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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Luftbefeuchtungsvorrichtung.
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Stand der Technik
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Luftbefeuchter sind im Stand der Technik bekannt. Dabei wird ein Luftbefeuchter eingesetzt, um die Luft in einem Raum auf eine definierte Luftfeuchtigkeit bringen und optional auch regeln zu können. So sind beispielsweise Rieselbefeuchter, Druckbefeuchter und Dampfbefeuchter im Stand der Technik bekannt. Die
DE 42 29 173 C1 und die
EP 0 590 328 A1 offenbaren Luftbefeuchter aus dem Stand der Technik, bei welchen in einem luftdurchströmten Luftkanal Düsen angeordnet sind, welche mit Wasser beaufschlagt sind und das Wasser in die Luft im Luftkanal zerstäuben. Die
DE 10 2005 006 520 A1 und die
DE 20 2007 013 484 U1 offenbaren Dampfbefeuchter, bei welchen in einer zentralen Einheit der Dampf erzeugt wird, welcher verteilt und ausgedüst wird. Dies erfordert einen sehr hohen Energieeinsatz.
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Solche Luftbefeuchtungsvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie den steigenden Hygieneanforderungen auch bei niedrigem Energieverbrauch nicht mehr immer genügen und insbesondere im Umluftbetrieb nicht für sehr kleine Auffeuchtungsgrade geeignet sind.
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Ebenso nachteilig sind Wasserverluste durch die geringe Stabilität des grobdispersen Wassersprays, was sich in einem Niederschlag von Tropfen an den Umfassungsflächen des Befeuchters bemerkbar macht. Aus hygienischer Sicht, ist auch die Keimbildung innerhalb der wasserführenden Bauteile zu beachten. Insbesondere nach längeren Stillstandsphasen sind dann Spülvorgänge der wasserführenden Bauteile notwendig, die sich ebenfalls nachteilig auf den Wasserverbrauch auswirken.
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Auch ist es bekannt, dass bei herkömmlichen Dampfbefeuchtern nach dem Stand der Technik durch die vorgesehene zentrale Dampferzeugung sehr hohe Kondensationsverluste durch die Führungsleitungen und Dampflanzen erzeugt werden.
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Darstellung der Erfindung. Aufgabe. Lösung. Vorteile
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Luftbefeuchtungsvorrichtung zu schaffen, welche auch bei einem niedrigen Energieverbrauch eine Luftbefeuchtung erlaubt, die auch in einem Umluftbetrieb geringe Auffeuchtungen erlaubt. Auch ist es die Aufgabe, ein Verfahren zum Betreiben einer Luftbefeuchtungsvorrichtung zu schaffen, das eine verbesserte Luftbefeuchtung, insbesondere bei geringen Verlustwassermengen, erlaubt.
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Die Aufgabe zur Luftbefeuchtungsvorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Luftbefeuchtungsvorrichtung für oder mit einem Luftkanal und mit einer, insbesondere darin, angeordneten Anzahl von Auslassdüsen, mit einem Zuführanschluss zur Verbindung mit einer Versorgungsleitung zur Zuführung eines Fluids, dem Zuführanschluss nachgeordnet einer Fluidleitung mit einer Fluidpumpe zur Förderung des Fluids, wobei die Fluidleitung in eine Verteilleitung übergeht, welche das Fluid auf Gruppen von Auslassdüsen und/oder auf einzelne Auslassdüsen verteilt, wobei einer Auslassdüse jeweils ein Heizelement zugeordnet ist, mittels welchem das Fluid aufheizbar ist, bevor es die Auslassdüse verlässt. Dadurch kann die Auffeuchtung der Luft, insbesondere auch in einem Umluftbetrieb, wesentlich geringer ausfallen als es beim Stand der Technik bekannt ist, insbesondere auch bei einem niedrigeren Energieverbrauch.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn das Heizelement ein PTC-Heizelement ist. Dabei ist das PTC-Heizelement mit einem selbstregelnden Verhalten ausgestattet, weil es bei zunehmender Temperatur einen ansteigenden Widerstand aufweist, so dass insbesondere bei einem Überhitzen eine abregelnde Verhaltensweise resultiert.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Gruppen von Auslassdüsen oder die einzelnen Auslassdüsen mittels Düsenstrangleitungen mit Fluid versorgbar sind. Dadurch kann eine parallele Versorgung durchgeführt werden, so dass eine gleichmäßige Versorgung mit dem auszulassenden Fluid erreicht werden kann und es erlaubt auch das auszulassende Fluid in der zu befeuchtenden Luft gleichmäßig einzubringen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn die Düsenstrangleitungen von einer Verteilleitung abzweigen. Auch dadurch kann eine gute und gleichmäßige Verteilung des auszulassenden Fluids bei einer geeigneten Druckverteilung erreicht werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn in der Düsenstrangleitung ein Ventil vorgesehen ist, um die Fluidversorgung von einer Verteilleitung in die Düsenstrangleitung zu steuern.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn das Fluid durch das Heizelement auf eine Temperatur von mehr als 100°C aufheizbar ist, insbesondere über seinen Siedepunkt des Fluids bei Umgebungsdruck. Dadurch wird erreicht, dass das Fluid beim Austreten unmittelbar zumindest teilweise verdampft und dadurch auch eine Luftbefeuchtung mit kleinen Dosierungen erreicht werden kann. Dadurch wird erreicht, dass das Fluid beim Austreten unmittelbar verdampft und dadurch eine Luftbefeuchtung mit kleineren Dosierungen bzw. mit geringen Luftfeuchtigkeiten erreicht werden kann. Auch wird dadurch ein geringer Verlustwasseranteil erreicht.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Fluid durch die Fluidpumpe auf einen vordefinierten Fluiddruck beaufschlagbar ist, insbesondere auch einen Fluiddruck von 1 MPa bis 2 MPa. Dadurch liegt das Fluid auch erwärmt im flüssigen Zustand vor, so dass es in den jeweiligen Leitungen flüssig vorliegt und erst nach Austritt aus den Austrittsdüsen verdampft.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn als Fluid Wasser, destilliertes Wasser oder vorbehandeltes Wasser, insbesondere mit oder ohne weitere Zuschlagsstoffe verwendet wird. Dadurch kann eine gezielte Befeuchtung vorgesehen werden.
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Die Aufgabe zu dem Verfahren wird mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Luftbefeuchtungsvorrichtung für oder mit einem Luftkanal und mit einer, insbesondere darin, angeordneten Anzahl von Auslassdüsen, mit einem Zuführanschluss zur Verbindung mit einer Versorgungsleitung zur Zuführung eines Fluids, dem Zuführanschluss nachgeordnet einer Fluidleitung mit einer Fluidpumpe zur Förderung des Fluids, wobei die Fluidleitung in eine Verteilleitung übergeht, welche das Fluid auf Gruppen von Auslassdüsen und/oder auf einzelne Auslassdüsen verteilt, wobei einer Auslassdüse jeweils ein Heizelement zugeordnet ist, mittels welchem das Fluid aufheizbar ist, bevor es die Auslassdüse verlässt, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in einem ersten Betriebsverfahren durch das jeweilige Heizelement auf eine Temperatur von über 100°C aufgeheizt wird, bevor es aus der jeweiligen Düse ausgelassen wird, so dass es im Luftkanal zerstäubt und/oder in einem zweiten Betriebsverfahren nicht durch das Heizelement erwärmt wird, bevor es aus der jeweiligen Düse ausgelassen wird. Dadurch kann je nach Bedarf eine Luftbefeuchtung erreicht werden, die den hohen gestellten Anforderungen entspricht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn das Fluid durch das Heizelement auf eine Temperatur von mehr als 100°C aufheizbar ist, insbesondere auf über 120°C oder auf etwa 130°C bis 150°C, insbesondere über seinen Siedepunkt des Fluids bei Umgebungsdruck und/oder das Fluid durch die Fluidpumpe auf einen vordefinierten Fluiddruck beaufschlagbar ist, insbesondere auch einen Fluiddruck von 1 MPa bis 2 MPa, vorzugsweise auf etwa 1 MPa bis 1,6 MPa.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche eine Stromüberwachung einzelner Heizelemente oder aller Heizelemente durchführt, insbesondere zur Steuerung der Temperatur des Fluids beim Einspritzen des Fluids aus zumindest einer Auslassdüse oder aus den Auslassdüsen in die Luft.
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Vorteilhaft ist auch, dass aufgrund der hohen Temperatur von über 100°C eine thermische Entkeimung erreicht wird, so dass Spülzyklen verzichtbar sein können.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das flüssige, über seinen Siedepunkt bei Umgebungsdruck erwärmte Fluid, beim Austreten aus der jeweiligen Auslassdüse in der Luft durch Entspannungsverdampfung verdampft. Dadurch wird eine feinverteilte Befeuchtung bei relativ geringem Energieaufwand erreicht, wobei die Temperatur des verdampften Wassers deutlich über 100°C liegt, so dass eine thermische Entkeimung durchführbar ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
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Figurenliste
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Luftbefeuchtungsvorrichtung,
- 2 eine Detailansicht der Luftbefeuchtungsvorrichtung,
- 3 eine weitere Detailansicht der Luftbefeuchtu ngsvorrichtu ng,
- 4 eine weitere Detailansicht der Luftbefeuchtungsvorrichtung,
- 5 eine schematische Ansicht einer Auslassdüse ohne Heizelement, und
- 6 eine schematische Ansicht einer Auslassdüse mit Heizelement.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Luftbefeuchtungsvorrichtung 1 in verschiedenen Ansichten bzw. sie zeigen Details davon.
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Die Luftbefeuchtungsvorrichtung 1 kann in einem Luftkanal 2 eingesetzt werden oder den Luftkanal 2 mit umfassen, so dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung 1 zu dem Luftkanal 2 hinzukommt oder dass der Luftkanal 2 Teil der Luftbefeuchtungsvorrichtung 1 ist, je nach Ausgestaltung. Die Luftbefeuchtungsvorrichtung 1 ist somit entweder für einen Luftkanal oder mit einem Luftkanal ausgebildet. In den 1 und 2 ist der Luftkanal 2 durch die umgebenden Wände 3 definiert, welche den Luftkanal 2 umgeben und die Luft im Luftkanal 2 leiten.
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Die Luftbefeuchtungsvorrichtung 1 weist eine Anzahl von Auslassdüsen 4 auf, die vorzugsweise direkt in dem Luftkanal 3 angeordnet sind.
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Es ist zu erkennen, dass die Auslassdüsen 4 in Gruppen 5 aufgeteilt sind, so dass eine Mehrzahl von Gruppen 5 von Auslassdüsen 4 vorliegt. Dabei werden die Auslassdüsen 4 einer Gruppe 5 von einer Düsenstrangleitung 6 mit Fluid versorgt, so dass bei mehreren Gruppen 5 von Auslassdüsen 4 auch mehrere Düsenstrangleitungen 6 vorgesehen sind. So sind die Gruppen 5 von Auslassdüsen 4 und/oder die einzelnen Auslassdüsen 4 mittels der Düsenstrangleitungen 6 mit Fluid versorgbar. Dabei kann es auch sein, dass einzelne Auslassdüsen 4 vorgesehen sind, welche nicht einer Gruppe 5 zugehören und/oder dass es Auslassdüsen 4 gibt, die einer Gruppe 5 zugeordnet sind.
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Weiterhin ist zu erkennen, dass die Düsenstrangleitungen 6 von einer Verteilleitung 7 abzweigen.
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Die Luftbefeuchtungsvorrichtung 1 weist weiterhin einen Zuführanschluss 8 zur Verbindung mit einer Versorgungsleitung zur Zuführung eines Fluids auf. Dabei ist der Zuführanschluss 8 mittels eines Ventils 9 steuerbar, wie öffenbar oder verschließbar.
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Dem Zuführanschluss 8 nachgeordnet ist eine Fluidleitung 10 mit einer Fluidpumpe 11 zur Förderung des Fluids. Die Fluidpumpe 11 kann vorzugsweise als Kreiselpumpe ausgebildet sein, beispielsweise auch als mehrstufige Kreiselpumpe. Sie kann jedoch auch anderweitig ausgebildet sein. Die Fluidpumpe 11 dient vorzugsweise dazu, dass das Fluid durch die Fluidpumpe 11 auf einen vordefinierten Fluiddruck beaufschlagbar ist, insbesondere auch einen Fluiddruck von 1 MPa bis 2 MPa, insbesondere bis etwa 1,6 MPa. Nach der Druckerhöhung kann das Wasser über einen Temperatursensor auf Überhitzung geprüft werden. Dabei sollte die Temperatur des Fluids bzw. des Wassers nicht über 50°C steigen, da ansonsten die Gefahr einer Beschädigung der Fluidpumpe vorliegen könnte. Anschließend wird der Druck über einen Drucksensor 15 und optional ein Manometer überprüft.
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Dabei kann eine Drehzahlsteuerung der Fluidpumpe 11 über das Signal des Drucksensors 15 erfolgen. So kann die Drehzahl der Fluidpumpe 11 erhöht werden, wenn der Druck unter dem gegebenen Sollwert von 1.0 bis etwa 1.6 MPa bzw. bis etwa 2 MPa liegt. Im umgekehrten Fall verringert sich die Drehzahl der Fluidpumpe 11, wenn der Druck über 1.0 bis etwa 1.6 MPa bzw. bis etwa 2.0 MPa liegt.
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Die eingespritzte Fluidmenge bzw. Wassermenge und damit auch die Befeuchtung der Luft kann entsprechend zum einen durch Takten der Düsenstränge und/oder zum anderen durch die Modulation des Wasserdruckes variiert werden. Besonders vorteilhaft in Bezug auf die Qualität der Regelung der Befeuchtung der Luft ist eine Kombination beider Regelstrategien.
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Als Fluid kann beispielsweise Wasser, destilliertes Wasser oder vorbehandeltes Wasser, insbesondere mit oder ohne weitere Zuschlagsstoffe verwendet werden.
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Nach der Pumpe 11 geht die Fluidleitung 10 in die Verteilleitung 7 über, welche das Fluid auf Gruppen 5 von Auslassdüsen 4 und/oder auf einzelne Auslassdüsen 4 verteilt.
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Vor der Pumpe 11 ist in der Fluidleitung 10 noch beispielsweise ein Zulauf-Magnetventil 12, ein Filter 13 für das Fluid, ein Rückschlagventil 14 und/oder ein Drucksensor 15' angeordnet. Der Drucksensor 15' wird beispielsweise zur Überprüfung des Drucks der Fluids in der Fluidleitung 10 als Versorgungsleitung 10 eingesetzt. Dadurch wird der Vordruck überwacht und es kann beispielsweise eine Abschaltung der Pumpe 11 bei zu geringem Vordruck angesteuert werden, so dass ein Trockenlauf der Pumpe 11 vermieden werden kann.
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In zumindest einer oder in der Düsenstrangleitung 6 ist jeweils ein Ventil 16 als Handventil und ein Magnetventil 17 vorgesehen, um die Fluidversorgung von einer Verteilleitung 7 in die Düsenstrangleitung 6 zu steuern.
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Die 5 und 6 zeigen verschiedene Ausgestaltungen von Auslassdüsen 4. Die 5 zeigt eine Auslassdüse 4 mit einem Anschluss 20 an die Düsenstrangleitung 6 und mit einer Auslassöffnung 21 zum Auslassen des Fluids.
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Die 6 zeigt eine alternative Auslassdüse 4 mit einem Anschluss 20 an die Düsenstrangleitung 6 und mit einer Auslassöffnung 21 zum Auslassen des Fluids, wobei weiterhin ein Heizelement 22 vorgesehen ist, welches das Fluid in der Auslassdüse 4 erwärmt, bevor es ausgelassen wird, wenn das Heizelement eingeschaltet ist. Bevorzugt ist das Heizelement 22 ringartig ausgebildet, so dass das Fluid optimal erwärmt werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn einer Auslassdüse 4 jeweils ein Heizelement 22 zugeordnet ist, mittels welchem das Fluid aufheizbar ist, bevor es die Auslassdüse 4 verlässt. Dabei kann es allerdings optional auch Auslassdüsen 4 geben, die ohne Heizelement 22 versehen sind, siehe 5 und Auslassdüsen, die mit einem Heizelement 22 versehen sind. Gemäß der Erfindung wird das Fluid in der Auslassdüse lokal erwärmt, so dass keine zentrale Vorheizung und danach erst eine Aufteilung des erwärmten Fluid vorgesehen ist.
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Bevorzugt ist das Heizelement 22 ein PTC-Heizelement, welches ein Heizelement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ist, also der elektrische Widerstand mit steigender Temperatur ansteigt. Alternativ oder zusätzlich kann das Heizelement 22 auch ein thermostatgesteuertes Heizelement sein, welches abhängig von der Durchflussmenge und der benötigten Temperatur über ein Steuergerät gesteuert wird. Das PTC-Heizelement hat den Vorteil, dass es ein stabiles Verhalten über einen größeren Druckbereich des zu erwärmenden Fluids zeigt, so dass mit ihm und einem elektronischen Regelkreis ein modulierender Betrieb des PTC-Heizelements zur Erreichung eines Flash-Boiling-Effekts erreichbar ist.
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Gemäß der Erfindung ist das Fluid durch das Heizelement 22 auch optional auf eine Temperatur von mehr als 100°C aufheizbar, insbesondere über den Siedepunkt des Fluids bei Umgebungsdruck, so dass das Fluid beim Auslassen aus der Auslassdüse 4 in dem Luftkanal 2 unmittelbar verdampft und das Fluid mit dem verdampften Fluid befeuchtet.
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Entsprechend kann ein Verfahren zum Betreiben einer Luftbefeuchtungsvorrichtung 1, insbesondere gemäß obiger Beschreibung, für oder mit einem Luftkanal durchgeführt werden, wobei das Fluid in einem ersten Betriebsverfahren durch das jeweilige Heizelement 22 auf eine Temperatur von über 100°C aufgeheizt wird, bevor es aus der jeweiligen Auslassdüse ausgelassen wird, so dass es im Luftkanal zerstäubt und/oder in einem zweiten Betriebsverfahren nicht durch das Heizelement 22 erwärmt wird, bevor es aus der jeweiligen Auslassdüse 4 ausgelassen wird. Dadurch kann je nach Betriebsfall zwischen einem Betriebsverfahren mit Heizung und einem Betriebsverfahren ohne Heizung unterschieden werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Fluid durch das Heizelement 22 auf eine Temperatur von mehr als 100°C aufheizbar ist, insbesondere auf über 120°C oder auf etwa 130°C bis 150°C, insbesondere über seinen Siedepunkt des Fluids bei Umgebungsdruck und/oder das Fluid durch die Fluidpumpe 11 auf einen vordefinierten Fluiddruck beaufschlagbar ist, insbesondere auch einen Fluiddruck von 1 MPa bis 2 MPa, vorzugsweise auf etwa 1 MPa bis 1,6 MPa.
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Zum Betrieb ist vorteilhafterweise eine Steuereinheit 25 vorgesehen, welche beispielsweise eine Stromüberwachung einzelner Heizelemente 22 oder aller Heizelemente 22 durchführt, insbesondere zur Steuerung der Temperatur des Fluids beim Einspritzen des Fluids aus zumindest einer Auslassdüse 4 oder aus den Auslassdüsen 4 in die Luft, insbesondere des Luftkanals 2.
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Dabei kann auf eine vollständige Verdampfung des Fluids bzw. des Wassers gegebenenfalls verzichtet werden. Stattdessen wird optional und bevorzugt aus dem eingespritzten Fluid bzw. Wasser und der Luft ein Aerosol erzeugt. Physikalisch betrachtet handelt es sich hierbei um ein Mehrkomponentensystem, in dem das Fluid bzw. Wasser als disperse Phase innerhalb der Luft als Dispersionsmittel verteilt ist. Charakteristisch für disperse Systeme sind die Partikelgröße der dispersen Phase, sowie die Aggregatzustände von dispergiertem Stoff und Dispersionsmittel. Nach diesen Unterscheidungsmerkmalen liegt bei einem klassischen Dampfbefeuchter nach dem Stand der Technik im Idealfall eine molekulardisperse, homogene Wasserverteilung vor. Unter Normalbedingungen erfolgt jedoch unmittelbar nach der Verdampfung und damit nach einer molekulardispersen homogenen Wasserverteilung eine Spontankondensation, bei welchem das Dispersionsmedium in eine grob disperse Aerosolverteilung (10µm - 20µm) zurückfällt. Beim anschließenden Austritt in den Luftkanal verdampfen die grobdispersen Aerosole wieder.
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Bei einem herkömmlichen Hochdruck- oder Mitteldruckbefeuchter, der aufgrund der gebildeten Tropfenspektren (dT>20µm) auch als Spraybefeuchter bezeichnet wird, handelt es sich dagegen um ein heterogenes System. Das Wasser liegt in Form von makroskopisch erkennbaren Tropfen in der Luft vor und ist damit grobdispers verteilt. Eine Zwischenstellung nehmen Aerosole ein. Hier sind die einzelnen Moleküle des Wassers zu so ausgedehnten Tropfen aggregiert, dass diese durch eine Phasengrenze gegen die Gasphase abgegrenzt sind. Allerdings sind die Tropfen so klein (dT<1µm), dass sie in ihrem Verhalten weitgehend gelösten Molekülen entsprechen.
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Die Bildung des Aerosols erfolgt durch Zerstäuben der Flüssigkeit. Bei diesem Vorgang muss gegen die Kraft der Oberflächenspannung und gegen die viskosen Kräfte der Flüssigkeit Arbeit verrichtet werden. Die mechanische Energie zur Überwindung dieser Kräfte stammt aus dem Energieinhalt des Einspritzstrahls. Je nach Herkunft der Zerstäubungsenergie wird zwischen kinetischer und thermischer Fragmentierung unterschieden. Herkömmliche Hoch- und Mitteldruckbefeuchter nutzen ausschließlich die kinetische Energie des Einspritzstrahls.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird zusätzlich die thermische Energie herangezogen.
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Vor Einspritzbeginn wird die Temperatur des Fluids bzw. des Wassers unter Druck hierzu über die Siedetemperatur bei Umgebungsdruck erhöht. Durch die schnelle Druckabsenkung am Düsenaustritt befindet sich das eingespritzte Fluid im Zustand der Überhitzung. Die Temperatur liegt also über 100°C, da das Fluid durch das Heizelement 22 auf eine Temperatur von mehr als 100°C aufheizbar ist, insbesondere auf über 120°C oder auf etwa 130°C bis 150°C, insbesondere über seinen Siedepunkt des Fluids bei Umgebungsdruck, so dass es für eine thermische Desinfektion verwendbar ist.
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Kann die Temperatur im Inneren des Fluids durch den Wärmetransport an die Umgebung unter das Niveau der Siedetemperatur ausgeglichen werden, verdampft das Fluid lediglich an der Oberfläche des Einspritzstrahls. Wird im Gegensatz hierzu die Temperatur im Kern des Einspritzstrahls nicht schnell genug durch den Wärmetransport nach außen abgesenkt, kommt es zur Aktivierung von Siedekeimen. Aus den Siedekeimen gehen Dampfblasen hervor, die bei ihrem Wachstum die flüssige Phase durchstoßen und hierdurch den Einspritzstrahl zerteilen. Dieser Vorgang des Abbaus der thermischen Energie des Einspritzstrahls wird als Entspannungsverdampfung (Flash-Boiling-Effekt) bezeichnet. Durch die Zerteilung des Einspritzstrahles werden, ähnlich wie bei einem Dampfbefeuchter, grobdisperse Aerosole gebildet, welche anschließend im Luftstrom verdampfen.
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Auf diesem Weg muss nur ein Teil der Verdampfungsenthalpie in die Erhitzung des Wassers eingetragen werden, um eine ähnliche Aerosolverteilung und Befeuchtungsleistung zu erlangen. Damit wird eine Energieeinsparung im Bereich von etwa 50% gegenüber herkömmlichen Dampfbefeuchtern erreicht, da das Aufbringen der Verdampfungsenthalpie entfällt.
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Je nach Grad der Überhitzung bewirkt das zum Teil innerhalb und/oder vor der Düse beginnende Dampfblasenwachstum eine erhebliche Durchsatzreduzierung. Dieser Effekt kann durchaus erwünscht sein, da sich hierdurch mit vergleichsweise großen Düsenquerschnitten kleinste Einspritzmengen realisieren lassen. Umgekehrt bewirkt die Abschaltung der Heizung eine Erhöhung des Düsendurchsatzes. In diesem Betriebsmodus arbeitet der Befeuchter dann wie ein Mitteldruckbefeuchter. Dies eröffnet die Möglichkeit den eingespritzten Fluidstrom bzw. Wasserstrom nicht nur in Bezug auf die Taktung der Düsen sowie den Düsendruck sondern auch über die Einspritztemperatur zu regeln. Letztlich führt dies zu einer deutlichen Ausdehnung des Regelbereichs des Luftbefeuchters und verglichen mit Dampfbefeuchtern nach dem Stand der Technik bei deutlich niedrigerem Energieaufwand. Denn bei einem Dampfbefeuchter nach dem Stand der Technik wird die Flüssigkeit vollständig verdampft. Unmittelbar nach der Verdampfung kommt es zu einer Spontankondensation und zur Bildung grob disperser Tröpfchen, welche anschließend in den Luftstrom geleitet werden, um dann im Luftstrom wieder vollständig zu verdampfen.
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Eine ähnliche grob disperse Tröpfchenverteilung (Aerosol) wird nach dem Flash-Boiling-Verfahren mit deutlich niedrigerem Energieaufwand erreicht, ohne eine vorherige vollständige Verdampfung der Flüssigkeit bewerkstelligen zu müssen. Das Überhitzen des Wassers benötigt nur einen Bruchteil der sonst benötigten Verdampfungsenthalpie. Die Energieeinsparung, siehe oben liegt im Bereich von etwa 50% gegenüber herkömmlichen Dampfbefeuchtern, da das Aufbringen der Verdampfungsenthalpie entfällt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftbefeuchtungsvorrichtung
- 2
- Luftkanal
- 3
- Wand
- 4
- Auslassdüse
- 5
- Gruppe
- 6
- Düsenstrangleitung
- 7
- Verteilleitung
- 8
- Zuführanschluss
- 9
- Ventil
- 10
- Fluidleitung
- 11
- Fluidpumpe
- 12
- Zulauf-Magnetventil
- 13
- Filter
- 14
- Rückschlagventil
- 15
- Drucksensor
- 15'
- Drucksensor
- 16
- Ventil als Handventil
- 17
- Magnetventil
- 20
- Anschluss
- 21
- Auslassöffnung
- 22
- Heizelement
- 25
- Steuereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4229173 C1 [0002]
- EP 0590328 A1 [0002]
- DE 102005006520 A1 [0002]
- DE 202007013484 U1 [0002]
