorelektronik vorhandenen Parameter zu nutzen. Meist wird die Drehzahl dort ohnehin für die Regelung benötigt und liegt somit bereits vor. In dieser Ausgestaltung kann das Drehzahlermittlungssystem auf diese bereits vorliegenden Werte erfindungsgemäß zurückgreifen.
• Die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, basierend auf dem ermittelten Ist-Wirkdruck der Einströmdüse, der ermittelten Ist-Drehzahl und mindestens einer ventilatorabhängigen Kalibriergröße des Ventilators einen Massenstrom und/oder einen Volumenstrom des Mediums (quantitativ) zu bestimmen. Beispielsweise kann die ventilatorabhängige Kalibriergröße einen Wirkdruckkoeffzienten und/oder einen Wirkdruckkoeffizientenverlauf umfassen. Der Wirkdruckkoeffizient (auch als Düsenbeiwert bezeichnet) ist ein Faktor für spezifischen Düseneigenschaften der Einströmdüse. Indem nun auch eine zusätzliche Berücksichtigung der Ist-Drehzahl erfolgt, kann in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl eine Korrektur der Kalibriergröße bzw. des Wirkdruckkoeffizienten im Rahmen der Bestimmung des Fördervolumenstroms bzw. des Massenstroms vorgenommen werden, so dass ein präziseres Ergebnis erreichbar ist.
• Durch die erfindungsgemäße Einbeziehung der Ist-Drehzahl wird die Genauigkeit bei der Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv signifikant erhöht. Durch die Ist-Drehzahl kann im Rahmen der Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv und/oder des Massenstroms in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl eine Anpassung der Kalibriergröße bzw. des Wirkdruckkoeffizienten der Einströmdüse vorgenommen werden, wodurch ein besseres Ergebnis für den Fördervolumenstroms Qv und/oder des Massenstroms erzielt werden kann.
• Es kann eine quantitative Aussage über den Massenstrom und/oder den Volumenstrom getroffen werden. Dies bedeutet, dass ein quantitatives Bestimmen des Massenstroms und/oder des Volumenstroms möglich ist.
• Damit entsteht insgesamt ein Ventilator, bei dem ein Volumenstrom bzw. ein Massenstrom des durch den Ventilator bewegten Mediums bestimmt werden kann, ohne dass umfangreiche Installationsmaßnahmen notwendig wären. Vielmehr sind die notwendige Sensorik und die notwendigen Einheiten bereits werkseitig in den Ventilator integrierbar, sodass am Einsatzort des Ventilators lediglich der Ventilator eingebaut und in Betrieb genommen werden muss.
• Prinzipiell ist auch unerheblich, welches Medium durch den erfindungsgemäßen Ventilator gefördert wird. Der Ventilator kann verschiedenste gasförmige Medien bewegen, wobei der Ventilator vorzugsweise zur Förderung von Luft verwendet wird.
• Dabei ist es letztendlich auch unerheblich, in welchem Einsatzszenario der Ventilator eingesetzt wird. Wesentlich ist, dass der Ventilator ein gasförmiges Medium bewegt. Für welchen Zweck dies geschieht, ist jedoch zweitrangig. So kann der Ventilator in einem Klimakasten die Oberfläche eines Wärmetauschers kühlen oder zur Be- oder Entlüftung eines Gebäudes oder eines Raumes dienen, um lediglich einige Anwendungen beispielhaft zu nennen.
• Des Weiteren ist der Ventilator in vorteilhafter Weise als Axialventilator oder als rückwärts gekrümmter Radialventilator ausgebildet.
• In vorteilhafter Weise kann als Ist-Wirkdruck der Einströmdüse eine Ist-Druckdifferenz zwischen einem (statischen) Druck p_Zuströmraum, der in dem Zuströmraum vor der Einströmdüse herrscht, und einem (statischen) Druck p_{Einströmdüse}, der in der Einströmdüse herrscht, ermittelt werden. Damit kann der aktuelle Wirkdruck der Einstromdüse, also der Düsenwirkdruck, für die Bestimmung des Fördervolumenstroms bzw. des Massenstroms effektiv ermittelt werden. Der Zuströmraum ist zweckmäßigerweise ein Bereich, an den der Ventilator mit seiner Einströmdüse strömungstechnisch angeschlossen ist. Besonders vorteilhaft wird der statische Druck in der Einströmdüse in einem Bereich nahe des Ortes der stärksten Einschnürung (geringste, freie Düsenquerschnittsfläche) der Einströmdüse ermittelt bzw. gemessen. Somit lässt sich eine Druckdifferenz ermitteln, die sich zur Düsenwirkdruckbestimmung vorteilhaft eignet. Demnach werden beim Wirkdruckverfahren beide Drücke in Bereichen detektiert, die in Strömungsrichtung zuströmseitig zum Laufrad angeordnet bzw., ausgebildet sind.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Drucksensorsystem einen ersten und einen zweiten Absolutdrucksensor umfassen, wobei der erste Absolutdrucksensor einen Druck p_Zuströmraum in dem Zuströmraum - vor der Einströmdüse - und der zweite Absolutdrucksensor einen Druck p_{Einströmdüse} in der Einströmdöse misst.
• Der erste Absolutdrucksensor misst also einen Druck, der in dem Zuströmraum herrscht, und der zweite Absolutdrucksensor einen Druck, der in der Einströmdüse herrscht. Idealerweise kann für das Wirkdruckverfahren in der Einströmdüse in einem Bereich am Ort der stärksten Einschnürung (geringste, freie Düsenquerschnittsfläche) der Einströmdüse der statische Druck gemessen werden. Die Absolutdrucksensoren können dabei durch verschiedenste, aus der Praxis bekannte Sensoren implementiert sein. Wichtig ist lediglich, dass die Absolutdrucksensoren zur Messung des jeweils vorliegenden gasförmigen Mediums geeignet sind und für das Messen des jeweils vorliegenden Drucks empfindlich genug sind. Diese Anforderung ist jedoch einfach zu meistern.
• In vorteilhafter Weise kann das Drucksensorsystem einen Differenzdrucksensor umfassen, wobei eine erste Sensorfläche des Differenzdrucksensors mit einem Druck (p_Zuströmraum) in dem Zuströmraum und eine zweite Sensorfläche des Differenzdrucksensors mit einem Druck (p_{Einströmdüse}) in der Einströmdüse beaufschlagt ist. Demnach kann Drucksensorsystem einen Differenzdrucksensor umfassen, der eine erste Sensorfläche und eine zweite Sensorfläche aufweist. Der Differenzdrucksensor erzeugt dann ein Sensorsignal, das von der Differenz der Drücke an der ersten Sensorfläche und an der zweiten Sensorfläche abhängt. Auf diese Weise muss die Ist-Druckdifferenz bzw. der Ist-Wirkdruck nicht aus gemessenen Absolutwerten berechnet werden, sondern liegt vielmehr unmittelbar vor. Bei dem derart ausgebildeten Drucksensorsystem ist die erste Sensorfläche des Differenzdrucksensors mit einem Druck in einem ersten Bereich, also dem Zuströmraum, beaufschlagt und die zweite Sensorfläche des Differenzdrucksensors mit einem Druck in dem zweiten Bereich, also in der Einströmdüse. Dabei kann - ebenso wie bei der Ausgestaltung mit zwei Absolutdrucksensoren - die Sensorfläche in direktem Kontakt mit dem jeweiligen Bereich stehen oder ein Schlauch oder ein Luftkanal kann die jeweilige Sensorfläche druckmäßig mit dem zugeordneten Bereich verbinden. Geeignete Differenzdrucksensoren sind aus der Praxis hinlänglich bekannt.
• In vorteilhafter Weise kann ein Speicher vorgesehen sein, wobei in dem Speicher eine oder mehrere ventilatorabhängige Kalibriergrößen zur Bestimmung des Volumen- oder Massenstroms abgespeichert werden. Beispielsweise sind für mehrere vorgegebene Drehzahlen n jeweils ein Wirkdruckkoeffizientenverlauf k(Qv) als Funktion von einem Fördervolumenstrom Qv ist. Somit sind für mehrere Drehzahlen n der Düsenwirkdruckkoeffizientenverlauf k(Qv) abgespeichert. Für Zwischendrehzahlen kann er dann im Weiteren interpoliert werden. Im Rahmen einer Einbeziehung der Ist-Drehzahl des Ventilators kann nun eine leicht verständliche Vorgehensweise angegeben werden, die die Genauigkeit bei der Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv signifikant erhöht. Ein möglicher Algorithmus könnte folgendermaßen iterativ ablaufen: Bestimmung eines ersten Schätzwertes für den Fördervolumenstrom Qv mit einem gemittelten Wirkkoeffizienten k, zum Beispiel wie dies bereits gemäß Stand der Technik möglich ist. Dann erfolgt ein Auslesen eines neuen Werts für den Wirkkoeffizienten k bei der Ist-Drehzahl n und dem ersten Schätzwert für den Fördervolumenstrom Qv. Bestimmung eines neuen, besseren Schätzwertes für den Fördervolumenstrom Qv. unter Verwendung des neuen, korrigierten Werts für den Wirkdruckkoeffizienten. Bei Bedarf kann die Iteration noch wiederholt werden. In der Regel genügt eine Iteration zur Erzielung einer signifikanten Verbesserung der Genauigkeit des im Ventilatorbetrieb bestimmten Fördervolumenstroms Qv im Vergleich zur einer Methode nach dem Stand der Technik bzw. bei einem Verfahren, das die Ist-Drehzahl zur Korrektur des Wirkdruckkoeffizienten nicht berücksichtigt.
• In weiter vorteilhafter Weise kann ein Speicher vorgesehen sein, wobei in dem Speicher ein Wirkdruckkoeffizientenverlauf k(cp) als Funktion von einer Lieferzahl φ abgespeichert ist. Die Lieferzahl φ kann dabei eine Funktion von einem Fördervolumenstrom Qv, einer Drehzahl n und einem geometrischen Referenzlängenmaß sein. Hier wird berücksichtigt, dass im Rahmen der Messgenauigkeit die Kurven der Wirkdruckkoeffizientenverläufe als Funktion von dimensionslosen, den Ventilatorbetriebspunkt charakterisierenden Kenngrößen wie beispielsweise die Lieferzahl φ für zwei unterschiedliche Drehzahlen n zusammenfallen. Allgemeiner gesprochen werden die Verläufe der Düsenwirkdruckkoeffizienten k als Funktion der Lieferzahl φ bzw. einer anderen den Ventilatorbetriebspunkt charakterisierenden dimensionslosen Kenngröße im Wesentlichen drehzahlunabhängig. Somit kann zur Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv im Ventilatorbetrieb nur ein Funktionsverlauf für den Düsenwirkdruckkoeffizienten k auf dem Ventilator bzw. dem alternativen Fördervolumenstrom bestimmenden Rechenalgorithmus abgespeichert werden, nämlich beispielsweise die Funktion k(cp). Funktionen bzw. Approximationen davon können dabei auf verschiedene Weisen abgespeichert werden, beispielsweise mit Hilfe von Stützwerten oder Koeffizienten von Basisfunktionen. Demnach könnte dann aus einem Schätzwert für den Fördervolumenstrom Qv und der Drehzahl n eine Lieferzahl φ berechnet werden, mit welcher dann ein verbesserter Wert für k sowie ein verbesserten Wert für Qv erzeugbar ist. Ggf. kann iterativ so fortfahren werden, um die Genauigkeit der Ergebnisse weiter zu erhöhen.
• In vorteilhafter Weise kann die Auswerteeinheit kommunizierend mit dem Speicher verbunden sein, sodass die Auswerteeinheit bei der Bestimmung eines Volumenstroms und/oder eines Massenstroms eines Mediums auf ein oder mehrere auf dem Speicher abgelegte Verläufe von ventilatorabhängigen Kalibriergrößen, beispielsweise Wirkdruckkoeffizienten, zugreifen kann. Der Speicher kann zusätzlich durch die Auswerteeinheit dazu genutzt werden, um ermittelte Werte der Volumenströme und/oder Masseströme des Mediums, erhaltene Ist-Drehzahlen, bestimmte/erhaltene Ist-Wirkdrücke und/oder weitere während des Betriebs des Ventilators entstehende Werte abzulegen. Dabei ist der Speicher vorzugsweise durch einen nicht-flüchtigen Speicher ausgebildet, der auch nach Ausbleiben einer Spannungsversorgung gespeicherte Werte behält. Dieser Speicher kann auf verschiedenste Weise gebildet sein. Beispielhaft sei auf die Verwendung eines Flash-Speichers, eines EEPROMs (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory), eines NVRAMs (Nonvolatile Random Access Memory) oder eines anderen Halbleiterspeichers verwiesen.
• In vorteilhafter Weise kann bei der Bestimmung des Massenstroms und/oder des Fördervolumenstroms für einen Wirkdruckkoeffizienten ein Wert verwendet werden, der auf der Ist-Drehzahl des Laufrads bzw. des Elektromotors beruht. Dabei kann für den Wirkdruckkoeffizienten ein Wert verwendet werden, der in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl n des Laufrads bzw. des Elektromotors bestimmt wird, nämlich dergestalt, dass unter Zugrundelegung der Ist-Drehzahl der Wert des Wirkdruckkoeffizienten anhand eines oder mehrerer abgespeicherter Wirkdruckkoeffizientenverläufe ermittelt wird. Somit lassen sich bei der quantitativen Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms bzw. des Massenstroms präzisere Ergebnisse erreichen.
• In weiter vorteilhafter Weise kann die Auswerteeinheit ferner dazu ausgebildet sein, zunächst über einen vorgegebenen, vorzugsweise gemittelten, ersten Wert für den Wirkdruckkoeffizienten k einen ersten Schätzwert für den Massenstrom und/oder den Fördervolumenstrom zu bestimmen, wobei anhand des ersten Schätzwerts und der Ist-Drehzahl ein zweiter Wert für den Wirkdruckkoeffizienten k bestimmbar ist, und wobei anhand des zweiten Werts für den Wirkdruckkoeffizienten k ein zweiter - entsprechend aktualisierter - Schätzwert für den Massenstrom und/oder den Fördervolumenstrom bestimmbar ist. Somit lassen sich bei der quantitativen Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms bzw. des Massenstroms präzisere Ergebnisse erreichen.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Bestimmung des Massenstroms und/oder des Fördervolumenstroms im laufenden Betrieb neben der Ist-Drehzahl ein weiterer Ist-Parameter des Elektromotors verwendet werden. Zum Beispiel kann in vorteilhafter Weise als weiterer Ist-Parameter des Elektromotors der Motorstrom I_motor verwendet werden. Somit kann bei der Bestimmung des Massenstroms und/oder des Fördervolumenstroms im laufenden Betrieb für den Wirkdruckkoeffizienten ein Wert verwendet werden, der auf Ist-Drehzahl und zusätzlich auf einem weiteren elektrischen Motorparameter des Elektromotors beruht, nämlich dem Motorstrom I_Motor des Elektromotors. Somit lassen sich bei der quantitativen Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms bzw. des Massenstroms auf einfache und effiziente Weise präzisere Ergebnisse erreichen.
• Für das Ermitteln eines Volumenstroms des Mediums ist ein Dichtewert, der die Dichte des beförderten Mediums angibt, erforderlich. In einer Ausgestaltung kann dieser Wert abgeschätzt oder durch eine übergeordnete Steuereinheit an die Auswerteeinheit übergeben werden. In einer anderen Ausgestaltung weist der Ventilator einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtesensor auf, wobei der Temperatursensor eine Temperatur des durch den Ventilator bewegten Mediums und der Feuchtesensor ein Feuchtegehalt des durch den Ventilator bewegten Mediums misst. Die durch den Temperatursensor und/oder den Feuchtesensor gewonnenen Messwerte können dann der Auswerteinheit zur Ermittlung der Dichte des Mediums übergeben werden. Da die Dichte eines gasförmigen Mediums im Wesentlichen von der Feuchte und der Temperatur des Mediums abhängt, kann auf diese Weise die Dichte des Mediums relativ genau bestimmt werden. Entsprechend kann die Auswerteeinheit zusätzlich dazu ausgebildet sein, basierend auf den erhaltenen Messwerten eine Dichte des Mediums zu bestimmen. Somit kann in vorteilhafter Weise die Auswerteeinheit zur Bestimmung des Massenstroms und/oder des Fördervolumenstroms eine Ist-Temperatur, einen Ist-Feuchtegehalt und/oder eine Ist-Mediendichte des Mediums berücksichtigen.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Ventilator eine Kommunikationseinheit umfassen, mittels der durch die Auswerteeinheit bestimmte Werte für den Volumenstrom und/oder den Massenstrom zu einer Managementeinheit und/oder einer übergeordneten Regeleinheit kommunizierbar sind. Die Kommunikationseinheit kann auf verschiedenste Weise ausgebildet sein und es können verschiedenste Kommunikationsstandards und -technologien für eine Datenübertragung von und zu dieser Kommunikationseinheit eingesetzt werden. Digitale Übertragungstechniken können ebenso genutzt werden wie analoge. Die Übertragung kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Es lassen sich parallele oder serielle Übertragungsschnittstellen nutzen. Die Übertragung kann paketiert oder in Direktverbindungen erfolgen. Lediglich beispielhaft, jedoch nicht auf diese beschränkt, sei auf die Verwendung von Bluetooth, Bluetooth LE (Low Energy), NFC (Near Field Communication), Ethernet, RS485, Modbus, Profibus, CAN-Bus oder USB (Universal Serial Bus) verwiesen.
• Wenn die Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit einer Managementeinheit genutzt wird, kann die Managementeinheit verschiedentlich aufgebaut sein und genutzt werden. So ist denkbar, dass die Managementeinheit Informationswerte über das bewegte Medium speichert und diese beispielsweise im Rahmen eines Industrie 4.0 Umfelds zur Verfügung stellt. Die Managementeinheit kann alternativ oder zusätzlich auch dazu ausgebildet sein, Sollwertvorgaben und/oder Dichtewerte des bewegten Mediums an den Ventilator zu senden. Die Managementeinheit kann dann zusammen mit dem Ventilator ein System bilden.
• Wenn die Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit einer übergeordneten Regeleinheit genutzt wird, kann diese Regeleinheit ein System mit dem Ventilator bilden und den Ventilator beispielsweise auf eine vorgegebene Sollfördermenge (Massenstrom, Volumenstrom) regeln.
• In vorteilhafter Weise kann bei dem Ventilator auf der Zuströmseite vor der Einströmdüse eine Einrichtung zur Vergleichmäßigung der Zuströmung, insbesondere ein Zuströmgitter, angeordnet bzw. angebracht sein. Somit kann bei einer turbulenten Zuströmung oder einer asymmetrischen Zuströmung die Genauigkeit bei der Bestimmung des Fördervolumenstroms bzw. des Massenstroms weiter erhöht werden.
• Der Elektromotor des Ventilators kann auf verschiedentliche Weise ausgebildet sein. Synchronmotoren lassen sich ebenso einsetzen wie Asynchronmotoren oder Gleichstrommotoren. Vorzugsweise ist der Elektromotor als elektronisch kommutierter Motor (EC-Motor) ausgebildet. Ganz besonders bevorzugter Weise ist der Elektromotor als Außenläufermotor ausgestaltet.
• Im Rahmen von vorteilhaften Ausgestaltungen der kann der Nutzer bzw. ein übergeordnetes System den ermittelten Fördervolumenstrom auslesen und zur Steuerung des Ventilators oder zur Steuerung einer kompletten lufttechnischen Anlage nutzen. Auch ist es denkbar, den so bestimmten Fördervolumenstrom zur Definition eines Zeitpunkts zur Wartung, Reinigung oder Enteisung der lufttechnischen Anlage bzw. einer oder mehrerer Komponenten einer solchen lufttechnischen Anlage zu nutzen.
• Des Weiteren kann - gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung - mit Hilfe der aktuellen Drehzahl, also der Ist-Drehzahl, zusätzlich zum Düsenwirkdruck eine Information über die aktuelle Lieferzahl gewonnen werden, die die Nutzung eines präziseren, lieferzahlabhängigen Düsenwirkdruckkoeffizienten ermöglicht, da nun nicht mehr ein über große Bereiche der Lieferzahl gemittelter Düsenwirkdruckkoeffizient genutzt werden muss. Es ist erkannt worden, dass bei kompakt gebauten Ventilatoren, bei denen das Laufrad bzw. die Flügel des Laufrads, relativ nahe am engsten Querschnitt der Einlaufdüse sind, insbesondere bei denen der Abstand der Flügelvorderkanten zur engsten Stelle der Einlaufdüse kleiner ist als 15% des größten Laufraddurchmessers, die Abhängigkeit, also die Variabilität, eines Düsenwirkdruckkoeffizienten k als Funktion der Lieferzahl φ oder einer anderen dimensionslosen, den Ventilatorbetriebspunkt charakterisierenden Kennzahl, besonders bedeutend und somit berücksichtigenswert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Volumenstroms bzw. des Massenstroms eines Ventilators und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen sind also besonders vorteilhaft für kompakt gebaute Ventilatoren bzw. für Ventilatoren mit großer Variation eines Düsenwirkdruckkoeffizienten k über einen relevanten Betriebsbereich, um beispielsweise mehr als 5%.
• Weiter kann mit Hilfe der mit Hilfe des Düsenwirkdrucks abgeschätzten Lieferzahl die Zweideutigkeit aufgelöst werden, die, bei konstanter Drehzahl, beim Mapping vom einfach messbaren Motorstrom, der bei einem Ventilator in guter Näherung proportional zum Antriebsmoment ist, auf eine Lieferzahl gegeben ist. Somit kann der Fördervolumenstrom mit Hilfe des Motorstroms bestimmt bzw. die Genauigkeit noch weiter erhöht werden.
• In vorteilhafter Weise ist denkbar, dass sich der Ventilator mit dem bestimmten Fördervolumenstrom selbst steuern könnte. So ist beispielsweise eine Drehzahlsteuerung als Funktion des aktuell bestimmten Fördervolumenstroms möglich.
• Auch ist es im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung denkbar, dass der Fördervolumenstrom von einem Nutzer oder einem übergeordneten System auslesbar ist, so dass der Nutzer oder das übergeordnete System die Ventilatordrehzahl oder die lufttechnische Anlage basierend auf dieser Information steuern oder sonst wie beeinflussen kann.
• Die Information des Fördervolumenstroms bzw. des zeitlichen Verlaufs des Fördervolumenstroms im Ventilatorbetrieb könnte auch abgespeichert und/oder an den Nutzer oder an den Ventilatorhersteller übermittelt werden, um weitere Optimierungen durchführen zu können. Dies kann bei der grundsätzlichen Auswahl des Ventilators oder bei der Designoptimierung bzw. technischen Optimierung des Ventilators hilfreich sein.
• Die Berechnung des Fördervolumenstroms Qv (sowie ggf. dessen Weiterverwertung beispielsweise in Form einer Motordrehzahlregelung) aus dem aktuellen Düsenwirkdruck, der aktuellen Motordrehzahl und ggf. weiteren Motorinformationen kann - im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung - in einer Motorsteuerelektronik integriert sein, oder in ein separates Steuermodul implementiert sein. Dieses kann entweder dem Ventilator zugeordnet sein oder einem übergeordneten System wie beispielsweise einem Klimagerät, einem Lüftungsgerät oder ähnlichem. Wesentlich ist, dass dort alle benötigten Eingabeinformationen zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise elektronisch analog oder digital, über Funk (Bluetooth, WLAN, etc.), oder, was den Düsenwirkdruck betrifft, auch über Druckleitungen.
• Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
• 1 in perspektivischer Ansicht von der Abströmseite einen Ventilator mit einer Einrichtung zur Entnahme des Düsenwirkdrucks in der Einströmdüse gemäß Stand der Technik,
• 2 ein Diagramm im Rahmen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem für einen Ventilator bei einer vorgegebenen Fördermediendichte für zwei Drehzahlen zwei Verläufe von Düsenwirkdruckkoeffizienten k jeweils als Funktion eines Fördervolumenstroms Qv dargestellt sind,
• 3 ein Diagramm im Rahmen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem für einen Ventilator für zwei Drehzahlen die zwei Verläufe von Düsenwirkdruckkoeffizienten k aus 2 jeweils als Funktion einer Lieferzahl φ dargestellt sind,
• 4 in perspektivischer Ansicht von der Abströmseite einen Ventilator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Einrichtungen zur Düsenwirkdruckbestimmung direkt in der Elektronik des Motors,
• 5 in perspektivischer Ansicht von der Zuströmseite den Ventilator gemäß 4, und
• 6 ein Diagramm, in dem für einen Ventilator bei einer vorgegebenen Fördermediendichte für zwei Drehzahlen zwei Verläufe von Düsenwirkdruckkoeffizienten k sowie zwei Verläufe des Motormoments bezogen auf das Quadrat der Drehzahl jeweils als Funktion einer Lieferzahl φ dargestellt sind.
• 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht von der Abströmseite aus gesehen einen Ventilator 1' gemäß Stand der Technik, wobei der aktuelle Düsenwirkdruck Δp_D mit Hilfe mehrerer Druckentnahmestellen 2' bestimmt werden kann, welche über den Umfang einer Einströmdüse 5' in der Nähe deren engsten Querschnitts verteilt angeordnet sind. Der Ventilator 1' ist ein rückwärts gekrümmter Radialventilator mit einem Laufrad 3', bestehend aus einer Deckscheibe 8', einer Bodenscheibe 10' und dazwischen sich erstreckenden Flügeln 9'. Das Laufrad wird von einem Motor 4', hier einem Innenläufermotor mit einem aufgebauten Klemmkasten 18', angetrieben, mit dessen Rotorwelle es über eine Befestigungsvorrichtung 17' verbunden ist. Die Einströmdüse 5' ist hier einteilig in eine Düsenplatte 29' integriert, die mit dem Motor 4' statorseits über eine Aufhängung 13', bestehend aus Tragblechen 16', Tragschienen 15' sowie einem Motortragblock 14', verbunden ist. Die Deckscheibe 8' des Laufrads 3' weist eine innere Öffnung auf, in welche die Einströmdüse 5' hineinragt. Im Betrieb des Ventilators wird das Fördermedium von der Düsenplatte 29' her in die Einströmdüse 5' eingesaugt, strömt ins Laufrad 3' und wird von den Flügeln 9' infolge deren Rotationsbewegung radial nach außen gefördert.
• Als Düsenwirkdruck Δp_D wird die Differenz eines statischen Druckes p_Zuströmraum in einem Zuströmraum, an den der Ventilator 1' mit seiner Einströmdüse 5' strömungstechnisch angeschlossen ist, und dem statischen Düsendruck p_{Einströmdüse}, gemessen in der Nähe des engsten Durchströmquerschnittes, bezeichnet: $$\Delta p_D=p_{Zustr\ddot{o}mraum}-p_{Einstr\ddot{o}md\ddot{\text{u}}se}$$

  
• Die Druckdifferenz Δp_D, also der Düsenwirkdruck, wird typischerweise mittels eines Differenzdrucksensors bestimmt, der über Schlauchleitungen oder ähnlichem mit den statischen Druckniveaus der zu betrachtenden Stellen verbunden sein muss. Der statische Druck p_Zuströmraum im Zuströmraum muss an einer geeigneten Stelle entnommen werden, an der möglichst niedrige Strömungsgeschwindigkeiten vorherrschen. Der statische Düsendruck p_{Einströmdüse} wird üblicherweise in der Nähe der engsten Stelle der Einströmdüse 5' entnommen. Beim in 1 dargestellten Ventilator geschieht dies über mehrere in diesem Bereich über die Umfangsrichtung verteilte Düsendruckentnahmestellen 2', die über eine Ringleitung 6', die radial außerhalb des Durchströmbereichs der Einströmdüse 5' um diese herum verläuft, miteinander verbunden sind. An einer Anschlussstelle 7' in der Ringleitung 6' kann dann mit einem weiteren Schlauch oder dergleichen der Differenzdrucksensor verbunden werden. Der Düsendruck p_{Einströmdüse} kann beispielsweise auch nur über eine Entnahmestelle entnommen werden, wovon aber die Genauigkeit vor allem bei asymmetrischen Zuströmverhältnissen stark beeinträchtigt werden kann. Der gesuchte Fördervolumenstrom Qv wird dann mittels einer Formel aus der Eingabevariable Δp_D und gegebenenfalls noch einem Wert für die aktuelle Fördermediendichte ρ_D bestimmt. Typisch ist die Verwendung einer Formel ähnlich $$Q_V=\sqrt{\frac{{\rho }_N}{{\rho }_D}}\cdot k\cdot \sqrt{\Delta p_D},$$

  

  wobei noch ρ_N eine Referenzdichte und kein Düsenwirkdruckkoeffizient ist, der von der genauen Kontur und Größe der Einströmdüse und auch von anderen geometrischen Faktoren wie beispielsweise dem verwendeten Laufrad abhängig sein kann. Dabei ist die genaue Form der Formel zunächst einmal sekundär, wesentlich ist, dass als Eingabevariablen Δp_D und allenfalls noch weitere Größen verwendet werden, die zur Bestimmung des Einflusses der aktuellen Fördermediendichte dienen, beispielsweise können dies auch die Temperatur oder die Luftfeuchtigkeit sein. Der Düsenwirkdruckkoeffizient k muss im Vorfeld des Ventilatoreinsatzes beispielsweise experimentell oder durch Simulation bestimmt werden.
• 2 zeigt als Ergebnis einer präzisen experimentellen Messung den Düsenwirkdruckkoeffizienten k eines bestimmten, vorgegebenen Ventilators als Funktion des Fördervolumenstroms Qv für zwei Ventilatordrehzahlen n (n=1150 Umdrehungen pro Minute und n=1485 Umdrehungen pro Minute). Es handelt sich bei diesem Beispiel um die Messung eines Radialventilators ähnlich dem gemäß 1, der relativ kompakt gebaut ist und bei dem infolgedessen insbesondere die Vorderkanten der Flügel 9' des Laufrads 3' relativ nahe an der engsten Stelle der Einlaufdüse 5' und somit relativ nahe an den Druckentnahmestellen 2' liegen, insbesondere ist der kleinste Abstand der Flügel 9' zur engsten Stelle der Einlaufdüse 5' kleiner als 15% des größten Durchmessers des Laufrades 3° außen an der Deckscheibe 8'. Die Bestimmung von k erfolgte über die Formel $$Q_V=\sqrt{\frac{{\rho }_N}{{\rho }_D}}\cdot k\cdot \sqrt{\Delta p_D},$$

  

  wobei Qv, Δp_D und ρ_D für jeden Betriebspunkt messtechnisch erfasst wurden, ρ_N zu 1.2 kg/m³ (Normdichte) gesetzt und daraus k bestimmt wurde. Dabei fällt auf, dass k nicht konstant ist, sondern in Abhängigkeit des Fördervolumenstroms und der Drehzahl durchaus signifikant variabel, hier in einem Bereich von etwa 648 m³/h/Pa^0.5 bis über 680 m³/h/Pa^0.5. Besonders bei solchen kompakt gebauten Ventilatoren ist diese Variabilität hoch, um beispielsweise >5%. Bei einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik kann nun allerdings immer jeweils nur ein konstanter Düsenwirkdruckkoeffizient k verwendet werden, in der Praxis wird dann ein mittlerer Düsenwirkdruckkoeffizient für den Ventilator verwendet. Dies führt zu einer Ungenauigkeit der Fördervolumenstrombestimmung in der Anwendung, die in vielen Fällen nicht tolerabel ist. Dazu kommen weitere Ungenauigkeiten infolge von einbauabhängigen, asymmetrischen Zuströmbedingungen, von Fehlern bei der Bestimmung des Dichteeinflusses oder bei der Messung des Düsenwirkdrucks Δp_D.
• Einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liegt nun der Ansatz zugrunde, die in Bezug auf den Ventilatorantrieb externen Größen wie Δp_D und ρ_D mit Motorinformationen, welche vor allem bei elektronisch gesteuerten Antrieben vergleichsweise einfach verfügbar sind, zu komplementieren, um zu einer wesentlich genaueren Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv im laufenden Betrieb zu kommen. Als Motorinformationen kommen insbesondere die aktuelle Drehzahl n (d.h. die Ist-Drehzahl) und elektrische Daten des Motors wie insbesondere der aktuelle Motorstrom in Betracht. Die Bestimmung von Qv kann dann entweder ventilatorseits durchgeführt werden, dann ist insbesondere die Information des Düsenwirkdrucks Δp_D in irgendeiner Form auf den Ventilator zu transportieren und der Ventilator gibt dann Qv und/oder gegebenenfalls abgeleitete Größen über eine Schnittstelle aus und/oder regelt seine Drehzahl n abhängig von Qv. Oder kann die Bestimmung von Qv auch von einem dem Ventilator übergeordneten System durchgeführt werden; dann wiederum muss der Ventilator die benötigten Motorinformationen wie Drehzahl n, Motorstrom oder dergleichen über eine Schnittstelle an das übergeordnete System übergeben. Wird der Fördervolumenstrom Qv vorteilhaft auf dem Ventilator bestimmt, muss der Anwender des Ventilators keine eigenen Algorithmen und Formeln implementieren, sondern lediglich die Eingabevariablen wie den Düsenwirkdruck Δp_D übergeben und den Fördervolumenstrom Qv und/oder abgeleitete Größen auslesen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Ventilator den Düsenwirkdruck Δp_D ohne externen Sensorzugriff erfassen, d.h. alle benötigten Messstellen und Sensoren befinden sich dann komplett im Bereich des Ventilators und sind diesem zugeordnet.
• Anhand von 2 ergibt sich exemplarisch unter Einbeziehung der Drehzahl n eine leicht verständliche Vorgehensweise, die die Genauigkeit bei der Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv signifikant erhöht. Dazu ist für mehrere Drehzahlen n der Düsenwirkdruckkoeffizientenverlauf k(Qv), ähnlich den in 2 dargestellten Verläufen, abgespeichert; für Zwischendrehzahlen kann er dann im Weiteren interpoliert werden. Der Algorithmus kann folgendermaßen iterativ ablaufen:
• - Bestimmung eines ersten Schätzwertes für Qv mit einem gemittelten k (bis hierher zum Beispiel wie beim Stand der Technik);
• - Auslesen eines neuen Wertes für k bei der aktuellen Drehzahl n und dem Schätzwert für Qv,
• - Bestimmung eines neuen, besseren Schätzwertes für Qv.
• Bei Bedarf kann die Iteration wiederholt werden. In der Regel genügt bereits eine Iteration zur Erzielung einer signifikanten Verbesserung der Genauigkeit des im Ventilatorbetrieb bestimmten Fördervolumenstroms Qv im Vergleich zur Methode nach dem Stand der Technik, wonach die Ist-Drehzahl keine Berücksichtigung findet.
• Bei genauerer Betrachtung hängt die Schwankung von k in erster Linie vom betriebspunktbedingten Strömungsbild im Zuströmbereich des Ventilators ab. Das betriebspunktbedingte Strömungsbild ist beispielsweise durch die Lieferzahl φ charakterisiert. Die Lieferzahl φ ist eine Funktion des Fördervolumenstroms Qv, der Drehzahl n sowie eines geometrischen Referenzlängenmaßes, welches sich für einen bestimmten, konkreten Ventilator ohnehin nicht ändert. Trägt man nun für die Messdaten des der 2 zugrundeliegenden Ventilators den Düsenwirkdruckkoeffizienten k über der Lieferzahl φ auf, so ergibt sich eine Darstellung gemäß 3. Im Rahmen der Messgenauigkeit fallen nun die Kurven für die beiden Drehzahlen n zusammen, allgemeiner gesprochen werden die Verläufe der Düsenwirkdruckkoeffizienten k als Funktion der Lieferzahl φ im Wesentlichen drehzahlunabhängig. Dies kann man sich zunutze machen, und zur Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv im Ventilatorbetrieb - gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung - nur einen Funktionsverlauf für den Düsenwirkdruckkoeffizienten k auf dem Ventilator bzw. dem alternativen Fördervolumenstrom bestimmenden Rechenalgorithmus abspeichern, nämlich beispielsweise die Funktion k(φ). Funktionen bzw. Approximationen davon können dabei auf verschiedene Weisen abgespeichert werden, beispielsweise mit Hilfe von Stützwerten oder Koeffizienten von Basisfunktionen. Konkret kann dann aus einem Schätzwert für den Fördervolumenstrom Qv und der Ist-Drehzahl n eine Lieferzahl φ berechnet werden, mit welcher man dann einen verbesserten Wert für k sowie einen verbesserten Wert für Qv erzeugen kann, und ggf. iterativ so fortfahren.
• Die beschriebenen Algorithmen zur Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit unter Verwendung der Ventilatordrehzahl bzw. der Ist-Drehzahl n zusätzlich zum Düsenwirkdruck Δp_D sind nur beispielhaft und sollen darlegen, aufgrund welcher technischer und physikalischer Begebenheiten sich die Genauigkeit durch die Berücksichtigung der Drehzahl n substantiell verbessert. Dieselben Verbesserungen sind auch mit ganz anderen Algorithmen denkbar, beispielsweise der Verwendung von expliziten Funktionen mit auf den speziellen Ventilator kalibrierten Kalibriergrößen, die nicht zwingend genau die Wirkdruckkoeffizienten k sind. Entscheidend ist, dass zusätzlich zum aktuellen Düsenwirkdruck Δp_D die aktuelle Drehzahl n des Ventilators mit in die Berechnung einfließt. Implizit können dann auch solche beispielsweise explizite Verfahren den zuvor beschriebenen Sachverhalt berücksichtigen und die Genauigkeit der Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms Qv im Vergleich zum klassischen Wirkdruckverfahren (gemäß Stand der Technik, d.h. ohne Berücksichtigung der Drehzahl n) signifikant verbessern. Beispielsweise kann die Genauigkeit in einem relevanten Betriebsbereich derart gesteigert werden, dass eine Abweichung von 5%, vorteilhaft 2.5%, des aktuellen Ist-Fördervolumenstroms nicht überschritten wird.
• Zur Fördervolumenstrombestimmung im Betrieb benötigte Kurvenverläufe k(Qv), k(φ) und/oder die Koeffizienten von expliziten Funktionen Qv(Δp_D, n, ρ_D,...) und/oder andere ventilatorabhängige Kalibriergrößen können bei genauer Betrachtung auch von einer Installationsumgebung des Ventilators abhängig sein. Deshalb können solche Parameter bei einer vorteilhaften Ausführungsform auch auf eine bestimmte Installationsumgebung kalibriert werden, um eine noch bessere Genauigkeit des Verfahrens zu erzielen. Das bedeutet, modifizierte Parameter - Kurvenverläufe k(Qv), k(φ) oder auch die Koeffizienten von expliziten Funktionen Q_V(Δp_D, n, ρ_D ...) - werden in der Installationsumgebung oder einer vergleichbaren Umgebung bestimmt, abgespeichert und zur Fördervolumenstrombestimmung im Betrieb genutzt. Deshalb ist eine Flexibilität bei der Abspeicherung von solchen Kurvenverläufen und entsprechenden Parametern und Kalibriergrößen sehr vorteilhaft.
• In 4 ist in perspektivischer Ansicht von der Abströmseite aus gesehen ein Ventillator 1 mit Einrichtungen zur Düsenwirkdruck- und Fördervolumenstrombestimmung direkt in der Elektronik des Motors dargestellt. Der Ventilator 1 ist ähnlich dem Ventilator 1' gemäß 1 ein rückwärts gekrümmter Radialventilator mit einem Laufrad 3, bestehend aus einer Deckscheibe 8, einer Bodenscheibe 10 und dazwischen sich erstreckenden Flügeln 9. Das Laufrad 3 wird von einem Motor 4, hier einem Außenläufermotor, bestehend aus einem Rotor 11 und einem Stator 12, mit einer im Stator 12 integrierten Steuerelektronik 21, angetrieben. Die Einströmdüse 5 ist hier einteilig in eine Düsenplatte 29 integriert, welche mit dem Motor 4 bzw. dessen Stator 12 über eine Aufhängung 13, bestehend insbesondere aus Tragstreben 19, hier aus Rundmaterial gefertigt, und einem Motortragblech 20, verbunden ist. Die Deckscheibe 8 des Laufrads 3 weist eine innere Öffnung auf, in welche die Einströmdüse 5 hineinragt. Im Betrieb des Ventilators wird das Fördermedium von der Düsenplatte 29 her in die Einströmdüse 5 eingesaugt, strömt ins Laufrad 3 und wird von den Flügeln 9 infolge deren Rotationsbewegung radial nach außen gefördert. Ähnlich wie im beispielhaften Stand der Technik gemäß 1 sind Düsendruckentnahmestellen 2 und eine Ringleitung 6 zur Entnahme des Düsendrucks p_{Einströmdüse} vorgesehen. Eine Druckleitung 23 verbindet die Ringleitung 6 zur Düsendruckentnahme mit der Steuerelektronik 21 des Motors 4. Sie kann vorteilhaft an Tragstreben 19 angebunden oder sogar in diese integriert sein. Zusätzlich sind hier aber auch ventilatorseits Vorkehrungen zur Erfassung des Zuströmraumdruckes p_Zuströmraum vorgesehen. Radial relativ weit außen an der Düsenplatte 29, die noch Bestandteil des Ventilators ist, sind hier vier Entnahmestellen 25 für den zuströmraumseitigen Druck p_Zuströmraum vorgesehen. Deshalb radial weit außen, weil dort die Strömungsgeschwindigkeiten eher niedrig sind, was vorteilhaft für die Genauigkeit der Düsenwirkdruckbestimmung ist. Es sei allerdings bemerkt, dass die Methode auch bei eher geringen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der Entnahmestellen 25 für p_Zuströmraum mit hoher Genauigkeit funktionieren kann, da der Effekt von niedrigen Restgeschwindigkeiten in Kalibierfaktoren für die Verläufe der Düsenwirkdruckkoeffizienten oder dergleichen eingearbeitet werden kann. Auch die Entnahmestellen 25 für den Zuströmraumdruck p_Zuströmraum sind mit einer eigenen Ringleitung 22 verbunden, welche wiederum mit einer eigenen Druckleitung 24 mit der Elektronik 21 des Motors 4 verbunden ist. Auch diese Druckleitung 24 für p_Zuströmraum kann vorteilhaft an Tragstreben 19 befestigt sein.
• Insbesondere für die Druckleitung des Zuströmraumdrucks zum Motor 4 bietet sich eine zumindest teilweise Integration in Tragstreben 19, welche beispielsweise hohl sein können, an. In 4 ist allerdings die Ausführung separater Druckleitungen 23, 24 dargestellt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass auch nur eine Druckentnahmestelle jeweils für pzuströmraum und für p_{Einströmdüse} denkbar ist. Mehrere, insbesondere vier für jedes der beiden Druckniveaus, sind allerdings vorteilhaft für die Genauigkeit eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, vor allem bei eher asymmetrischen Zuströmverhältnissen.
• Bei einem Ventilator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in 4 beispielhaft dargestellt, kann nun der Wirkdruck der Einströmdüse (Düsenwirkdruck), also $$\Delta p_D=p_{Zustr\ddot{o}mraum}-p_{Einstromd\ddot{\text{u}}se}$$

  

  
  direkt mittels eines entsprechenden Sensors auf der Motorsteuerungselektronik bestimmt werden. Da Drehzahl n und ggf. weitere Motorinformationen des Ventilator-Antriebs, wie beispielsweise der aktuelle Motorstrom, dort leicht abgreifbar sind, kann ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur genauen Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms Qv direkt auf der Motorsteuerung implementiert werden.
• Auch die Hinzunahme von zusätzlichen Sensorsignalen, beispielsweise für Temperatur und Luftfeuchtigkeit zur Bestimmung des Dichteeinflusses, ist unter Anbringung von Sensoren an geeigneten Stellen des Ventilators 1 einfach denkbar.
• In 5 ist der Ventilator gemäß 4 in perspektivischer Ansicht von der Zuströmseite dargestellt. Man erkennt zuströmseitig die Bohrungen der Entnahmestellen 25 für den Zuströmraumdruck p_Zuströmraum in der Düsenplatte 29. Diese hat auch Befestigungsvorkehrungen 30 zur Befestigung des Ventilators 1 an einem übergeordneten System, beispielsweise einem Klimakastengerät, einer Lüftungsanlage oder einer anderen Ventilatoranwendung.
• Die Tragstreben 19 der Aufhängung 13 sind an der Düsenplatte 29 mit Befestigungsvorkehrungen 28 befestigt, beispielsweise Schrauben. Im Ausführungsbeispiel ist zuströmseitig der Einströmdüse 5 vorteilhaft noch ein Zuströmgitter 26 angebracht. Dieses vergleichmässigt die Zuströmung und kann, insbesondere in einer Installationsumgebung mit turbulenter Zuströmung oder einer asymmetrischen Zuströmgeometrie, die Schallemission des Ventilators im Betrieb verringern sowie dessen Wirkungsgrad erhöhen. Vorteilhaft in Bezug auf die erfindungsgemäße Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms Qv im Ventilatorbetrieb unter Berücksichtigung von Werten für einen Düsenwirkdruck Δp_D sowie mindestens einer Motorinformation des Ventilatorantriebs wie beispielsweise der Drehzahl n oder des Motorstroms ist die Verwendung eines Zuströmgitters 26 deshalb, weil unter der Bedingung einer turbulenten Zuströmung oder einer asymmetrischen Zuströmung die Genauigkeit bei der Bestimmung des Fördervolumenstroms Qv deutlich erhöht wird. Die zeitlichen Schwankungen des Düsenwirkdrucks Δp_D werden reduziert. Außerdem können unter Umständen bei guter Genauigkeit auch die gleichen Parameter (Kurvenverläufe k(Qv), k(φ) oder auch die Koeffizienten von expliziten Funktionen Q_V(Δp_D, n, ρ_D, ...) für verschiedene Installationsumgebungen verwendet werden, was aufwendige Kalibrierungen je Installationsumgebung vermeiden hilft.
• Das Zuströmgitter 26 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ein in Kunststoff gefertigtes Bauteil, das im Wesentlichen aus einer Vielzahl an Stegen aufgebaut ist, die wiederum eine Vielzahl von Strömungskanälen begrenzen, durch welche die zum Ventilator strömende Luft strömt. Die Strömung kann durch ein Zuströmgitter mit seinem Aufbau aus Stegen und Strömungskanälen räumlich und zeitlich vergleichmäßigt werden.
• In dem gemäß 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel findet die Auswertung vom Fördervolumenstrom Qv integriert in der Steuerelektronik 21 statt, welche wiederum im Stator 12 des Motors 4 integriert ist. Bei anderen Ausführungsformen kann die Auswertung von Qv auch in einer separaten Auswerte- bzw. Steuereinheit stattfinden. Diese Auswerte- bzw. Steuereinheit kann entweder ventilatorseits integriert sein und beispielsweise an der Düsenplatte 29 befestigt werden, oder in einem übergeordneten System integriert sein. Es können dann in vorteilhafter Weise an der Auswerte- bzw. Steuereinheit alle für die Berechnung von Qv benötigten Informationen in Echtzeit verfügbar gemacht werden.
• In 6 ist ein Diagramm dargestellt, in dem für einen Ventilator bei einer bestimmten Fördermediendichte für zwei Drehzahlen zwei Verläufe von Düsenwirkdruckkoeffizienten k (ähnlich wie bereits in 3 gezeigt) sowie mit Kreissymbolen versehen zwei Verläufe des Motordrehmoments M bezogen auf das Quadrat der Drehzahl n jeweils als Funktion einer Lieferzahl φ dargestellt sind.
• Anhand des Diagramms gemäß 6 kann dargelegt werden, dass durch Hinzuziehung des aktuellen Motorstroms I_motor als weiterer Motorinformation des Ventilatorantriebs zusätzlich zur aktuellen Drehzahl n, unter Verwendung des aktuellen Düsenwirkdrucks Δp_D, die Genauigkeit eines Verfahrens zur Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms Q_v weiter erhöht werden kann.
• In Fachkreisen ist bekannt, dass ein etwa linearer, zumindest eindeutiger und gut auflösbarer Zusammenhang zwischen dem Motorstrom I_Motor und dem Antriebsmoment M eines Elektromotors besteht. Der Motorstrom I_Motor wiederum ist mit geringem Aufwand in einer Motorsteuerung messbar und dessen Erfassung häufig ohnehin bereits implementiert. Mit anderen Worten ist die ausreichend genaue Erfassung des Motorantriebsmoments (Motormoments) M zumindest auf einer Motorsteuerung mit geringem Aufwand implementierbar. Unter Kenntnis der aktuellen Drehzahl n kann also auch davon ausgegangen werden, dass auf die Größe M/n² mit guter Genauigkeit zugegriffen werden kann.
• Aus dem Diagramm in 6, das auf einem Ventilator mit rückwärts gekrümmtem Laufrad beruht, kann leicht abgeleitet werden, dass allein unter Kenntnis von M/n² nicht auf die aktuelle Lieferzahl φ, also auch nicht in technisch anwendbarer Weise auf den aktuellen Fördervolumenstrom Qv(φ,n), geschlossen werden kann. Zum einen gibt es eine Zweideutigkeit, das heißt, einem Wert für M/n² lassen sich oft zwei Werte der Lieferzahl φ zuordnen, ohne dass klar ist, welcher der aktuell richtige ist.
• Zum anderen ist der Verlauf der Kurven M/n²(φ) regelmäßig in einem Bereich, hier etwa von φ=0.2 bis 0.26, sehr flach, das heißt die Ablesegenauigkeit für φ (idem für Qv) ist in diesem Bereich, in dem der Ventilator sehr gut einsetzbar ist wegen hoher Wirkungsgrade und niedrigen Schallemissionen, unbrauchbar miserabel.
• Unter Verwendung des Düsenwirkdrucks Δp_D lassen sich diese Schwierigkeiten aber komplett beheben, sodass die Verwendung von M/n² zusätzlich zum Düsenwirkdruck Δp_D und der aktuellen Drehzahl n zu einem sehr vorteilhaften Verfahren zur Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms Qv führen kann, mit ausgezeichneter Genauigkeit. Zunächst einmal liefert das bereits anhand von 2 und 3 beschriebene Vorgehen unter Verwendung von Düsenwirkdruck Δp_D und der Drehzahl n im kritischen, flachen Bereich der Momentenkurve M/n²(φ) gute Ergebnisse. Der Düsenwirkdruckkoeffizient k hat dort einen konstanten Verlauf und die Strömungsverhältnisse sind gut und stationär, weshalb auch die Erfassung von Δp_D wegen geringer zeitlicher Schwankungen sehr genau durchführbar ist. Bei Verwendung des Motorstroms I_Motor, also von M/n² kann weiterhin ein genaues Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben werden, bei dem nur ein konstanter Wert für den Wirkdruckkoeffizienten k der Einströmdüse verwendet wird. Dies wäre dann vorteilhaft ein Wert für den Düsenwirkdruckkoeffizienten k, der den Verlauf von k im kritischen Bereich der Momentenkurve M/n²(φ) (ventilatorabhängig, hier etwa von φ=0.2 bis 0.26) mit hoher Genauigkeit annähert. Jenseits dieses Bereichs (für kleinere und größere Lieferzahlen φ) kann dann die Lieferzahl φ unter Verwendung des M/n²(φ) bestimmt werden, berücksichtigt man, dass die Zweideutigkeit über die dann eher mit geringerer Genauigkeit mögliche Abschätzung der Lieferzahl φ aus Düsenwirkdruck Δp_D und der aktuellen Drehzahl n leicht möglich ist.
• Die Ausführungen zeigen, dass sich die Informationen aus Düsenwirkdruck Δp_D und Drehzahl n und Motorstrom I_Motor, der das Antriebsmoment M repräsentiert, hervorragend zu einer präzisen Bestimmung des aktuellen Fördervolumenstroms Qv im Ventilatorbetrieb eignen, kombiniert man sie sinnvoll. Wie genau die Funktion Q_V=Q_V(Δ P_D, n, I_Motor) aussieht, ist dabei von untergeordneter Bedeutung, denn es sind verschiedene Implementierungen und Algorithmen möglich. Entscheidend ist die Verwendung der zugrundeliegenden Informationen, die in den Eingabegrößen steckt. Es ist dabei beispielsweise auch denkbar, dass eine andere elektrische Größe als der Motorstrom I_Motor die Information über das Antriebsmoment in ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einbringt, solange sie das Antriebsmoment in guter Genauigkeit im relevanten Betriebsbereich repräsentiert.
• Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ventilators und des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
• Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
• Bezugszeichenliste

1', 1

Ventilator

2', 2

Düsendruckentnahmestelle

3', 3

Ventilatorlaufrad

4', 4

Motor

5', 5

Einströmdüse

6', 6

Ringleitung zur Düsendruckentnahme

7', 7

Anschlussstelle zur Düsendruckentnahme

8', 8

Deckscheibe eines Laufrades

9', 9

Flügel eines Laufrades

10', 10

Bodenscheibe eines Laufrades

11

Rotor eines Motors

12

Stator eines Motors

13', 13

Aufhängung

14', 14

Motortragblock

15', 15

Tragschiene

16', 16

Tragblech zur Befestigung der Einströmdüse

17', 17

Befestigungsvorrichtung des Laufrads auf dem Motor

18'

Klemmkasten

19

Tragstrebe der Aufhängung

20

Motortragblech der Aufhängung

21

Elektroniktopf im Stator des Motors

22

Ringleitung der Zuströmraumdruckentnahme

23

Druckleitung Düsendruck zur Motorelektronik

24

Druckleitung Zuströmraumdruck zur Motorelektronik

25

Entnahmestelle Zuströmraumdruck

26

Zuströmgitter

27

Befestigung der Tragstreben an der Düsenplatte

28

Befestigung des Zuströmgitters an der Düsenplatte

29', 29

Düsenplatte

30

Befestigung Düsenplatte an übergeordnetem System

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 19726547 A1 [0011]

Claims (14)

1. Ventilator zum Bestimmen eines durch den Ventilator bewegten Medienstroms, umfassend einen Elektromotor und ein durch den Elektromotor angetriebenes Laufrad, wobei das Laufrad ein gasförmiges Medium in einem Medienstrom von einer Zuströmseite zu einer Abströmseite bewegt, wobei der Medienstrom auf der Zuströmseite von einem Zuströmraum über eine Einströmdüse zum Laufrad gelangt, wobei ein Drucksensorsystem, ein Drehzahlermittlungssystem und eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, wobei das Drucksensorsystem dazu ausgebildet ist, einen Ist-Wirkdruck (Δp_D) der Einströmdüse zu ermitteln, wobei das Drehzahlermittlungssystem dazu ausgebildet ist, eine Ist-Drehzahl des Laufrads zu ermitteln, und wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Ist-Wirkdruck (Δp_D), der Ist-Drehzahl (n) und mindestens einer ventilatorabhängigen Kalibriergröße, insbesondere einem Wirkdruckkoeffizienten (k) und/oder einem Wirkdruckkoeffizientenverlauf (k(Qv), k(.), k(cp)), des Ventilators einen Massenstrom und/oder einen Fördervolumenstrom (Qv) des Mediums zu bestimmen.
2. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ist-Wirkdruck der Einströmdüse eine Ist-Druckdifferenz zwischen einem Druck (p_Zuströmraum), der in dem Zuströmraum herrscht, und einem Druck (p_{Einströmdüse}), der in der Einströmdüse herrscht, ermittelt wird.
3. Ventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksensorsystem einen ersten und einen zweiten Absolutdrucksensor umfasst, wobei der erste Absolutdrucksensor einen Druck (p_Zuströmraum) in dem Zuströmraum und der zweite Absolutdrucksensor einen Druck (p_{Einströmdüse}) in der Einströmdüse misst.
4. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksensorsystem einen Differenzdrucksensor umfasst, wobei eine erste Sensorfläche des Differenzdrucksensors mit einem Druck (p_Zuströmraum) in dem Zuströmraum und eine zweite Sensorfläche des Differenzdrucksensors mit einem Druck (p_{Einströmdüse}) in der Einströmdüse beaufschlagt ist.
5. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher vorgesehen ist, wobei in dem Speicher für mehrere vorgegebene Drehzahlen jeweils ein Wirkdruckkoeffizientenverlauf (k(Qv)) als Funktion von einem Fördervolumenstrom (Qv) abgespeichert ist.
6. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher vorgesehen ist, wobei in dem Speicher ein Wirkdruckkoeffizientenverlauf (k(.)) als Funktion von einer dimensionslosen, den Betriebspunkt des Ventilators repräsentierenden Kennzahl, vorzugsweise der Lieferzahl (φ), abgespeichert ist.
7. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des Massenstroms und/oder des Fördervolumenstroms für den Wirkdruckkoeffizienten ein Wert verwendet wird, der in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl bestimmt wird, nämlich dergestalt, dass unter Zugrundelegung der Ist-Drehzahl der Wert des Wirkdruckkoeffizienten anhand eines oder mehrerer abgespeicherter Wirkdruckkoeffizientenverläufe ermittelt wird.
8. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit ferner dazu ausgebildet ist, zunächst über einen vorgegebenen, vorzugsweise gemittelten, ersten Wert für den Wirkdruckkoeffizienten (k) einen ersten Schätzwert für den Massenstrom und/oder den Fördervolumenstrom zu bestimmen, wobei anhand des ersten Schätzwerts und der Ist-Drehzahl ein zweiter Wert für den Wirkdruckkoeffizienten (k) bestimmbar ist, und wobei anhand des zweiten Werts für den Wirkdruckkoeffizienten (k) ein zweiter Schätzwert für den Massenstrom und/oder den Fördervolumenstrom bestimmbar ist.
9. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Massenstroms und/oder des Fördervolumenstroms neben der Ist-Drehzahl ein weiterer Ist-Parameter des Elektromotors verwendet wird, wobei vorzugsweise als weiterer Ist-Parameter des Elektromotors der Motorstrom (I_Motor) verwendet wird.
10. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor und/oder einen Feuchtesensor vorgesehen ist, wobei der Temperatursensor eine Temperatur des durch den Ventilator bewegten Mediums und der Feuchtesensor eine Feuchte des durch den Ventilator bewegten Mediums misst und wobei durch den Temperatursensor und/oder den Feuchtesensor gewonnenen Messwerte der Auswerteeinheit zur Ermittlung einer Dichte des Mediums übergeben werden.
11. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit zur Bestimmung des Massenstroms und/oder des Fördervolumenstroms eine Ist-Temperatur, einen Ist-Feuchtegehalt und/oder eine Ist-Mediendichte des Mediums berücksichtigt.
12. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikationseinheit vorgesehen ist, mittels der durch die Auswerteeinheit bestimmte Werte für den Massenstrom und/oder den Volumenstrom zu einer Managementeinheit und/oder einer übergeordneten Regeleinheit kommunizierbar sind.
13. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zuströmseite vor der Einströmdüse eine Einrichtung zur Vergleichmäßigung der Zuströmung, insbesondere ein Zuströmgitter, angeordnet ist.
14. Verfahren zum Bestimmen eines Medienstroms, der von einem Ventilator bewegt wird, insbesondere von einem Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Ventilator einen Elektromotor und ein durch den Elektromotor angetriebenes Laufrad umfasst, wobei das Laufrad ein gasförmiges Medium in einem Medienstrom von einer Zuströmseite zu einer Abströmseite bewegt, wobei der Medienstrom auf der Zuströmseite von einem Zuströmraum über eine Einströmdüse zum Laufrad gelangt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: - Ermitteln eines Ist-Wirkdrucks (Δp_D) der Einströmdüse, - Ermitteln einer Ist-Drehzahl des Laufrads, und - Bestimmen eines Massenstroms und/oder eines Fördervolumenstroms (Qv) des Medienstroms basierend auf dem Ist-Wirkdruck (Δp_D), der Ist-Drehzahl (n) und mindestens einer ventilatorabhängigen Kalibriergröße, insbesondere einem Wirkdruckkoeffizienten (k) und/oder einem Verlauf von Wirkdruckkoeffizienten (k(Qv), k(.), k(φ)), des Ventilators.

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