DE202009006003U1

DE202009006003U1 - Luftkanalbefeuchter mit indirektem Wärmetransfer

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Publication number: DE202009006003U1
Application number: DE202009006003U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2019-04-25

Abstract

Luftkanalbefeuchter (1) zur Befeuchtung eines Luftstromes (2) in einem durch Wandungen begrenzten Kanal (3), aufweisend:
einen Strömungserzeuger (4), insbesondere einen Ventilator,
eine zentrale Befeuchtungseinheit (10) mit einer Anströmseite (5) und einer Abströmseite (6) und ferner mit
– mindestens einer Kammer (11) zur Aufnahme eines Befeuchtungsfluids (12), insbesondere von Wasser, und mit
– mindestens einer elektrischen Heizvorrichtung (13) zum Verdampfen des Befeuchtungsfluids (12), und mit
– mindestens einem Ausströmbereich (14) über welchen das verdampfte Befeuchtungsfluid (12) an den Luftstrom (2) in dem Kanal (3) abgegeben werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Kammer (11) der zentralen Befeuchtungseinheit (10) weiterhin ein vom Befeuchtungsfluid (12) verschiedenes und räumlich getrenntes Wärmetransferfluid (15) aufweist, welches die elektrische Heizvorrichtung (13) in der mindestens einen Kammer (11) umgibt und bei Betrieb des Luftkanalbefeuchters (1) Wärme von der elektrischen Heizvorrichtung (13) direkt oder indirekt an das Befeuchtungsfluid (12) liefert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftkanalbefeuchter zur Befeuchtung eines Luftstroms in einem durch Wandungen begrenzten Kanal, aufweisend: einen Strömungserzeuger, insbesondere einen Ventilator, eine zentrale Befeuchtungseinheit mit einer Anströmseite und einer Abströmseite und ferner mit mindestens einer Kammer zur Aufnahme eines Befeuchtungsfluids, insbesondere von Wasser, und mit mindestens einer elektrischen Heizvorrichtung zum Verdampfen des Befeuchtungsfluids und mit mindestens einem Ausströmbereich, über welchen das verdampfte Befeuchtungsfluid an den Luftstrom in dem Kanal abgegeben werden kann, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Luftkanalbefeuchter dienen der Luftkonditionierung eines in einem durch Wandungen begrenzten Kanals geleiteten Luftstroms. Derartige Luftkanäle werden vor allem zur Konditionierung von Luft in typischen Arbeitsumgebungen, insbesondere auch in industriellen Bereichen, öffentlichen Gebäuden oder Krankenhäusern eingesetzt. Hierbei ist es Aufgabe des Luftkanalbefeuchters, den Luftstrom mit einer vorbestimmten Menge an Dampf eines Befeuchtungsfluids anzureichern, und diesen entsprechend vorgegebener Kriterien, etwa hinsichtlich des zu erreichenden Befeuchtungsgrads, zu konditionieren.
Typischerweise umfasst ein Luftkanalbefeuchter hierzu ein das Befeuchtungsfluid umfassendes Volumen, welches mittels einer geeigneten Heizvorrichtung erwärmt werden kann, so dass das Befeuchtungsfluid verdampft und über geeignete Ausströmleitungen in den zu befeuchtenden Luftstrom eingeleitet werden kann. Obwohl sich mit den genannten Heizvorrichtungen schnell, effektiv und unmittelbar Befeuchtungsfluid verdampfen lässt, besteht doch das Problem, dass sich über längeren Betrieb Rückstände an den Heizvorrichtungen anlagern können. Die Heizvorrichtungen müssen daher in vorbestimmten Inter vallen gereinigt oder gar ausgetauscht werden. Dies ist oft mit einem erheblichen Wartungsaufwand verbunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen Luftkanalbefeuchter vorzuschlagen, dessen Wartungsbedarf verringert ist, insbesondere dessen Wartungsbedarf hinsichtlich der Bildung bzw. Entfernung von Ablagerungen in dem Luftkanalbefeuchter verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Luftkanalbefeuchter gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 9 gelöst.
Ein weiteres Problem, welches bei konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten Luftkanalbefeuchtern auftritt, steht in Verbindung mit der Befüllfunktion eines solchen Luftkanalbefeuchters. Typischerweis werden Luftkanalbefeuchter stets nur dann mit neuem, für die Verdampfung vorgesehenem Befeuchtungsfluid versorgt, wenn aus dem Luftkanalbefeuchter bereits eine größere, vorbestimmte Menge verdampft wurde und Befeuchtungsfluid nicht mehr in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Das Nachfüllen von neuem Befeuchtungsfluid wird hierbei typischerweise durch ein nur zeitweises Öffnen eines Zufuhrventils in einer Zufuhrleitung erreicht, wobei bei Öffnen eine bestimmte Menge an Befeuchtungsfluid in den Luftkanalbefeuchter strömt und dort nach erneuter Energiezufuhr und Erhitzung zur weiteren Befeuchtung als Dampf zur Verfügung steht. Nachteilig hierbei stellt sich jedoch heraus, dass es eine gewisse Totzeit bzw. Verzögerung nach dem Befüllen mit Befeuchtungsfluid erfordert, bis der Luftkanalbefeuchter zum erneuten Einbringen von verdampftem Befeuchtungsfluid in einen Luftstrom zur Verfügung stehen kann. Die Totzeit bzw. Verzögerung ist durch die für eine ausreichende Erhitzung des Befeuchtungsfluids notwendige Zeitspanne bedingt.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung weiter die Aufgabe zugrunde, einen Luftkanalbefeuchter vorzuschlagen, dessen Totzeit nach dem Befüllvorgang mit neuem Befeuchtungsfluid vermindert bzw. vollständig abwesend ist.
Insbesondere wird die erste Aufgabe durch einen Luftkanalbefeuchter zur Befeuchtung eines Luftstroms in einem durch Wandungen begrenzten Kanal gelöst, welcher aufweist: einen Strömungserzeuger, insbesondere einen Ventilator, eine zentrale Befeuchtungseinheit mit einer Anströmseite und einer Abströmseite und ferner mit mindestens einer Kammer zur Aufnahme eines Befeuchtungsfluids, insbesondere von Wasser, und mit mindestens einer elektrischen Heizvorrichtung zum Verdampfen des Befeuchtungsfluids, und mit mindestens einem Ausströmbereich, über welchen das verdampfte Befeuchtungsfluid an den Luftstrom in dem Kanal abgegeben werden kann, wobei die mindestens eine Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit weiterhin ein vom Befeuchtungsfluid verschiedenes und räumlich getrenntes Wärmetransferfluid aufweist, welches die elektrische Heizvorrichtung in der mindestens einen Kammer umgibt und bei Betrieb des Luftkanalbefeuchters Wärme von der elektrischen Heizvorrichtung direkt oder indirekt an das Befeuchtungsfluid liefert.
Weiterhin wird die zweite Aufgabe durch einen Luftkanalbefeuchter zur Befeuchtung eines Luftstroms in einem durch Wandungen begrenzten Kanal gelöst, welcher aufweist: einen Strömungserzeuger, insbesondere einen Ventilator, eine zentrale Befeuchtungseinheit mit einer Anströmseite und einer Abströmseite und ferner mit mindestens einer Kammer zur Aufnahme eines Befeuchtungsfluids, insbesondere von Wasser, und mit mindestens einer elektrischen Heizvorrichtung zum Verdampfen des Befeuchtungsfluids, und mit mindestens einem Ausströmbereich, über welchen das verdampfte Befeuchtungsfluid an den Luftstrom in dem Kanal abgegeben werden kann, wobei der Luftkanalbefeuchter einen Vorwärmabschnitt zum Vorwärmen wenigstens eines Teiles des Befeuchtungsfluids aufweist, welches der wenigstens einen Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit zur Aufnahme des Befeuchtungsfluids zugeführt wird.
Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung liegt folglich darin, ein Wärmetransferfluid vorzusehen, welches die elektrische Heizvorrichtung in der mindestens einen Kammer umgibt, ohne jedoch bei Betrieb des Luftkanalbefeuchters selbst verdampft zu werden bzw. Ablagerungen zu bilden. Das Wärmetransferfluid dient lediglich zum direkten oder indirekten Wärmetransport zwischen der elektrischen Heizvorrichtung und dem zu verdampfenden Befeuchtungsfluid.
Da das Wärmetransferfluid jedoch selbst nicht verdampft wird und auf den Kontaktflächen zwischen dem Wärmetransferfluid und der mindestens einen Kammer bzw. zwischen dem Wärmetransferfluid und der elektrischen Heizvorrichtung keine Ablagerungen bildet, welche den Betrieb des Luftkanalbefeuchters beeinträchtigen könnten, ist die Wartungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters deutlich verbessert.
Zusätzlich gewährleistet das Wärmetransferfluid einen weitgehend gleichmäßigen Abtransport der in der elektrischen Heizvorrichtung erzeugten Wärme und vermeidet folg lich Hot-Spots, welche bei Verdampfung mitunter entstehen und zu einer möglichen Beschädigung, insbesondere der elektrischen Heizvorrichtung führen können. Das Wärmetransferfluid erlaubt insbesondere ein vollständiges Verdampfen des in der mindestens einen Kammer aufgenommenen Befeuchtungsfluids, welches bei herkömmlichen Luftkanalbefeuchtern jedoch zu vermeiden ist, um eine Beschädigung der zentralen Befeuchtungseinheit bzw. der elektrischen Heizvorrichtung zu verhindern. Kommt es beispielsweise zu einer unerwünschten Unterbrechung der Befeuchtungsfluidzufuhr in den Luftkanalbefeuchter, ohne dass dieser Umstand jedoch erfasst würde, könnte ein Weiterbetrieb der elektrischen Heizvorrichtung nach dem Verdampfen des Befeuchtungsfluids zu einer übermäßigen Erhitzung des Luftkanalbefeuchters führen sowie zu einer anschließenden Beschädigung bzw. Zerstörung desselben. Bei Verwendung eines die elektrische Heizvorrichtung umgebenden Wärmetransferfluids kann eine derartige Zerstörung vermieden werden.
Ein weiterer Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Totzeit nach dem Befüllvorgang des Luftkanalbefeuchters mit neuem, zur Verdampfung vorgesehenem Befeuchtungsfluid zu reduzieren, indem das dem Luftkanalbefeuchter zugeführte Befeuchtungsfluid bereits vor der Zufuhr vorgewärmt bzw. erhitzt wird. Durch das Vorsehen eines Vorwärmabschnitts zum Vorwärmen wenigstens eines Teiles des Befeuchtungsfluids, welches der wenigstens einen Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit zur Aufnahme des Befeuchtungsfluids zugeführt wird, bedarf es nach dem Zuführen nämlich mitunter lediglich einer sehr geringen Energiezufuhr zur Erhitzung auf ein Temperaturniveau, welches ausreichend ist, um eine Verdampfungstemperatur innerhalb der wenigstens einen Kammer zu erreichen. Für die hier propagierte Vorerwärmung kann insbesondere Energie eingesetzt werden, die bereits anderweitig zur Verfügung steht, beispielsweise Prozessabwärme, etc. Weiterhin ist es möglich, zur Erwärmung eine möglichst kostengünstig verfügbare Energie einzusetzen, wie beispielsweise Solarenergie oder den Energieinhalt von Warmwasser, das in Gebäuden oftmals aus einer zentralen Heizanlage zur Verfügung gestellt wird. Die zentrale Erwärmung von Warmwasser wird meist ohnehin in einer Energieform vorgenommen werden, die gegenüber dem Einsatz von Strom zur Beheizung kosteneffektiver ist.
Weiter kann diese Art der thermischen Vorbehandlung des Befeuchtungsfluides sich auch für Wasser als Befeuchtungsfluid eignen, sich typischerweise bei Erwärmung ausbildende, weiße, kalkartige Ablagerungen zu vermindern. Diese Ablagerungen, welche gemeinhin als Kesselstein bezeichnet werden, bestehen zumeist aus den Erdalkalisalzen Calcium- und Magnesiumcarbonat, welche eine harte Ablagerungsschicht an den Wandungen eines das Wasser aufnehmenden Gefäßes ausbilden. Die Entstehung dieser Ablagerungen ist stark temperaturabhängig, weshalb Kesselstein bevorzugt dort entsteht, wo das Wasser erhitzt bzw. vorgewärmt wird. Wird nun, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Wasser bzw. das Befeuchtungsfluid bereits vor der Zufuhr in die zentrale Befeuchtungseinheit vorgewärmt, kann die Bildung der Ablagerungen bereits vor Zufuhr in die zentrale Befeuchtungseinheit erfolgen und die entstandenen Ablagerungen entsprechend entfernt bzw. abgetrennt werden. Folglich sinkt die Ablagerungsbildung in der zentralen Befeuchtungseinheit des Luftkanalbefeuchters, insbesondere in der Kammer und damit auch der Wartungsbedarf für den Luftkanalbefeuchter.
In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters ist vorgesehen, dass in der Kammer zur Trennung von Wärmetransferfluid und Befeuchtungsfluid eine Trennwand, insbesondere ein dünnes Trennblech angeordnet ist, mit der ein direkter Kontakt des Befeuchtungsfluids in der mindestens einen Kammer mit dem Wärmetransferfluid verhindert wird. Die Trennwand ist hierbei etwa über fluiddicht abgedichtete Befestigungsabschnitte, insbesondere an den seitlichen Begrenzungen, an der Kammer angebracht. Bevorzugt ist die fluiddichte Befestigung auch wärmefest. Weiterhin bevorzugt kann die Trennwand auch leicht flexibel ausgestaltet sein, um die Ausdehnung des Wärmetransferfluids während der Erwärmung im Betrieb des Luftkanalbefeuchters zu berücksichtigen. Durch die ausführungsgemäße Trennwand wird ein Vermischen des Befeuchtungsfluids und des Wärmetransferfluids verhindert, wodurch eine Kontamination des Luftstroms mit möglicherweise verdampften Anteilen des Wärmetransferfluids vermieden werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters ist die Trennwand aus einem sehr gut temperaturleitfähigen Material, insbesondere aus Kupfer oder Stahlblech. Aufgrund der guten Temperaturleitfähigkeit der Trennwand resultiert ein geringer Wärmeleitwiderstand zwischen dem Wärmetransferfluid und dem zu verdampfenden Befeuchtungsfluid. Demgemäß erfolgt die Verdampfung des Befeuchtungsfluids besonders effizient und energiesparend.
In einer anderen Ausführungsform des Luftkanalbefeuchters ist vorgesehen, dass die eine Trennwand so in der mindestens einen Kammer angebracht ist, dass sie sich bei Erreichen eines vorbestimmten Temperaturbereiches des Wärmetransferfluids in seiner makroskopischen Ausdehnung verändert, insbesondere aufwölbt. Eine derartige Verände rung der makroskopischen Ausdehnung der Trennwand kann insbesondere dann erreicht werden, wenn die Trennwand bereits unter Vorspannung bei Nichtbetriebstemperatur in der mindestens einen Kammer angebracht ist. Wird bei Betrieb des Luftkanalbefeuchters das Wärmetransferfluid erhitzt, bewirkt die damit ebenfalls einhergehende Erwärmung der Trennwand zunächst eine mikroskopische Wärmeausdehnung, welche jedoch bei geeigneter Anbringung in der mindestens einen Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit in eine makroskopische Ausdehnungsveränderung übersetzt wird. Aufgrund der makroskopischen Ausdehnungsveränderung verändert sich die Oberflächenkrümmung bzw. Oberflächenbeschaffenheit der Trennwand insbesondere auf der dem zu verdampfenden Befeuchtungsfluid zugewandten Seite, wodurch auf dieser Seite möglicherweise befindliche Ablagerungen von der Oberfläche der sich makroskopisch verändernden Trennwand abplatzen. Die von der Oberfläche der Trennwand entfernten Ablagerungen können anschließend leicht durch ein gezieltes Spülen der mindestens einen Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit entfernt werden. Ausführungsgemäß ist es somit denkbar, den Luftkanalbefeuchter in regelmäßigen Wartungsintervallen ohne Zufuhr von weiterem Befeuchtungsfluid so lange zu betreiben, bis die Trennwand aufgrund der Wärmezufuhr sich in ihrer makroskopischen Ausdehnung verändert und alle auf ihr befindlichen Ablagerungen entfernt werden. Ein derartiger Wartungsschritt kann mitunter auch bei Verwendung einer automatisierten Steuerung in regelmäßigen Zeitintervallen automatisch erfolgen, ohne dass Wartungspersonal benötigt werden würde.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters ist das Wärmetransferfluid ein Öl oder Fett, insbesondere ein Thermoöl. Einerseits weisen Öle oder Fette eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit auf, welche erlaubt, die Effizienz der Verdampfung in dem ausführungsgemäßen Luftkanalbefeuchter zu verbessern. Andererseits zeigen Öle oder Fette keinerlei Neigung, bei Erwärmung Ablagerungen auf erwärmten Oberflächen zu bilden. Ganz im Gegenteil tragen Öle oder Fette eher dazu bei, erwärmte Oberflächen durch Benetzung mit einem Öl- bzw. Fettfilm weitgehend unverändert zu erhalten.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters weist die zentrale Befeuchtungseinheit einen Anströmabschnitt auf ihrer Anströmseite auf, welcher eine aerodynamische Formgebung hat und zur Strömungskonditionierung einer Luftströmung vorgesehen ist, die auf die zentrale Befeuchtungseinheit zuströmt. Die aerodynamische Formgebung kann hierbei beispielsweise zu einem verminderten Strömungswiderstand der Luftströmung beitragen, wodurch in dem den Luftstrom umfassenden Kanal nur geringe Luftstauungen bzw. Strömungswiderstände auftreten. Alternativ kann die Formgebung auch geeignet sein, die Luftströmung so zu konditionieren, dass eine besonders effiziente Befeuchtung durch den Luftkanalbefeuchter resultiert. Ebenso denkbar ist eine aerodynamische Formgebung, die zu Luftverwirbelungen Anlass gibt, wodurch eine Durchmischung des in den Luftstrom eingetragenen Dampfes des Befeuchtungsfluids verbessert wird. Der ausführungsgemäße Anströmabschnitt kann weiterhin als Verblendung für die zentrale Befeuchtungseinheit dienen, bzw. zur Aufnahme von Teilen der zentralen Befeuchtungseinheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters weist die zentrale Befeuchtungseinheit einen Abströmabschnitt auf ihrer Abströmseite auf, welcher eine aerodynamische Formgebung hat und zur Strömungskonditionierung einer Luftströmung vorgesehen ist, die von der zentralen Befeuchtungseinheit abströmt. Wie im Falle des vergleichbaren Anströmabschnittes kann auch die aerodynamische Formgebung des Abströmabschnittes zu einer verbesserten Einbringung bzw. Vermischung des zu verdampfenden Befeuchtungsfluids in den Luftstrom beitragen. Weiterhin kann auch die aerodynamische Formgebung des Abströmabschnittes so beschaffen sein, dass der Strömungswiderstand des Luftkanalbefeuchters in dem Kanal vermindert wird, wodurch in Längserstreckungsrichtung des Kanals geringere Luftdruckschwankungen bzw. Strömungswiderstände auftreten.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Luftkanalbefeuchter in dem Kanal derart angeordnet, dass die mindestens eine Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit von den Wandungen des Kanals beabstandet angeordnet ist und allseits von dem im Kanal geführten Luftstrom umströmt wird, oder an dem Kanal angeordnet, so dass wenigstens eine der Wandungen des Kanals mit wenigstens einer Seite der mindestens einen Kammer im Wesentlichen abschließt. Der ausführungsgemäße Luftkanalbefeuchter kann also vollständig innerhalb des Kanals, teilweise innerhalb des Kanals oder vollständig außerhalb des Kanals angebracht sein. Je nach Anbringungsart kann der Luftkanalbefeuchter geeignete Befestigungsvorrichtungen aufweisen, die erlauben, den Luftkanalbefeuchter an seiner zur Anbringung bestimmten Stelle zu befestigen. Weiterführend kann auch der Kanal selbst umgestaltet sein, um den Luftkanalbefeuchter in geeigneter Weise aufzunehmen. Insbesondere kann der Kanal eine passend vorgeformte Ausbuchtung aufweisen, in welche der Luftkanalbefeuchter passend eingesetzt und befestigt werden kann. Vorzugsweise ist der Luftkanalbefeuchter so in bzw. an dem Kanal befestigt, dass er von außerhalb bedient bzw. gewartet werden kann.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters weist der Luftkanalbefeuchter einen Vorwärmabschnitt zum Vorwärmen wenigstens eines Teiles des Befeuchtungsfluids auf, welches der wenigstens einen Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit zur Aufnahme des Befeuchtungsfluids zugeführt wird. Damit kann eine verbesserte Steuerung des Luftkanalbefeuchters erreicht werden, da bei Zufuhr von neuem Befeuchtungsfluid in die Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit nur weniger Wärme und damit weniger Energie bzw. Zeit aufgewendet werden muss, bis das gesamte in der Kammer vorhandene Befeuchtungsfluid verdampft werden kann. Vor allem in solchen Fällen, in denen die Zufuhr von neuem Befeuchtungsfluid in die Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit bei Bedarf nicht kontinuierlich sondern in diskreten Schritten erfolgt, erweist sich ein Vorwärmen wenigstens eines Teiles des in die Kammer zugeführten Befeuchtungsfluids als besonders vorteilhaft. Zudem ist auch denkbar, dass für das Vorwärmen des Befeuchtungsfluids ein Teil derjenigen Wärme verwendet wird, welche als Abwärme im anderen Fall ungenutzt verloren gehen würde.
In einer weiterführenden Ausführungsform wird bei Betrieb des Luftkanalbefeuchters dem Vorwärmabschnitt zum Vorwärmen des Befeuchtungsfluids über das Wärmetransferfluid direkt oder indirekt Wärme zugeführt. Vorzugsweise weist das in der wenigstens einen Kammer umfasste Wärmetransferfluid eine ausreichende Wärmekapazität auf, um nach Zufuhr des vorgewärmten Befeuchtungsfluids in die wenigstens eine Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit ungeeignet große Temperaturschwankungen vermeiden zu können. Insbesondere findet der ausführungsgemäße Wärmetransfer zwischen dem Wärmetransferfluid und dem vorzuwärmenden Befeuchtungsfluid in bzw. auf der zentralen Befeuchtungseinheit statt. So sind etwa geeignet geformte Heizleitungen, etwa in Schlangenform, in dem zentralen Befeuchtungsfluid denkbar, welche in der zentralen Befeuchtungseinheit vorgesehen sind.
In einer anderen weiterführenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass dem Vorwärmabschnitt zum Vorwärmen des Befeuchtungsfluids über ein externes Heizfluid, insbesondere aus dem Heizkreislauf eines Gebäudes oder aus zugeführter Abwärme direkt oder indirekt Wärme zugeführt wird. Somit kann durch technische Maßnahmen zum Erreichen einer thermischen Kopplung eine Steigerung der Energieeffizienz nicht nur des Luftkanalbefeuchters sondern auch eines größeren Wärmesystems in beispielsweise einem Gebäude erreicht werden. Durch die thermische Kopplung unterschiedlicher wärmeführender Systeme kann folglich deren Gesamtwirkungsgrad deutlich verbessert werden.
In einer weiteren weiterführenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorwärmabschnitt der zentralen Befeuchtungseinheit vorgeschaltet oder in diese integriert ist. Eine Vorschaltung erleichtert die Wartung des Vorwärmabschnittes, da er mitunter leicht separat ausgetauscht und gereinigt werden kann, ohne dabei jedoch die Funktionsfähigkeit weiterer technischer Elemente des Luftkanalbefeuchters zu beeinträchtigen. Weiterhin kann der übrige Luftkanabefeuchter relativ klein gehalten werden. Eine Integration hingegen des Vorwärmabschnitts in die zentrale Befeuchtungseinheit erlaubt die Ausbildung eines sehr energieeffizienten und universell einsetzbaren Luftkanalbefeuchters.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Vorwärmabschnitt einen Plattenwärmetauscher. Aufgrund deren besonderen Bauweise sind vor allem geschraubte Plattenwärmetauscher sehr gut erweiterbar, und sehr flexibel bzgl. der Gestaltung der Strömungsführung. Folglich kann durch eine geeignete Anpassung des Plattenwärmetauschers an die Anforderungen des Luftkanalbefeuchters eine besonders effiziente Vorwärmung erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters erfolgt die Vorwärmung des Befeuchtungsfluids in dem Vorwärmabschnitt bevorzugt auf bis zu wenigstens 30°C unter dem Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids bei Normaldruck, weiterhin bevorzugt auf bis zu wenigstens 20°C unter dem Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids bei Normaldruck und insbesondere auf bis zu wenigstens 5°C unter dem Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids bei Normaldruck. Je nach gewähltem Temperaturbereich kann zwischen einer energetisch geeigneten Steuerung bzw. einer Steuerung mit schnellem Ansprechverhalten gewählt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Luftkanalbefeuchters weist die elektrische Heizvorrichtung in dem Luftkanalbefeuchter wenigstens eine Heizwendel sowie eine mit der Heizwendel in Wirkverbindung stehende Schaltvorrichtung auf, wobei die Heizwendel im Wesentlichen in der Kammer zur Aufnahme des Befeuchtungsfluids angeordnet ist und durch eine Wandung der zentralen Befeuchtungseinheit dringt und die Schaltvorrichtung auf der der Kammer abgewandten Seite der zentralen Befeuchtungseinheit mit der Heizwendel verbunden ist. Hierbei erlaubt die Schaltvorrichtung bei geeigneter Steuerung zum Betrieb des Luftkanalbefeuchters die Heizwendel mit elektrischem Strom zu beschicken bzw. bei Beendigung des Betriebs des Luftkanalbefeuchters den elektrischen Strom durch einen geeigneten Schaltvorgang zu unterbrechen. Ferner kann die Schaltvorrich tung selbst eine geeignete Steuerung umfassen bzw. durch eine externe Steuerung zu Schaltvorgängen veranlasst werden.
In einer weiterführenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters weist die Schaltvorrichtung eine Thyristorsteuerung auf.
In einer weiterführenden Ausführungsform umfasst der Luftkanalbefeuchter eine Vielzahl an elektrischen Heizvorrichtungen, wobei Schaltvorrichtungen anstromseitig und abstromseitig an der zentralen Befeuchtungseinheit des Luftkanalbefeuchters angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine hinsichtlich der Richtung des Luftstroms alternierende Anordnung einzelner elektrischer Heizvorrichtungen vorgesehen werden, welche eine möglichst platzsparende Anordnung der elektrischen Heizvorrichtungen erlaubt. Überdies kann die Anordnung auch derart sein, dass die thermische Durchmischung des erwärmten Wärmetransferfluids relativ effizient verläuft, wodurch steuerungstechnische Vorteile erwachsen. Die Anordnung kann auch derart sein, dass Teilbereiche der Kammer in der zentralen Befeuchtungseinheit bei Betrieb zeitlich zuerst erwärmt werden, andere Bereiche hingegen jedoch erst nach einer zeitlichen Verzögerung. Insbesondere kann die Anordnung der elektrischen Heizelemente so vorgenommen sein, dass der Wärmeübertrag an das zu verdampfende Befeuchtungsfluid mit einem kleineren Wärmeleitwiderstand erfolgt, als beispielsweise der Wärmeübertrag an einen Vorwärmabschnitt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters wird das Befeuchtungsfluid in der mindestens einen Kammer des Luftkanalbefeuchters bevorzugt auf bis zu 5°C über dem Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids bei Normaldruck erhitzt. Damit kann eine ausreichende Verdampfung des Befeuchtungsfluids und folglich eine ausreichende Einbringung von verdampftem Befeuchtungsfluid in den zu befeuchtenden Luftstrom gewährleistet werden.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters weist die zentrale Befeuchtungseinheit des Luftkanalbefeuchters wenigstens eine isolierte Wandung zur Verringerung der Wärmeverluste aus der zentralen Befeuchtungseinheit zum Luftstrom hin auf. Folglich können unerwünschte Wärmeverluste vermieden und die Energieeffizienz beim Betrieb des Luftkanalbefeuchters verbessert werden.
Ein nochmals unabhängiger Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Luftkanalbefeuchter zur Befeuchtung eines Luftstromes in einem durch Wandungen begrenzten Kanal bereitzustellen, der Folgendes aufweist: Einen Strömungserzeuger, insbesondere einen Ventilator, eine zentrale Befeuchtungseinheit mit einer Anströmseite und einer Abströmseite und ferner mit mindestens einer Kammer zur Aufnahme eines Befeuchtungsfluids, insbesondere von Wasser, und mit mindestens einer elektrischen Heizvorrichtung zum Verdampfen des Befeuchtungsfluids, und mit mindestens einem Ausströmbereich über welchen das verdampfte Befeuchtungsfluid an den Luftstrom in dem Kanal abgegeben werden kann, wobei weiterhin vorgesehen ist, dass die Heizvorrichtung als induktiv wirkende Heizvorrichtung ausgebildet wird. Hierbei kann vorgesehen werden, dass die Energie aufnehmende Empfangseinrichtung der Induktionsheizung, die von einer Energie aussendenden Komponente der Induktionsheizung, beispielsweise einer Spule, mit Energie versorgt wird, direkt innerhalb einer Kammer oder an den Wandungen der Kammer aufgenommen ist, in der das Befeuchtungsfluid gehalten wird. Alternativ ist es auch möglich, dass die Empfangseinrichtung der auf Induktionsbasis wirkenden Heizvorrichtung nicht direkt auf das Befeuchtungsfluid einwirkt, sondern indirekt auf das bereits vorstehend beschriebene Wärmetransferfluid einwirkt.
Eine induktiv wirkende Heizvorrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass eine Leitungsführung zwischen der Energie abgebenden Komponente und der Energie aufnehmenden Komponente vermieden werden kann, also beispielsweise ein Teilelement des Luftkanalbefeuchters zu Wartungs- oder Reinigungszwecken leicht abgenommen werden kann.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
1 eine seitliche Schnittansicht durch einen schematischen Luftkanalbefeuchter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2a eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters;
2b eine Querschnittansicht durch den Luftkanalbefeuchter gemäß 2a entlang der Schnittebene I-I;
2c die in 2b dargestellte Querschnittansicht der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters nach Aufwölbung der Trennwand;
3a eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters;
3b eine horizontale Schnittansicht durch die in 3a gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters entlang der Schnittebene I-I; und
4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters in seitlicher Schnittansicht;
5 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters in schematischer Ansicht von der Seite.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche oder gleichwirkende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine seitliche Schnittansicht durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters 1, welcher in einem nur teilweise dargestellten Kanal 3 zur Luftstromleitung angeordnet ist. Der Luftstrom wird wenigstens teilweise durch einen stromaufwärts (in der Abbildung links) angeordneten Strömungserzeuger 4 erzeugt, welcher vorzugsweise in Form eines Ventilators ausgeführt ist. Hierbei ist der Strömungserzeuger ebenfalls vorzugsweise in dem nur teilweise dargestellten Kanal 3 angeordnet. Der dargestellte Kanal 3 ist vorliegend lediglich durch eine untere Wandung angedeutet.
Der Luftkanalbefeuchter 1 ist in dem Kanal 3 vollständig angeordnet, und an einer Innenseite der unteren Wandung des Kanals 3 über Befestigungsvorrichtungen 25 an dem Kanal 3 angebracht. Der Luftstrom 2, welcher wenigstens teilweise durch den Strömungserzeuger 4 erzeugt wird, wird vorliegend durch insgesamt sieben Pfeile sinnbildlich dargestellt. Der Luftkanalbefeuchter 1 weist zur Konditionierung des Luftstroms stromaufwärts einen Anströmabschnitt 20 auf, welcher in Richtung gegen den Luftstrom 2 spitz zuläuft. Abstromseitig weist der Luftkanalbefeuchter 1 einen Abströmabschnitt 21 auf, welcher ebenfalls zur Konditionierung des Luftstroms in dem Kanal 3 vorgesehen ist und stumpf zuläuft. Hierbei ist der Anströmabschnitt 20 auf der Anströmseite 5 der zentralen Befeuchtungseinheit vorgesehen, sowie der Abströmabschnitt 21 auf der Abströmseite 6. Vorliegend weist der Luftkanalbefeuchter 1 eine Form auf, welche den aerodynamischen Widerstand in dem Luftstromkanal in Strömungsrichtung im Vergleich etwa zu einer einfachen quaderförmigen oder rein zylindrischen Form des Luftkanalbefeuchters 1 vermindert. Insbesondere kann die gesamte Strömungsform als beidseitig konisch zulaufender Zylinder bzw. als Bombenform beschrieben werden.
Der Luftkanalbefeuchter 1 umfasst eine zentrale Befeuchtungseinheit 10, in welcher eine Heizwendel 17 einer elektrischen Heizvorrichtung 13 angeordnet ist. Die Heizwendel 17 wird in einer Kammer 11 von einem Wärmetransferfluid 15 umgeben, über welches im Betriebszustand des Luftkanalbefeuchters 1 Wärme von der Heizwendel 17 über das Wärmetransferfluid 15 an die Wandungen bzw. Begrenzungen der Kammer 11 abgegeben wird. Zur Verminderung der Wärmeabgabe nach außen, können die Außenwandungen der zentralen Befeuchtungseinheit 10 eine Isolierung 35 aufweisen. Entsprechend der konstruktionstechnischen Voraussetzungen, kann die Isolierung 35 auch nur bereichsweise vorgesehen sein.
Der Betrieb der Heizwendel 17 erfolgt über die Schaltvorrichtung 18 der elektrischen Heizvorrichtung 13, welche anströmseitig an der Außenseite der zentralen Befeuchtungseinheit 10 in Wirkverbindung mit der Heizwendel 17 vorgesehen ist. Elektrische Zuleitungen an die elektrische Heizvorrichtung 13 sind vorliegend der Einfachheit halber nicht dargestellt. Bei Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung 13 wird das Wärmetransferfluid 15 auf eine Temperatur erwärmt, welche ausreichend ist, nach entsprechender Wärmeabgabe über eine Trennwand 16 an das Befeuchtungsfluid 12 in der Kammer so viel Wärme abzugeben, dass eine Verdampfung des Befeuchtungsfluids 12 erfolgt. Die Trennwand 16 unterteilt also die Kammer 11 in zwei Bereiche, einen für die Aufnahme des Wärmetransferfluids 15 und einen für die Aufnahme des Befeuchtungsfluids 12. Vorliegend wurde die Verdampfung des Befeuchtungsfluids 12 durch die Darstellung einer Wolke in der Kammer 11 sinnbildlich dargestellt. Das verdampfte Befeuchtungsfluid 12 entweicht über den Ausströmbereich 14 aus der zentralen Befeuchtungseinheit 10 und kann nach gegebenenfalls geeigneter Konditionierung an den Luftstrom 2 abgegeben werden. Die Abgabe erfolgt hierbei bevorzugt so, dass die Luftbefeuchtung möglichst kontinuierlich und räumlich einheitlich erfolgt.
2a zeigt eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters 1. Anders als die Ausführungsform gemäß 1 weist jedoch die Ausführungsform gemäß 2a nicht die vollständige Integration der zentralen Befeuchtungseinheit 10 in einen Luftkanal 3 auf, sondern lediglich eine teilweise Integration eines Ausströmbereiches 14, welcher in Form einer Dampflanze 41 ausgeführt ist. Demzufolge ist es auch nicht erforderlich, auf der Anströmseite 5 bzw. auf der Abströmseite 6 geeignete Anströmabschnitte 20 bzw. Abströmabschnitte 21 vorzusehen, wie etwa in der Ausführungsform gemäß 1, da eine Konditionierung des Luftstromes zum Umströmen der zentralen Befeuchtungseinheit 10 nicht notwendig ist. Vielmehr ist die zentrale Befeuchtungseinheit 10 an einer oben (gemäß Darstellung) angeordneten Außenwandung an der unteren Außenseite des Kanals 3 angebracht. Lediglich der Ausströmbereich 14 durchstößt die untere Wandung des Kanals 3 und erlaubt folglich einen Eintrag des verdampften Befeuchtungsfluids 12 in den Kanal 3.
Das Funktionsprinzip des dargestellten Luftkanalbefeuchters 1 entspricht im Wesentlichen dem des in 1 dargestellten Luftkanalbefeuchters 1. Lediglich aus Gründen der Deutlichkeit wurde zusätzlich noch eine Zuleitung 40 zur Zuleitung von noch nicht verdampftem Befeuchtungsfluid 12 in die Kammer 11 dargestellt. Die Zuleitung wird hierbei durch ein vorliegend nicht weiter gezeigtes Ventil bzw. Steuerungssystem gesteuert bzw. reguliert.
2b zeigt eine Querschnittansicht durch die in 2a dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters entlang der Ebne I-I. Die Schnittansicht gemäß 2a entspricht der in 2b dargestellten Schnittebene II-II.
Nach erfolgter Verdampfung des Befeuchtungsfluids 12 in der Kammer 11 der zentralen Befeuchtungseinheit 10 tritt der Dampf über einen Ausströmbereich 14 sowie über Austrittsöffnungen 42 in der Dampflanze 41 aus und wird an den Luftstrom in dem Kanal 3 abgegeben. Die Anordnung der Austrittsöffnungen 42 kann hierbei für eine möglichst effiziente Abgabe bzw. für eine möglichst gleichmäßige Abgabe entsprechend geometrisch ausgewählt sein.
2c zeigt eine zur 2b vergleichbare Querschnittansicht durch die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters 1 gemäß 2a, wobei jedoch keine Verdampfung des Befeuchtungsfluids 12 erfolgt. Vielmehr wird die Kammer 11 der zentralen Befeuchtungseinheit 10 mittels der Heizwendel 17 soweit erwärmt, bis die Trenn wand 16 eine makroskopische Änderung der Anordnung erfährt. Darstellungsgemäß wölbt sich die Trennwand 16 in Richtung des Kanals 3 auf, wobei während dieses Prozesses Ablagerungen 50, welche sich noch vor Aufwölben der Trennwand 16 oberflächlich auf der Trennwand 16 befunden haben, abplatzen. Die Aufwölbung der Trennwand 16 erfolgt durch eine Übersetzung der mikroskopischen Wärmeausdehnung der Trennwand 16 in eine makroskopische Ausdehnungsveränderung. Typischerweise erfolgt die makroskopische Ausdehnungsveränderung der Trennwand 16 bei einer im Vergleich zur Verdampfungstemperatur des Befeuchtungsfluids 12 höheren Temperatur, da zunächst das Befeuchtungsfluid 12 verdampft sein muss, um die für die Aufwölbung notwendigen Temperaturen zu erlauben. Folglich findet eine makroskopische Anordnungsveränderung der Trennwand 16 erst dann statt, wenn jegliches Befeuchtungsfluid 12 aus der Kammer 11 bereits verdampft ist. Die makroskopische Anordnungsveränderung der Trennwand 16 ist hierbei reversibel, wenn die Temperatur in der Kammer 11 der zentralen Befeuchtungseinheit 10 unter einen vorgegebenen Temperaturbereich absinkt. Zur Entfernung der abgeplatzten Ablagerungen 50 in der Kammer 11, kann die Kammer 11 etwa mit Befeuchtungsfluid 12 beschickt werden, und nach Öffnung des Ventils 46 über die Ableitung 45 ausgetragen werden. Zur Verbesserung des Austrags bzw. zur restlosen Entfernung der abgeplatzten Ablagerungen 50 kann eine wiederholte Spülung der Kammer 11 vorgenommen werden. Nach Abschluss des Spülvorganges steht die Kammer 11 erneut zur Beschickung mit Befeuchtungsfluid bereit, um weiterhin den Betrieb des Luftkanalbefeuchters 1 zu gewährleisten.
3a zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchers 1 in seitlicher Schnittansicht. Hierbei unterscheidet sich der in 3a dargestellte Luftkanalbefeuchter 1 von dem in 2a dargestellten Luftkanalbefeuchter 1 im Wesentlichen nur darin, dass der vorliegende Luftkanalbefeuchter 1 einen Vorwärmabschnitt 30 umfasst. Der Vorwärmabschnitt 30, welcher gemäß der vorliegenden Darstellung bereichsweise in die Bodenwandung bzw. Seitenwandung der zentralen Befeuchtungseinheit 10 integriert ist, erlaubt, Befeuchtungsfluid 12 noch vor Zuführen in die Kammer 11 der zentralen Befeuchtungseinheit 10 auf einen vorbestimmten Temperaturbereich vorzuwärmen. Hierbei erfolgt die Vorwärmung indirekt über das Wärmetransferfluid 15, welches folglich nicht nur zur Verdampfung des Befeuchtungsfluids 12 in der Kammer 11 vorgesehen ist, sondern auch zur Vorwärmung des Befeuchtungsfluids 12. Der Vorwärmabschnitt 30 kann hierbei die Zuleitung 40 mit umfassen bzw. von dieser separat und getrennt vorgesehen sein. Um die Zuleitung vom Befeuchtungsfluid 12 in die Kammer 11 gezielt vornehmen zu können, werden typischerweise noch Ventile bzw. Schließvorrich tungen vorgesehen, welche jedoch vorliegend aus Gründen der einfacheren Darstellung nicht dargestellt sind.
Wie in 3b dargestellt, welche eine horizontale Schnittansicht durch die Ebene I-I in 3a ist, ist der Vorwärmabschnitt 30 vorliegend als, insbesondere mäanderförmig angelegtes Rohrschlangensystem ausgebildet. Das Volumen dieses Rohrschlangensystems ist hierbei ausreichend, um genügend Befeuchtungsfluid 12 aufzunehmen, welches der Kammer 11 bei Bedarf in einem Befüllschritt oder auch kontinuierlich zugeleitet wird. Aufgrund der räumlichen Nähe zum Wärmetransferfluid 15 kann die Vorwärmung von Befeuchtungsfluid 12 auf bis zum Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids 12 entsprechende Temperaturen vorgenommen werden.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die in 3a dargestellte seitliche Schnittansicht der Schnittebene II-II 3b entspricht.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters, welcher im Wesentlichen eine Kombination des in 1 dargestellten Luftkanalbefeuchters 1 sowie des in 3a dargestellten Luftkanalbefeuchters 1 ist. Weiterhin umfasst der vorliegende Luftkanalbefeuchter 1 anstelle nur einer elektrischen Heizvorrichtung 13, zwei elektrische Heizvorrichtungen 13. Die außerhalb der Kammer 11 vorgesehenen Schaltvorrichtungen 18 der elektrischen Heizvorrichtungen 13 sind hierbei in Bezug auf die Luftströmungsrichtung alternierend einmal auf der Anströmseite 5 und einmal auf der Abströmseite 6 angeordnet. Hierbei ist die auf der Anströmseite 5 vorgesehene Schaltvorrichtung 18 durch den Anströmabschnitt 20 verblendet. Demgemäß wird ein Luftstrom, welcher sich auf die zentrale Befeuchtungseinheit 10 zu bewegt, durch den Anströmabschnitt 20 geeignet abgelenkt. Ebenso wird der Luftstrom durch den auf der Abströmseite 6 vorgesehenen Abströmabschnitt 21 konditioniert, welcher ebenso die auf der Abströmseite 6 vorgesehene Schaltvorrichtung 18 der elektrischen Heizvorrichtung 13 verblendet.
Aus Gründen der Vollständigkeit wurden noch die elektrischen Zuführungen 55 schematisch dargestellt, welche die Schaltvorrichtungen 18 der beiden elektrischen Heizvorrichtungen 13 elektrisch versorgen. Wie auch bereits in 1 durch die Darstellung des Luftstroms 2 angedeutet, wird vorliegend die allseitige Umströmung des Luftkanalbefeuchters 1 durch die elektrischen Zuführungen 55 nicht wesentlich behindert.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters 1 in schematischer Ansicht von der Seite. Ausführungsgemäß weist der Luftkanalbefeuchter 1 einen vorgeschalteten, separaten Wärmetauscher 60 auf, welcher zum Vorwärmen des der zentralen Befeuchtungseinheit 10 zugeführten Befeuchtungsfluids vorgesehen ist. Der Wärmetauscher 60 kann ein Bestandteil eines anderen wärmeführenden Systems, wie etwa einer Heiz- oder Kühlanlage sein, oder jedoch auch nur für den Betrieb des Luftkanalbefeuchters 10 vorgesehen sein. Der Wärmetauscher 60 weist eine Zuführung 61 für Heizfluid auf, sowie eine Abführung 62 des Heizfluids. Das Heizfluid überträgt innerhalb des Wärmetauschers 60 einen Teil der von ihm geführten Wärme an das Befeuchtungsfluid 12, welches der zentralen Befeuchtungseinheit 10 zugeführt wird, die an einem Kanal 3 zur Führung eines Luftstromes angebracht ist. Das Befeuchtungsfluid 12 tritt hierbei über eine Zuführung 63 in den Wärmetauscher 60 ein und tritt aus diesem nach erfolgtem Wärmeübertrag aus diesem wieder durch die Abführung 64 aus, um der zentralen Befeuchtungseinheit 10 bei Bedarf zugeführt zu werden. Zur Unterbrechung der Zuführung des Befeuchtungsfluids 12 an die zentrale Befeuchtungseinheit 10 kann ein Ventil 65 vorgesehen sein, welches eine gesteuerte bzw. geregelte Zuführung ermöglicht, und welches zwischen dem Wärmetauscher 60 und der zentralen Befeuchtungseinheit 10 angeordnet ist. Typische Temperaturen der einzelnen Ströme in bzw. aus dem Wärmetauscher sind durch die konkrete Anwendung bedingt. Beispielsweise kann jedoch etwa im Falle von Wasser als Befeuchtungsfluid das dem Wärmetauscher 60 zugeführte Heizfluid 75°C, das dem Wärmetauscher 60 zugeführte Befeuchtungsfluid Raumtemperatur und das vom Wärmetauscher 60 abgeführte Befeuchtungsfluid zwischen 70°C und 74°C aufweisen.
In alternativen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Luftkanalbefeuchters 1 kann der Wärmetauscher 60 auch durch eine geeignete Heizvorrichtung, etwa auch zur Übertragung von Abwärme aus Bauteilen eines Heizungs- bzw. Kühlungssystems ersetzt bzw. ergänzt sein. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass obwohl vorliegend das gesamte der zentralen Befeuchtungseinheit 10 zugeführte Befeuchtungsfluid 12 mittels des Wärmetauschers 60 vorgewärmt wird, es auch denkbar ist, lediglich nur einen Teil des Befeuchtungsfluides 12 vorzuwärmen. In diesem Fall ist es möglich, dass die zentrale Befeuchtungseinheit 10 zwei Zuführungen für Befeuchtungsfluid 12 aufweist, eine für vorgewärmtes und eine für nicht thermisch behandeltes Befeuchtungsfluid 12.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

1: Luftkanalbefeuchter
2: Luftstrom
3: Kanal
4: Strömungserzeuger
5: Anströmseite
6: Abströmseite
10: zentrale Befeuchtungseinheit
11: Kammer
12: Befeuchtungsfluid
13: elektrische Heizvorrichtung
14: Ausströmbereich
15: Wärmetransferfluid
16: Trennwand
17: Heizwendel
18: Schaltvorrichtung
20: Anströmabschnitt
21: Abströmabschnitt
25: Befestigungsvorrichtung
30: Vorwärmabschnitt
35: Isolierung
40: Zuleitung
41: Dampflanze
42: Austrittsöffnung
45: Ableitung
46: Ventil
50: Ablagerungen
55: elektrische Zuführungen
60: Wärmetauscher
61: Zuführung von Heizfluid
62: Abführung von Heizfluid
63: Zuführung von Befeuchtungsfluid
64: Abführung von Befeuchtungsfluid
65: Ventil

Claims

Luftkanalbefeuchter (1) zur Befeuchtung eines Luftstromes (2) in einem durch Wandungen begrenzten Kanal (3), aufweisend: einen Strömungserzeuger (4), insbesondere einen Ventilator, eine zentrale Befeuchtungseinheit (10) mit einer Anströmseite (5) und einer Abströmseite (6) und ferner mit – mindestens einer Kammer (11) zur Aufnahme eines Befeuchtungsfluids (12), insbesondere von Wasser, und mit – mindestens einer elektrischen Heizvorrichtung (13) zum Verdampfen des Befeuchtungsfluids (12), und mit – mindestens einem Ausströmbereich (14) über welchen das verdampfte Befeuchtungsfluid (12) an den Luftstrom (2) in dem Kanal (3) abgegeben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammer (11) der zentralen Befeuchtungseinheit (10) weiterhin ein vom Befeuchtungsfluid (12) verschiedenes und räumlich getrenntes Wärmetransferfluid (15) aufweist, welches die elektrische Heizvorrichtung (13) in der mindestens einen Kammer (11) umgibt und bei Betrieb des Luftkanalbefeuchters (1) Wärme von der elektrischen Heizvorrichtung (13) direkt oder indirekt an das Befeuchtungsfluid (12) liefert.
Luftkanalbefeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (11) zur Trennung von Wärmetransferfluid (15) und Befeuchtungsfluid (12) eine Trennwand (16), insbesondere ein dünnes Trennblech, angeordnet ist, mit der ein direkter Kontakt des Befeuchtungsfluids (12) in der mindestens einen Kammer (11) mit dem Wärmetransferfluid (15) verhindert wird.
Luftkanalbefeuchter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (16) aus einem sehr gut temperaturleitfähigen Material, insbesondere aus Kupfer- oder Stahlblech ist.
Luftkanalbefeuchter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Trennwand (16) so in der mindestens einen Kammer (11) angebracht ist, dass sie sich bei Erreichen eines vorbestimmten Temperaturbereiches des Wärmetransferfluids (15) in seiner makroskopischen Ausdehnung verändert, insbesondere aufwölbt.
Luftkanalbefeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransferfluid (15) ein Öl oder Fett, insbesondere ein Thermoöl ist.
Luftkanalbefeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Befeuchtungseinheit (10) einen Anströmabschnitt (20) auf ihrer Anströmseite (5) aufweist, welcher eine aerodynamische Formgebung hat und zur Strömungskonditionierung einer Luftströmung vorgesehen ist, die auf die zentrale Befeuchtungseinheit (10) zuströmt.
Luftkanalbefeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Befeuchtungseinheit (10) einen Abströmabschnitt (21) auf ihrer Abströmseite (6) aufweist, welcher eine aerodynamische Formgebung hat und zur Strömungskonditionierung einer Luftströmung vorgesehen ist, die von der zentralen Befeuchtungseinheit (10) abströmt.
Luftkanalbefeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanalbefeuchter (1) in dem Kanal (3) angeordnet ist, so dass die mindestens eine Kammer (11) der zentralen Befeuchtungseinheit (10) von den Wandungen des Kanals (3) beabstandet angeordnet ist und allseits von dem im Kanal (3) geführten Luftstrom umströmt wird, oder an dem Kanal (3) angeordnet ist, so dass wenigstens eine der Wandungen des Kanals (3) mit wenigstens einer Seite der mindestens einen Kammer (11) im Wesentlichen abschließt.
Luftkanalbefeuchter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanalbefeuchter (1) einen Vorwärmabschnitt (30) zum Vorwärmen wenigstens eines Teiles des Befeuchtungsfluids (12) aufweist, welches der wenigstens einen Kammer der zentralen Befeuchtungseinheit (10) zur Aufnahme des Befeuchtungsfluids (12) zugeführt wird.
Luftkanalbefeuchter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb des Luftkanalbefeuchters (1) dem Vorwärmabschnitt (30) zum Vorwärmen des Befeuchtungsfluids (12) über das Wärmetransferfluid (15) direkt oder indirekt Wärme zugeführt wird.
Luftkanalbefeuchter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorwärmabschnitt (30) zum Vorwärmen des Befeuchtungsfluids (12) über ein externes Heizfluid, insbesondere aus dem Heizkreislauf eines Gebäudes oder aus zugeführter Abwärme, direkt oder indirekt Wärme zugeführt wird.
Luftkanalbefeuchter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmabschnitt (30) der zentralen Befeuchtungseinheit (10) vorgeschaltet oder in diese integriert ist.
Luftkanalbefeuchter nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärmabschnitt (30) einen Plattenwärmetauscher umfasst.
Luftkanalbefeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmung des Befeuchtungsfluids (12) in dem Vorwärmabschnitt (30) bevorzugt auf bis zu wenigstens 30°C unter dem Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids (12) bei Normaldruck, weiterhin bevorzugt auf bis zu wenigstens 20°C unter dem Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids (12) bei Normaldruck und insbesondere auf bis zu wenigstens 5°C unter dem Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids (12) bei Normaldruck erfolgt.
Luftkanalbefeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizvorrichtung (13) in dem Luftkanalbefeuchter (1) wenigstens eine Heizwendel (17) sowie eine mit der Heizwendel (17) in Wirkverbindung stehende Schaltvorrichtung (18) aufweist, wobei die Heizwendel (17) im Wesentlichen in der Kammer zur Aufnahme des Befeuchtungsfluids (12) angeordnet ist und durch eine Wandung der zentralen Befeuchtungseinheit (10) dringt und die Schaltvorrichtung (18) auf der der Kammer abgewandten Seite der zentralen Befeuchtungseinheit (10) mit der Heizwendel (17) verbunden ist.
Luftkanalbefeuchter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (18) eine Thyristorsteuerung aufweist.
Luftkanalbefeuchter nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanalbefeuchter (1) eine Vielzahl an elektrischen Heizvorrichtungen (13) umfasst, wobei Schaltvorrichtungen (18) anstromseitig und abstromseitig an der zentralen Befeuchtungseinheit (10) des Luftkanalbefeuchters (1) angeordnet sind.
Luftkanalbefeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befeuchtungsfluid (12) in der mindestens einen Kammer (11) des Luftkanalbefeuchters (1) bevorzugt auf bis zu 5°C über dem Verdampfungspunkt des Befeuchtungsfluids (12) bei Normaldruck erhitzt wird.
Luftkanalbefeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Befeuchtungseinheit (10) des Luftkanalbefeuchters (1) wenigstens eine isolierte Wandung (19) zur Verringerung der Wärmeverluste aus der zentralen Befeuchtungseinheit (10) zum Luftstrom (2) hin aufweist.