Bitte beachten Sie, dass dieser Artikel bereits etwas älter ist und die darin enthaltenen Informationen möglicherweise nicht mehr aktuell sind.
Themenschwerpunkt: „Membranbasierte Raumklimatisierung“
Während eine Befeuchtung der Zuluft in Produktionsstätten, wie der Papier- oder Textilindustrie, für den wirtschaftlichen Betrieb teilweise unerlässlich ist, wird bei der Klimatisierung von Aufenthalts-bereichen aus Kostengründen oftmals auf Luftbefeuchtungssysteme verzichtet. Allerdings führt der sehr niedrige Wassergehalt winterlicher Außenluft zu einer sehr niedrigen relativen Luftfeuchte im Raum und zur Beeinträchtigung des Raumklimas. Unwohlsein und Leistungsminderung bis hin zur Erkrankung der Atemwege können die Folgen des Verzichts auf eine Luftbefeuchtung sein. Ist eine Luftbefeuchtung vorgesehen, sind deshalb untere Grenzwerte (in der Regel 30 % r.F.) einzuhalten. Der kostenbedingte Grund für den Verzicht auf Befeuchtungssysteme lässt sich letztlich nur auf deren energie- oder wartungsaufwendige Betriebsweise und die damit verbundenen hohen Betriebskosten zurückführen.
Projektziel
Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines Lufterhitzers mit integrierter Luftbefeuchtung über eine semipermeable Membran. Dieser „hygrisch aktive“ Lufterhitzer (HALE-System) ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser zur Luftbefeuchtung durch die Membran hindurch verdunstet, während die notwendige Verdampfungswärme (anders als beim Dampfbefeuchter) über den Wasserkreislauf im HALE-System (anstatt Elektroenergie) zur Verfügung gestellt wird. Treibende Kraft für den Wasserdampftransport (Befeuchtungsmassenstrom) ist die Wasserdampfpartialdruckdifferenz über der Membran. Die Membran selbst dient gleichzeitig als hermetische Trennschicht zwischen Wasser- und Luftstrom und beugt biologischer Kontamination (Pilze, Keime, Bakterien) auf der Luftseite vor. Das HALE-System verbindet also die hygienischen Vorteile des Dampfbefeuchters mit den energetischen Vorteilen konventioneller Verdunstungsluftbefeuchter und fasst die Luftbehandlungsfunktionen „Heizen“ und „Befeuchten“ in einer Komponente zusammen. Die Entwicklung erfolgte in zwei Stufen:- HALE-System ohne direkte Regelung der Befeuchtung
- HALE-System mit regelbarer Wärme- und Befeuchtungsleistung
Entwicklungsergebnisse
Ausgehend von Anforderungsprofil (Systemleistung), Materialeigenschaften und Voruntersuchungen an Testmustern wurde zunächst ein hygrisch aktiver Lufterhitzer ohne aktive Regelung der Befeuchtung konzipiert, aufgebaut und messtechnisch umfangreich erprobt. Im zweiten Entwicklungsschritt konnten Strategien zur von der Heizleistung unabhängigen, aktiven Regelung der Befeuchtungsleistung erarbeitet und getestet werden. Aus den Entwicklungsergebnissen lassen sich folgende innovative Vorteile hygrisch aktiver Lufterhitzer gegenüber dem Stand der Technik ableiten:- Reduktion von Druckverlusten: Kopplung zweier Luftbehandlungsprozesse in einer Komponente
- Hygienevorteil: stoffliche Trennung von Luft und Befeuchtungswasser mittels Membran
- Höchste Energieeffizienz und minimaler Primärenergiebedarf: Verdampfungswärme aus Heizwasserkreislauf auf Niedertemperaturwärme-Temperaturniveau (< 60 °C)
- Leistungssteigerung und erweiterte Anwendung: je nach Auslegung ist (anders als mit konventionellen Befeuchtungssystemen) eine Befeuchtung mit signifikanter Übersättigung > 10 g/kg möglich
