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Entwicklung eines Windturbinenventilators

BMWi Euronorm Innokom Ost

06/2016-11/2018

Dr.-Ing. Andreas Hantsch

+49-351-4081-684

in Bearbeitung

Energieeffiziente Gebäudebelüftung

Zielstellung

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Windturbinenventilators (WTV) zur Reduktion des Energieverbrauches beim Ventilatoreinsatz in der maschinellen Belüftung von Gebäuden. Damit einher geht eine Reduktion der Betriebskosten. Unter Verwendung von kinetischer Energie des Windes und des zu entwickelnden Windturbinenventilators wird die Belüftungsanlage unterstützt. Das entstehende Produkt wird sowohl für bereits bestehende Belüftungsanlagen als auch bei Neuplanungen einsetzbar sein. In der Wohngebäudebelüftung lassen sich damit für die meisten Standorte in Deutschland Energieeinsparungen von 30 bis 60 % erreichen.

Potenzial

Im Gegensatz zu großen Windrädern, die vornehmlich der Stromproduktion dienen, soll dieser Windturbinenventilator auf Hausdächern installiert werden. Das hier zu entwickelnde Versuchsmuster orientiert sich zunächst an den Bedürfnissen von Einfamilienhäusern, was die Luftmenge und den zu erbringenden Druckaufbau anbelangt. In der Folge ist eine Skalierung auf größere Gebäude angedacht.

Ausgehend von den Wetterdaten, die der Deutsche Wetterdienst in sogenannten Testreferenzjahren anbietet, ist eine Potenzialabschätzung möglich. Die Abbildungen zeigen eine die statistische Auswertung der Windgeschwindigkeiten in den TRY-Regionen Deutschlands, die daraus resultierenden Energieeinsparungen beim Einsatz des Windturbinenventilators sowie die Häufigkeitsverteilung sowie Energieeinsparungen in Abhängigkeit der Himmelsrichtung.

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Umsetzung

Zunächst erfolgte eine umfassende Analyse des Standes der Technik und der vorliegenden Randbedingungen. Daraus wurden die Zielparameter für dieses Entwicklungsprojekt abgeleitet:

  • Auslegungswindgeschwindigkeit: 4 m/s
  • Zuluftvolumenstrom: 150 m3/h
  • Druckaufbau: 100 Pa

Basierend auf diesen Daten wurde das Laufrad des WTVs entworfen, ausgelegt, konstruiert und gebaut. Ein erster Test zeigt, dass das Windrad bereits bei einer Windgeschwindigkeit von rund 1 m/s sich zu drehen beginnt (als schwarze gebrochene Linie in Abb. 1 gezeigt).

In der Folge sind das Windführungsgehäuse zu entwerfen und umfassende Messungen durchzuführen. Daraus werden Verbesserungsansätze erarbeitet, die dann in einem weiteren Versuchsmuster umgesetzt werden sollen. Eine Skalierung auf größere Anlagen werden das Projekt abrunden.


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