AT413145B

AT413145B - Der keimfreie luftbefeuchter

Info

Publication number: AT413145B
Application number: AT0039302A
Authority: AT
Inventors: Clemens Gruensteidl; Gerhard Landauer; Michael Liebrecht; Johannes Oesterreicher
Original assignee: Clemens Gruensteidl; Gerhard Landauer; Michael Liebrecht; Johannes Oesterreicher
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2005-11-15
Also published as: ATA3932002A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befeuchtung von Luft in Büro-, Arbeits-, und Wohnräumen.

Das erfindungsmässige Verfahren ist jenen Befeuchtungsmethoden zuzuordnen, bei denen Wasser aus einem Vorratsbehälter entnommen, gegebenenfalls durch einen lonentauscher geleitet und mit einem Ultraschallzerstäuber vernebelt wird. Die in der Sprühkammer erzeugten Nebel werden mittels Ventilator an die Umgebung abgegeben.

Im Patent US 3 740 959 wird ein Luftbefeuchtersystem beschrieben, das gleichzeitig entfeuchtet und befeuchtet und nach dem Verdunstungsprinzip arbeitet. Das Hauptproblem eines Luftbefeuchters, die Verkeimung des Wasserreservoirs und des Sprühbehälters wird aber nicht gelöst.

Geräte, die nach dem Sprühverfahren funktionieren, werden am Markt von verschiedenen Herstellern angeboten. Alle diese Geräte besitzen den Nachteil, dass durch die Speicherung von Wasser in einem Vorratstank bei üblichen Temperaturen von 20-30 C und insbesondere durch den Einsatz von lonentauschern das Wasser durch Pilze und Bakterien befallen wird.

Diese Mikroorganismen werden mit dem Sprühvorgang in die Umgebungsluft verteilt. Die Gefahr, dass sich auch pathogene Keime, wie z.b. Legionellen vermehren, kann bei dieser Gerätetechnik nicht ausgeschlossen werden. Entsprechende Vergleichsuntersuchungen der marktgängigen Geräte zeigten insbesondere starken Pilzbefall des versprühten Wassers. Um die Verkeimung der Geräte zu vermeiden, müssen diese häufig gereinigt und mit Desinfektionsmittel behandelt werden. Die Desinfektion von lonentauschern ist bei Produkten für den Endverbraucher aber nicht einfach durchzuführen, sodass auch bei vorschriftsmässiger Wartung Probleme auftreten. Eine alternative Technik verwendet einen mit Bakterizid beladenen lonentauscher um die Vermehrung der Keime zu verhindern.

Aus der Sicht der Ökologie ist dieses Verfahren aber problematisch, weil nicht ausgeschlossen werden kann, dass auch Biozide an die Umgebung abgegeben werden.

Verfahren, die hinsichtlich Hygieneproblemen unproblematisch sind, weisen andere Nachteile auf. So sind Geräte, die auf dem Prinzip der Wasserverdampfung funktionieren, aufgrund des Energiebedarfes teuer und neigen zur Verkalkung.

Auch Sprühbefeuchter, wie im Patent AT 403 204 B beschrieben, die durch Erhitzung die Keime im Wassers abtöten, weisen im Vergleich zur vorliegenden Erfindung erhebliche Nachteile auf. Eines der Hauptprobleme dieser Erfindung tritt zu Betriebszeiten auf, bei denen wenig Wasser versprüht werden muss. Unter diesen Umständen ist der Sprühtank nicht keimfrei zu halten, da das zu versprühende Wasser längere Zeit nicht ausgetauscht wird und dadurch neuerlich verkeimt. Auch das Wasser im Vorratstank kann insbesondere durch Keimprobleme des lonentauschers bei längerer Standzeit verkeimen und dann auch nach Erhitzung nach dem Versprühen einen fauligen Geruch aufweisen.

Weiters besitzen Geräte, die das Verdunstungsprinzip nutzen, oft nicht die notwendige Befeuchtungsleistung oder es treten Problem durch Verlegung der Filtermatten bzw. Verdunstungsmatten auf. Auch werden bei diesem Verfahrensprinzip Keime in den Filtern und im Vorratsbehälter gebildet, diese Keime werden aber nicht in der Umgebung verteilt, sondern führen fallweise zu Geruchsproblemen.

Die der Erfindung zugrundelegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, * das in der Beschreibung angeführte Problem der Verkeimung des Wassertanks zu verhin- dern * die Verkeimung des Sprühbehälters zu verhindern * eine hohe Befeuchtungsleistung zu ermöglichen * die Abwärme des Kühlsystems für die Verdunstung des Wassers zu nutzen

* die Geräuschentwicklung des Befeuchtungssystems niedrig zu halten bzw. nicht zu ver- schlechtern * den Energieverbrauch gering zu halten * ein für den Endanwender kostengünstiges und leistungsfähiges System zu ermöglichen Diese Aufgabenstellung wird dadurch gelöst, dass alle mit Wasser gefüllten bzw.

benetzen Teile des Luftbefeuchtersystems auf eine Temperatur zwischen 0 und 4 C gekühlt werden, um die Vermehrung von Keimen einzuschränken und damit das Problem der Verunreinigung der Luft und damit mögliche Gesundheitsgefahren zu vermeiden.

Technisch wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Wasservorratsbehälter oder Teile des Wasservorratsbehälters (z. b. der Boden) aus gut wärmeleitendem Material wie beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehen und diese wärmeleitende Behälterwand mittels Peltier Elementen (Halbleiter, die bei denen beim Durchleiten von el. Strom eine Seite kalt, die andere Seite warm wird = Umkehrung des Thermoelementprinzips) gekühlt wird. Damit kann gewährleistet werden, dass die Vermehrung der Bakterien und Pilze drastisch eingeschränkt wird, ohne das gleichzeitig durch mechanische Kühlaggregate das Gerät wird. Der Vorratsbehälter ist entsprechend wärmeisoliert zu konstruieren, um den Energiebedarf gering zu halten.

Zusätzlich sind konstruktive Massnahmen zu treffen, den Sprühbehälter auf die erforderliche Temperatur abzusenken. Diese Fragestellung kann entweder dadurch gelöst werden, dass der Vorratsbehälter und der vergleichsweise kleine Sprühbehälter mit gut wärmeleitendem Material verbunden werden oder dadurch, dass auf dem Sprühbehälter zusätzlich ein Kühlelement platziert wird. Auch der Sprühbehälter muss wärmeisolierend ausgeführt werden.

Ergänzend wird die Abwärme der Kühlelemente zur Vorwärmung der Befeuchterluft verwendet, d. h. die Strömungsführung der Luft ist über die Kühlkörper der Peltierelemente zu führen. Dadurch kann die Abwärme des Systems optimal genutzt werden.

Fig. 1 zeigt ein Verdampfersystem mit getrennten Peltierelementen für Tank (1), Fassungsvermögen zirka 31 bis 101 und Sprühbehälter (4), Fassungsvermögen ca. 100 ml. Aus dem Behälter (1) mit Wärmeisolierung (2) und isolierter Abdeckung (3) wird bei Betrieb des Befeuchters Wasser über den lonentauscher (5) in den Sprühbehälter (4) geleitet. Das Flüssigkeitsniveau des Sprühbehälters wird über eine Schwimmersteuerung (6) geregelt. Im Sprühbehälter sind Ultraschallgeber (7) und Elektroden zur Füllstandsüberwachung (8) montiert.

Der Behälter (1) bzw. der Behälterboden (9) besteht aus gut wärmeleitendem Metall wie Aluminium oder Kupfer und wird mit Hilfe von Peltierelementen (10) gekühlt. Die Peltierelemente sind mit der kühlenden Seite auf dem metallischen Teil des Vorratsbehälters montiert auf der wärmeabgebenden Seite sind Kühlkörper (11) mit dem erforderlichen Wärmewiderstand angebracht. Die Abwärme der Peltierelemente wird über die Sprühluft, die über einen Ventilator (12) angesaugt wird, abgeführt und dient der Luftvorwärmung.

Die Steuerelektronik und Leistungselektronik (13) regelt die Luftfeuchtigkeit, indem sie den Befeuchter bei einer bestimmten minimalen Luftfeuchtigkeit ein, bei einer höheren Luftfeuchtigkeit wieder ausschaltet. Weiters überwacht sie den Füllstand des Sprühbehälters, regelt die Tank- und Sprühbehältertemperatur und versorgt die Peltierelemente und den Ultraschallgeber mit Energie.

Fig.2 zeigt das System wie 1 mit thermischer Verbindung zwischen Vorratstank und Sprühbehälter. Durch Herstellung einer gut leitenden, mit der Umgebung gut thermisch isolierten Verbindung (12), lässt sich die Temperatur im Sprühbehälter niedrig halten.

Das Verfahren wurde mit einem bestehenden Luftbefeuchter getestet, indem der existierende Tank aus Kunststoff durch einen Tank aus Kupferblech, auf dem Peltierelemente montiert wur-

den, ersetzt wurde. Der Tank wurde thermisch mit Polyurethanschaum bzw. Polystyrolschaum isoliert. Auf dem Tankboden wurden 4 Thermoelemente mit einer Fläche von 40 x 40 mm und einer elektrischen Anschlussleistung von je 40W montiert, die Elemente wurden im Versuchsbetrieb mit einer elektrischen Gesamtleistung von 60W betrieben. Der Wassertank mit einer Füllung von 61 konnte bei noch nicht optimaler Wärmeisolierung des Prototyps innerhalb von 5 Stunden von ca. 10 C Speisewassertemperatur auf eine Temperatur von 4 C gekühlt werden.

Die Abwärme der Peltierelemente wurde durch eine entsprechende Luftführung für die Vorwärmung der Sprühluft verwendet. Der Sprühbehälter wurde mit einem getrennten Peltierelement gekühlt, wobei die Kühlung bei Sprühbetrieb unterbrochen wurde, da während des Sprühbetriebes einerseits ständig gekühltes Wasser in den Behälter läuft, andererseits über den Ultraschallgeber Energie in den Sprühbehälter eingekoppelt wird. Eine Kühlung während des Sprühbetriebes ist daher einerseits aufgrund der kurzen Verweilzeit des Wassers in Sprühbehälter nicht notwendig, andererseits wird Wärmeenergie, die über den Geber eingekoppelt wird und für die Teilverdunstung des Nebels sorgt, wieder entzogen.

Während einer 1 wöchigen Versuchsphase konnte keine Erhöhung der Keimzahl im Wasser des Vorrats- und Sprühbehälters beobachtet werden.

Patentansprüche : 1. Verfahren zur Befeuchtung von Luft wobei mittels Ultraschallzerstäuber wässrige Aerosole erzeugt werden, die mittels Ventilator an die Umgebung abgegeben werden, gekennzeich- net dadurch, dass alle mit Befeuchterwasser benetzten Teile gekühlt werden und durch die
Kühlung auf Temperaturen unter 4 C das Keimwachstum im Vorrats- und Sprühbehälter unterdrückt wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass zur Kühlung des Wasserbehäl- ters Peltierelemente verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet dass der Wassertank oder Teile des Wassertanks aus wärmeleitendem Metall ausgeführt sind und der Tank gegen aussen wärmeisolierend ausgeführt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet dass der Sprühbehälter oder Teile des Sprühbehälters aus wärmeleitendem Metall ausgeführt sind und der Tank gegen aussen wärmeisolierend ausgeführt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft, die zum Verteilen der Aerosole verwendet wird, über die Abwärme der Peltierelemente vorgewärmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dadurch, dass Sprüh- und Vorrats- behälter mit getrennten Peltierelementen gekühlt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühbehälter durch eine thermische Verbindung mit dem Vorratsbehälter gekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Peltierelement des Sprüh- behälters nur eingeschaltet wird, wenn keine Luft versprüht wird und die Behältertempera- tur über 4 C liegt.

9. Luftbefeuchtungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, mit einem Wasservorratsbehälter (1) mit Wärmeisolierung (2) und isolierter Abdeckung (3), und einem Sprühbehälter (4), gekennzeichnet durch am Behälter (1) angeordnete und mit der kühlenden Seite auf dem metallischen Teil des Behälters (1) montierte Peltierelemente <Desc/Clms Page number 4> (10), an deren Wärme abgebender Seite Kühlkörper (11) angebracht sind.

10. Luftbefeuchtungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Peltierele- mente (10) am Boden (9) des Behälters (1 ) angebracht sind.

11. Luftbefeuchtungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pel- tierelementen (10) mit der wärmeabgebenden Seite im Bereich des Strömungsweges der Sprühluft angeordnet sind.

12. Luftbefeuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühbehälter mit dem Vorratsbehälter thermisch verbunden ist.