DE2645742C2

DE2645742C2 - Verwendung von Kunststoffasern als Speichermassenmaterial in umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern

Info

Publication number: DE2645742C2
Application number: DE2645742A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Phys. Dr. 6900 Heidelberg Fetzer
Original assignee: Kraftanlagen AG
Current assignee: Kraftanlagen AG
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1976-10-09
Publication date: 1983-03-31
Also published as: DE2645742A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Speichermassenmaterial in umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern zum Wärme- und/oder Feuchtigkeitsaustausch zwischen Raumab- und Raumzuluft

Es besteht ein alter Vorschlag, nichtmetallische, die Wärme schlecht leitende Werkstoffe, wie Kunststoffe, Asbest, Papier oder Textilgewebe je nach den Arbeitstemperaturen auszuwählen und als Speichermassenmaterial inumlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern, beispielsweise für den Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch zwischen Raumab- und -zuluft in der Gebäude-Klimatechnik einzusetzen (CH-PS 3 34 078). Papier und Textilgewebe haben sich dabei nicht durchsetzen können, nachdem dem breiten Einsatz dieser Werkstoffe eine geringe Naßfestigkeit und Formbeständigkeit, leichte Entflammbarkeit, geringe Beständigkeit gegen Agenzien, z. B. mineralische oder organische Säuren entgegenstehen, und darüber hinaus die Gefahr der Verrottung besteht, wodurch das Material zugleich auch zu hygienischen Bedenken Anlaß gibt.

Wenngleich Kunststoffe wiederholt als Austauschmaterialien benannt wurden, so liegen für Kunststoffwerkstoffe keine Erfahrungen über den technischen Einsatz vor, da der Anwendung von Kunststoffen als Wärmespeichermaterial die den Kunststoffen in der Regel eigenen wärmeisolierenden und dem Einsatz als Stoffaustauschmaterial ihre wasserabweisenden Eigenschaften entgegenstehen.

In der Praxis hat sich von allen bekannten Werkstoffen bisher allein Asbestpapier mit den verschiedensten Imprägnierungen zur Erhöhung der Haltbarkeit und/oder zur Erhöhung der hygroskopischen Eigenschaften, z. B. mit einer Imprägnierung mit Lithium-Chlorid, technisch durchsetzen können und seine Brauchbarkeit hinsichtlich Austauschwirkungsgrad und Festigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen sowie Entflammbarkeit über viele lahre hinweg unter Beweis gestellt.

Andererseits bedarf es aufwendiger Herstellungsverfahren, insbesondere zahlreicher Verfahrensstufen Jer unterschiedlichsten Art, um Asbestpapier die hygroskonischr-n und mechanischen Eigenschaften zu verleihen.

die den erfolgreichen Einsatz als Austauschmateria! in umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern für den Wärme- und Feuchtetausch erst ermöglicht haben.

Aus der DE-OS 21 16 391 ist ein weiterer Vorschlag für die Herstellung eines für den Wärme- und Feuchtigkeitstausch geeigneten Speichermassenmaterials bekannt, bei dem das Speichermassenmaterial als Zellulose-, Glas-, Asbest- oder synthetische Fasern enthaltendes Papier als Trägermaterial hergestellt wird,

ίο welchem bei der Herstellung, bezogen auf das Gewicht des trockenen Trägermaterials 1 bis 90% feinpulverisiertes kristallines Zeolith-Entfeuchtungsmittel (alkali- oder Erdalkali-Alumo-Silikate oder »Moleküarsieb«- Materialien) zugegeben werden. Das Einfügen des den Feuchtigkeitsaustausch bewirkenden Stoffes erfolgt dabei nicht durch Tränken und anschließendes Imprägnieren des fertigen Papiers mit einer Lösung eines hygroskopischen Salzes, sondern durch Zugabe der erwähnten Zeolithe in das die Papierfaser nach der Trocknung zum Papier verbindenden Bindemittel. In diesem Bindemittel wird das vorgesehene pulverisierte kristalline Zeolith-Entfeuchtungsmittel in gleichmäßiger Verteilung eingearbeitet, solange es noch feucht ist, d. h. die Zeolithe oder »Molekularsieb«-Materialien werden der Pulpe des Papier-Trägermaterials zugegeben. Das Entfeuchtungsmaterial ist also in dem die Porenräume zwischen den Fasern ausfüllenden Bindematerial des Papiers eingelagert und damit zum größten Teil vom Bindematerial umschlossen. Dadurch wird die möglicherweise gegenüber hygroskopischen Salzen gegebene bessere Entfeuchtungswirkung zwangsläufig durch das Bindemittel beeinträchtigt, selbst wenn dieses so gewählt wird, daß es nach dem Trocknen porös und damit grundsätzlich für feuchte Luft in gewissem Umfang durchlässig ist. Es ist jedoch nicht auszuschließen, daß diese Durchlässigkeit mit zunehmender Betriebsdauer durch unvermeidlich in der zu entfeuchtenden Luft mitgeführte, die Poren des Bindemittels zusetzende kleinste Verunreinigungen verschlechtert wird, so daß die geltend gemachten Verbesserungen gegenüber hygroskopische Salze verwendenden Speichermassenmaterialien von 10 bis 15% fraglich werden. Eine Regeneration des Speichermassenmaterials in einfacher Weise ist aber nicht möglich. In der Praxis ist daher die Anwendung von gemäß der DE-OS 21 16 391 hergestelltem Feuchtigkeit tauschendem Speichermassenmaterial nicht bekanntgeworden, sondern es finden nach wie vor fast ausschließlich Speichermassenmaterialien mit Asbest-T ägermaterial und Tränkung mit hygroskopischen Salzen Verwendung.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein für die Verwendung in umlaufenden Regenerativ-Tauschern geeignetes Speichermassenmaterial für den Wärme- und/oder Feuchtigkeitsaustausch anzugeben, das sich im Vergleich zu den bekannten Asbestmaterialien einfacher herstellen und leicht mit hygroskopischen Stoffen versetzen läßt und sich dabei durch die den Kunststoffen eigene hohe Naßfestigkeit und Quellfestigkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Verwendung von mindestens zwei Gruppen von Kunststoffasern unterschiedlicher Erweichungstemperaturen und/oder unterschiedlicher Dickt als Speicher-

tn massenmaterial, wobei die Kunststoffasern entweder durch Verkleben mittels wenigstens die Kunststoffasern der einen Gruppe anlösender Lösungsmitlen oder Anschmelzen aufgrund der Zufuhr thermischer Energie

und anschließender Druckauflastung ohne Bindemittel zu einem Porenräume aufweisenden vliesartigen Raumgerüst verbunden sind, und die Porenräume zumindest teilweise mit einem hygroskopischen Salz gefüllt sind.

Das Speichermassenmaterial weist also ein vliesartiges Raumgerüst ohne Bindemittel auf, welches sehr aufnahmefähig ist und praktisch einen einstückig zusammenhängenden Körper bildet, der jedoch durch die Erhaltung der Faserstruktur der verwendeten Kunststoffasern einen sehr hohen Anteil von allseitig für den Zutritt von feuchter Luft zugänglichen Porenräumen enthält Durch Tränkung dieses Speichermassenmaterials in an sich bekannter Weise mit einer wäßrigen Lösung aus einem hygroskopischen Salz und anschließender Trocknung wird die Faserstruktur allseitig gleichmäßig mit einer Schicht aus Feuchtigkeit tauschendem Material umgeben, d.h. das Feuchtigkeit tauschende Material ist der durchströmenden Luft direkt ausgesetzt und die aufzunehmende Feuchte muß nicht erst durch Bindemittel hindurchtreten, bevor sie mit dem Feuchtigkeit aufnehmenden Material reagieren kann. Infolge der im Vergleich zu den in Papier-Bindemitteln gebildeten Poren erheblich größeren Porenräume des erfimdungsgemäßen Speichermassenmaterials neigt dieses in geringerem Maße zum Zusetzen durch Verunreinigungen. Wenn aber nach längeren Betriebsdauern trotzdem eine Verschlechterung des Wirkungsgrades der Speichermasse festgestellt wird, ist es ohne weiteres möglich, das gesamte Speichermassenmaterial mit Wasser auszuspülen und damit die Feuchtigkeit aufnehmende Salzimprägnierung und eventuelle Verunreinigungen auszuspülen. Nach einer erneuten Tränkung mit einer wäßrigen Lösung aus dem hygroskopisehen Salz und anschließender Trocknung wird ein neuweniges Speichermassenmaterial erhalten. Das heißt eine Regeneration des erfindungsgemäß verwendeten Speichermassenmaterials ist in sehr einfacher Weise möglich.

Das Kunststoffmaterial für die Fasern des Speichermassenmaterials ist vorzugsweise aus der Gruppe der Polyester, insbesondere Polyäthylentherephthalat gewählt
Neben dem erfindungsgemäßen erreichten großen Porenvolumen und damit der Imprägnierfähigkeit, hat das erfindungsgemäße Speichermassenmaterial den Vorteil, daß es nicht verrottet, und damit auch hygienisch einwandfrei ist Weiterhin besteht eine chemische Beständigkeit gegenüber einer großen Anzahl aggressiver Agenzien, wie mineralischen und organischen Säuren, selbst gegenüber Phosphor- und Flußsäure sowie gegenüber organischen Lösungsmitteln. Die thermische Beständigkeit erlaubt — je nach dem verwendeten Kunststoffmaterial — Betriebstemperaturen bis zu 200⁰C. Da das erfindungsgemäße Speichermassenmaterial selbstlöschend und nicht nachglimmend ist ist es auch bezüglich des Brandv-erhaltens für den vorgesehenen Anwendungszweck geeignet

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von mindestens zwei Gruppen von Kunststoffasern unterschiedlicher Erweichungstemperaturen und/oder unterschiedlicher Dicke als Speichermassenmaurial in umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern zum Wärme- und/oder Feuchtigkeitsaustausch zwischen Raumab- und Raumzuluft, wobei die Kunststoffasern entweder durch Verkleben mittels wenigstens die Kunststoffasern der einen Gruppe anlösender Lösungsmittel oder Anschmelzen aufgrund der Zufuhr thermischer Energie und anschließender Druckauflastung ohne Bindemittel zu einem Porenräume aufweisenden vliesartigen Raumgerüst verbunden sind, und die Porenräume zumindest teilweise mit einem hygroskopischen Salz gefüllt sind.

2. Speichermassenmaterial für die Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Fasern aus der Gruppe der Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat gewählt ist.