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Membranverklebung

gefördert durch BMWI / AiF ZIM

01/2015-12/2016

Dipl.-Ing. (FH) Hannes Rosenbaum

+49-351-4081-667

erfolgreich abgeschlossen

Membranbasierte Wärme- und Stoffübertrager

Themenschwerpunkt: "Membranbasierte Raumklimatisierung"

Motivation

Membranbasierte Wäme- und Stoffübertrager ermöglichen höchst energieeffiziente und hygienisch unbedenkliche Luftbehandlungsprozesse. Dazu gehören:

  • Kühldecken mit Luftentfeuchtungsfunktion (Hohe Leistungsdichte - auch in Konbination mit freier Lüftung)
  • Kondensatfreie Kühlung und Luftentfeuchtung (indirekte Flüssigsorption über Membran)
  • Be- und Entfeuchtung ohne Direktkontakt der Luft mit Kondensat, Befeuchtungswasser oder anderen Wärmeträgermedien

Für den Einsatz dieser neuen und innovativen Wärme- und Stoffübertrager in der Klimatechnik bedarf es der Entwicklung neuer bzw. Optimierung bekannter Konstruktionen.

Projektinhalt

In dem Forschungsprojekt "Verbesserung der Klebehaftung von semipermeablen Membranen auf längs durchströmbaren, stark strukturierten textilen Flächen" wurden textiltechnologische Grundlagen erarbeitet, um längsdurchströmbare, innendruckstabile textile Mehrlagen-Verbunde zu fertigen. Diese Mehrlagenverbunde dienen als Ausgangsmaterial für membranbasierte Wärme- und Stoffübertrager in der Klimatechnik und sind Voraussetzung für die Umsetzung energieeffizienter und hygienisch unbedenklicher Luftbehandlungsprozesse - beispielsweise dezentraler Flüssigsorptionsprozesse. Die Verbunde bestehen aus einem textilen Abstandshalter geringer Dicke, der abhängig vom Anforderungsprofil auf beiden Seiten mit einer funktionellen Oberfläche ausgestattet wird. Projektschwerpunkte waren die Entwicklung geeigneter textiler Abstandshalter, die Entwicklung geeigneter Veredlungsverfahren, um funktionelle Oberflächen wasserdicht, längsdurchströmbar und innendruckstabil auf dem Abstandshalter zu befestigen, ohne die notwendige Wasserdampfdurchlässigkeit der funktionellen Oberflächen einzuschränken sowie die Entwicklung eines geeigneten Fügeverfahrens, um die Randbereiche der Mehrlagen-Verbunde gegen im Inneren unter Druck strömende Flüssigkeiten abzudichten. Für die Entwicklung kooperierte das ILK Dresden mit einer weiteren Forschungseinrichtung sowie zwei KMU aus der Textilbranche.

Das Teilprojekt des ILK Dresden umfasste die

"Theoretische und experimentelle Untersuchung zu Durchströmung und Dichtheit längs durchströmbarer Abstandstextilien und Ableitung einer Berechnungsmethode zur allgemeinen Abschätzung des Strömungsverhaltens in textilen Abstandsstrukturen“

Im Rahmen des ILK-Teilprojektes wurde der Einfluss textiltechnischer Parameter der Herstellung textiler Verbunde (Verklebungs-/ Beschichtungsparameter, Parameter des Abstandstextils und der Deckflächen) auf dessen Durchströmungseigenschaften und Innendruckstabilität bestimmt und zu klassifiziert. Dafür wurde eine Vielzahl repräsentativer Proben messtechnisch sowie numerisch analysiert - ergänzt von laseroptischen Strömungsmessungen mittels PIV. Parallel dazu wurden Lösungsansätze zur praxistauglichen innendruckstabilen Abdichtung der Randbereiche der Mehrlagenlaminate entwickelt, analysiert und optimiert.

Ergebnis

Mit einer Innendruckstabilität bis über 1,0 bar Überdruck konnten nachweislich optimale Fertigungsparameter für Textilverbund und Randabdichtung gefunden werden, ohne die Wasserdampfdurchlässigkeit der Funktionalen Schicht oder die Druchströmungseigenschaften des Abstandstextils zu negativ zu beeinflussen.

Mit dem erfolgreichen Abschluss des Projekts gelten die wesentlichen Hürden der konstruktiven Gestaltung membranbasierter Wärme- und Stoffübertrager für die Klimatechnik als überwunden.


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