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LANG Luft-Feuchte
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Luftbefeuchtung

 

Warum Luftbefeuchtung?

Zunächst mal stellt sich natürlich die Frage: warum müssen wir überhaupt Luft befeuchten?

  • Mensch und Tier werden bei Raumluftfeuchten unter 40% schnell krank. Durch die trockene Luft trocknen Haut und Schleimhäute aus, wodurch sie nicht mehr ausreichend vor eindringenden Viren und Bakterien schützen können - das Ergebniss: wir erkranken.
  • Viele Materialien, besonders Naturstoffe reagieren empfindlich auf die Luftfeuchte in ihrer Umgebung. Papier, Stoffe und Holz benötigen eine konstante Luftfeuchte damit sie sich nicht deformieren, austrocknen oder reißen. Diese Materialien nennt man "hygroskopische Stoffe".
  • Lebensmittel erhalten nur bei ausreichender Luftfeuchte ihre Konsistenz, Farbe und ihr Gewicht. Herrschen im Kühlraum oder im Lager zu niedrige Luftfeuchten vertrocknen Lebensmittel.
  • Viele Produktionsprozesse funktionieren nur bei der richtigen Luftfeuchte. So kann z.B. Brotteig nur aufgehen, wenn die Luftfeuchte stimmt. Ebenso verhält es sich mit Käße und vielen anderen Lebensmitteln und Produkten.
  • Ab 50% Luftfeuchte tretten keine elektrostatischen Aufladungen mehr auf - im Umgang mit Elektronik und Computern besonders wichtig.
  • Pflanzen fühlen sich nur in der richten Luftfeuchte wohl - bei zu trockener Umgebung wachsen sie schlechter, erreichen nicht ihre volle Größe und halten sich nicht lange.

 

Wichtige Grundbegriffe:

Luft

ist ein Gasgemisch aus 78,1% Stickstoff, 20,9% Sauerstoff, 0,9 Argon, 0,03% Kohlendioxid und 0,01% Wasserstoff sowie kleine Mengen anderer Gase, wie z.B. Helion, Neon, Krypton oder Xenon.

Luft, die ausschließlich aus den o. g. Bestandteilen besteht ist trockene Luft. Luft in Verbindung mit Wasserdampf ist feuchte Luft. In der Natur kommt ausschließlich feuchte Luft vor, egal, ob "trockene" Wüstenluft oder Londoner Nebel: immer ist dies ein Gemisch von Luft und Wasserdampf, also feuchte Luft.

Psychrometrie

ist die Lehre von der feuchten Luft (Psychros: griechisch: kalt, frisch). Sie ist ein Teilgebiet der Thermodynamik und behandelt die thermodynamischen Eigenschaften der Luft.

Absolute Feuchte

ist die Masse Wasserdampf x, die in 1 kg Trockenluft enthalten ist; das Ergebnis ist also immer (1+x)kg Luft-/Wasserdampfgemisch.

Relative Luftfeuchte

ist, vereinfacht ausgedrückt, die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit, ins Verhältnis gesetzt zu der Menge Feuchtigkeit, die die Luft bei gleicher Temperatur und 100 %iger Sättigung mit Wasserdampf enthalten könnte. Sie wird üblicherweise als Prozentzahl ausgedrückt.

Die Dichte der Luft

verändert sich mit ihrem Feuchtigkeitsgehalt.

h,x-Diagramm (nach Mollier)

ist ein psychrometrisches Diagramm, also ein Diagramm für Dampf-/Luftgemische, das Aufschluss gibt über die verschiedenen Luftzustände, abhängig von Lufttemperatur, Luftdichte, absoluter Feuchte und spezifischer Enthalpie.

Befeuchtungsleistung

ist ein psychrometrisches Diagramm, also ein Diagramm für Dampf-/Luftgemische, das Aufschluss gibt über die verschiedenen Luftzustände, abhängig von Lufttemperatur, Luftdichte, absoluter Feuchte und spezifischer Enthalpie.

Adiabatische Befeuchtung

entsteht bei der Luftbefeuchtung durch Zerstäubungsbefeuchter oder Zerstäubungs-systeme. Diese Geräte produzieren Aerosole, die zum Verdunsten Energie benötigen. Diese Energie entziehen sie der umgebenden Raumluft in Form von Wärme. Daher hat die adiabatische Befeuchtung einen zusätzlichen Kühleffekt.

Aerosole

sind Gase, in dem feste (Rauch) oder flüssige (Nebel) Stoffe in Form von nebelartig verteilten Partikelchen schweben. In der Luftbefeuchtung versteht man unter Aerosolen feinste Wassertröpfchen mit einer Größe von ca. 1-20 µ. Sie werden von Zerstäubungsbefeuchtern erzeugt und in die Raumluft befördert. Befeuchtung mit Aerosolen ist immer adiabatisch.

Wasser

sollte in unbehandeltem Zustand zur Luftbefeuchtung Trinkwasserqualität aufweisen. Bei z.B. Brunnenwasser sollten mit dem Hersteller des Befeuchtungssystems Rücksprache gehalten werden. Je nach Herkunftsart weist Wasser verschiedene Bestandteile auf, die z. B. die Wasserhärte bestimmen und so Einfluss auf das Betriebsverhalten von Luftbefeuchtern nehmen.

Wasserhärte

gibt Aufschluss über Menge und Art von enthaltenen Wasserbestandteilen, den Härtebildnern. In Deutschland wird die Wasserhärte in ° dH angegeben und umfasst die Summe aller Härtebildner, die als gelöste Ionen vorliegen. Der Ionengehalt wird in mg/l angegeben.

Dies bedeuten die deutschen Härtegrade:

sehr weich
0 - 4
weich
4 - 8
mittelhart
8 - 12
ziemlich hart
12 - 18
hart
18 - 30
sehr hart
über 30

Härtebildner

sind im Wasser gelöste Mineralsalze. Man unterscheidet die Karbonate (Kalziumbikarbonat, Magnesiumkarbonat, Magnesiumbikarbonat) und die Nicht-Karbonate (Kalziumsulfat, Magnesium-Sulfat, Kalziumchlorid, Magnesiumchlorid, Kalzium-Nitrat, Magnesiumnitrat). Wird Wasser verdampft, bleiben die Härtebildner zurück.

Die Gesamthärte des Wassers ist die Summe aus der Karbonathärte und der permanenten Härte.

Gesamthärte = Karbonathärte + Permanenthärte

Karbonathärte

sind die im Wasser gelösten Kalzium- und Magnesiumsalze. Sie werden auch temporäre Härte oder vorübergehende Härte genannt, da sie beim Erhitzen des Wassers als Kalk ausfallen.

Permanente Härte

oder Nicht-Karbonathärte sind die im Wasser gelösten Sulfate, Chloride und Nitrate von Kalzium und Magnesium. Sie bilden die bleibende Härte des Wassers, weil sie erst beim völligen Verdampfen des Wassers ausfallen. Bei Elektrodenbefeuchtern kann dies zu einer Aufkonzentration des Zylinderwassers führen.

Umrechnungstabelle

in fremde Härtegrade: Andere europäische Länder verwenden nicht den deutschen Härtegrad. In der Schweiz oder in Frankreich ist die französische Härte üblich, in Amerika die amerikanische Härte, in Russland die russische Härte usw.

Hier eine Umrechnungstabelle:

1° dH =
1,252°
Englische Härte
1,785°
Französische Härte
1,043°
Amerikanische Härte:
7,149°
Russische Härte:
17,850°

ppm (parts per million) = 1 mg CaCO3

Dampf

ist Wasser in gasförmigem Zustand. Man unterscheidet Sattdampf, überhitzten Dampf, und ungesättigten Dampf.

Sattdampf

ist gesättigter Dampf, d.h. Dampf, der keine weitere Flüssigkeit mehr aufnehmen kann. Dieser Dampf ist mit Wasser noch in direkter Berührung.

Überhitzter Dampf

entsteht aus Sattdampf, der bei konstantem Druck weiter erhitzt wird. Überhitzter Dampf ist nicht mehr gesättigt.

Ungesättigter Dampf

entsteht durch überhitzen von gesättigtem Dampf oder wenn das Volumen des Sattdampfes bei konstanter Temperatur vergrößert wird.

Kondensat

entsteht, wenn Dampf abkühlt. Kondensat entsteht auch in der Natur, wenn der Taupunkt der Luft erreicht ist, d. h. die Luft bei einer gegebenen Temperatur kein weiteres Wasser mehr aufnehmen kann.

Wasseraufbereitung

ist die Veränderung der Zusammensetzung der Wasserbestandteile, um eine Wasserqualität zu erhalten, die für bestimmte Betriebsbedingungen von Luftbefeuchtern besser geeignet ist als Leitungswasser. Man unterscheidet Wasserenthärtung und Wasservollentsalzung.

Wasserenthärtung

ist in der Regel der Austausch von Kalzium- und Magnesiumionen durch Natriumionen. Das Wasser wird dadurch weicher, kann schäumen und zeigt bei Erhitzung in Elektroden-Befeuchtern einen starken Anstieg der Wasserleitfähigkeit, da die Härtebildner kaum noch in Form von Kalk ausfallen.

Wasservollentsalzung

entzieht dem Wasser sämtliche Mineralsalze. Man unterscheidet grundsätzlich zwei Systeme. Die Ionentauscher und die Umkehrosmose. Ionentauscher sind eine Methode zur Vollentsalzung von Speisewasser.

Spezielle Harze tauschen alle im Rohwasser enthaltenen Kationen gegen Wasserstoffionen (H) und alle zugehörigen Anionen gegen Hydroxylionen. Die Hydroxylgruppen und die Wasserstoffionen verbinden sich zu H2O (Wasser).

Je nach Leistungsbedarf arbeiten Ionentauscher mit einem 2-Säulen-System, bei dem die Austauscherharze getrennt (je in einer Säule) eingelagert sind. Für kleine und mittlere Leistungen verwendet man ein Mischbett, in dem beide Harze vermischt in einem Behälter (Patrone) untergebracht sind.

Umkehrosmose

Bei der Umkehrosmose werden nach einer vorhergehenden Wasserenthärtung dem Wasser mit Hilfe einer halbdurchlässigen Membran unter Druck sämtliche Mineralsalze entzogen. Vollentsalztes Wasser hat keine eigene Leitfähigkeit mehr, ist daher also nicht für Elektroden-Dampfluftbefeuchter geeignet und enthält keine Härtebildner.

Es ist daher optimal geeignet als Speisewasser für Heizkörper-Dampfluftbefeuchter, die bei Betrieb mit vollentsalztem Wasser so gut wie keinen Wartungsaufwand mehr benötigen, da keine Härtebildner mehr ausfallen. Vollentsalztes Wasser kann jedoch sehr gut mit Trinkwasser zu einem weniger leitfähigen Speisewasser für Elektroden-Dampfluftbefeuchter verschnitten werden, so dass sich die Zylinderstandzeiten deutlich verlängern.

Luftbefeuchtung

kann nach verschiedenen Methoden erfolgen: Zerstäubung (Sprühdüsenzerstäubung, Scheibenzerstäubung), Dampfluftbefeuchtung (Elektroden-Dampfluftbefeuchter, Heiz-körper-Dampfluftbefeuchter, Druckdampfbefeuchter)

Zerstäubung

Hierbei wird das Befeuchtungswasser in feinste Tröpfchen zerstäubt, die sogenannten Aerosole. Die benötigte Energie, um in den gasförmigen Zustand übergehen zu können, entziehen sie der umgebenden Luft in Form von Wärme. Die Zerstäubung hat dadurch einen abkühlenden (adiabatischen) Effekt auf die Raumtemperatur. Der Bedarf an elektrischer Energie ist bei dieser Befeuchtungsart besonders niedrig.

Sprühdüsenzerstäubung

Sprühdüsen-Systeme arbeiten entweder nur mit Wasser oder mit Wasser und Druckluft. Bei Einstoffdüsen wird das vollentsalzte Befeuchtungswasser mit einem Druck von 50-60 bar in spezielle Hochdruckdüsen gepresst und dort in Aerosole zerstäubt. Zweistoffdüsen arbeiten mit Druckluft und Wasser, wodurch eine zusätzliche Erhöhung des Wasserdrucks entfällt.

Scheibenzerstäubung

Hierbei wird Frischwasser auf eine rotierende Scheibe gebracht, auf der es durch Zentrifugalkraft zu einem dünnen Film gezogen wird. Am Scheibenaußenrand wird das Wasser auf spezielle Prallzähne geschleudert, dadurch in Aerosole zerstäubt und in den Raum befördert.

Dampfluftbefeuchtung

Hierbei wird Wasser erhitzt und mit dem entstehenden reinen Wasserdampf die Luft befeuchtet.

Elektroden-Dampfluftbefeuchter

sind geeignet für den Betrieb mit leitfähigem Wasser( z.B. Leitungswasser). In einem speziellen Dampfzylinder sind Elektroden angeordnet. Wird Wasser eingelassen, schließt sich der Stromkreis zwischen den Elektroden und das Wasser wird erhitzt: es entsteht reiner, geruchloser Wasserdampf.

Heizkörper-Dampfluftbefeuchter

arbeiten nach dem Tauchsieder-Prinzip. Heizstäbe im Dampfzylinder erhitzen das Wasser. Daher ist diese Art der Befeuchtung für alle Wasserqualitäten geeignet, wobei vollentsalztes Speisewasser den Wartungsaufwand minimal hält.

Druckdampfbefeuchter

hierbei wird der Befeuchter an bestehende Dampfnetze individuell angeschlossen. Der entstehende trockene Dampf ermöglicht kürzeste Befeuchtungsstrecken.