DE9215262U1 - Rieselbefeuchter, insbesondere als Luftbefeuchter für lüftungstechnische Anlagen - Google Patents
Rieselbefeuchter, insbesondere als Luftbefeuchter für lüftungstechnische AnlagenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE D^830 Gütereloh, Vennciraße 9-"
Teröen:
<6 52 41) &zgr; JO SA'"
Dipl.-Ing. Gustav Meldau Datum: 9.11.92
Dipl.Phys. Dr. Hans-Jochen Strauß Unser Zeichen: H 2044
Herr
Hans Peter Heß
Gneisenaustraße 32
4830 Gütersloh 1
Rieseibefeuchter, insbesondere als Luftbefeuchter für lüftunqstechnische Anlagen
Die Erfindung betrifft einen Rieselbefeuchter, insbesondere als Luftbefeuchter
für lüftungstechnische Anlagen mit einem Rieselraum, der mit einem Vorratsbehälter für Wasser verbunden ist, wobei der Vorratsbehälter
über Mittel zum Halten eines einstellbaren Wasserstandes an eine Wasserversorgung anschließbar ist, und einen Eintrittsund
einen Austrittsstutzen für zu befeuchtende bzw. die befeuchtete Luft aufweist.
Die Befeuchtung von Luft stellt an die Lüftungstechnik hohe Anforderungen,
besonders weil in vielen Bereichen hohe und sogar sehr hohe
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Anforderungen an die Hygiene gestellt werden. Zur Befeuchtung sind
Luftwäscher bekannt, bei denen aus einem Wasservorrat entnommen und durch den Luftstrom hindurch verrieselt wird; derartige Anordnungen
dienen auch regelmäßig dazu, die Temperatur der durchgeleiteten Luft abzusenken. Dabei dienen oftmals Einbauten zur Verbesserung des Befeuchtungs-Wirkungsgrades,
wobei im allgemeinen Matten die Kontaktzeit zwischen der zu befeuchtenden Luft und dem verdüsten Wasser vergrößern
sollen. Nachteilig bei diesen Wäschern ist, daß sich in deren Wasser eine Keimflora entwickelt, die mit dem umgewälzten Wasser
zur Verrieselung gelangt, wobei es nicht zu verhindern ist, daß abgewehte Tröpfchen in das Kanalsystem gelangen, so daß eine Verkeimung
nicht ausgeschlossen werden kann. Darüber hinaus wird hier die Luft auf den Taupunkt gekühlt, so daß diese (nahezu) gesättigt den Wäscher
verläßt und zum Vermeiden unerwünschter Kondensationen unmittelbar nach dem Wäscher nachgeheizt werden muß. Das Einhalten einer
vorgegebenen Feuchte ist wegen dessen großer Trägheit schwierig.
Weiter sind Dampfbefeuchter bekannt, bei denen Wasser zum Sieden und
Verdampfen gebracht wird. Der so erzeugte Dampf wird dann in den zu befeuchtenden Luftstrom eingeleitet. Dabei ist das Auftreten einer
örtlichen Übersättigung unvermeidbar, so daß Kondensationen im Kanalsystem unvermeidbar sind; darüber hinaus treten auch besonders in
Teil!astbetrieb Störungen auf, die durch Kondensation von Dampf und
Bildung von Wasserpfropfen in den Dampfzuführungs- und -ausblasleitungen
bedingt sind. Weiter werden dem Wasser Additive zugesetzt, um Verkrustungen durch Härtebildner oder Korrosionsangriffe durch im
Wasser gelösten Sauerstoff zu unterdrücken. Diese Additive können mit dem erzeugten Dampf in die zu befeuchtende Luft gelangen und bedeuten
so ein Gefährdungspotential für die in dieser befeuchteten Luft arbeitenden Menschen. Zur Vermeidung eines Additiv-Zusatzes wurde
auch vorgeschlagen, die Erhitzung des Wassers zum Sieden mittels Joule1scher Wärme durchzuführen, unter direktem Stromdurchgang durch
das Wasser, und ausfallende Härtebildner und ein Aufkonzentrieren von Salzen durch kontinuierliches oder intermittierendes Abschlämmen
abzuführen bzw. in ihrem Konzentrations-Spiegel zu halten. Jedoch
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bietet auch dieses Vorgehen Probleme, die im Wesentlichen in der hohen
Aufnahme von elektrischer Energie und der damit verbundenen Probleme zu sehen sind, wobei die direkte Verwendung elektrischer
Energie die Betriebskosten extrem vergrößert.
In allen Fällen ist die zum Verdampfen des Wassers notwendige Wärmeenergie
aufzubringen, so daß eine Energiezufuhr unumgänglich ist. Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, einen Rieselbefeuchter
so weiter zu bilden, daß seine Betriebskosten bei einer einem Dampfbefeuchter entsprechenden Verfügbarkeit denen eines Wäschers
entsprechen, wobei die Vorteile der Dampfbefeuchtung (z.B. Hygiene, Platzbedarf, Regelbarkeit) erhalten bleiben und der erreichbare
Befeuchtungsgrad für einen Teil-Luftstrom ausreicht, um die der lüftungstechnischen Anlage zugeführte Luft auf den notwendigen
Feuchtegrad anzufeuchten, und wobei weiter zur Zuführung der notwendigen Energie moderne Heiztechnik einsetzbar sein soll und
nach Möglichkeit aus Abwärme genommen werden soll, und daß ein sicherer und wirtschaftlicher Betrieb ermöglicht wird.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe für einen gattungsgemäßen Rieselbefeuchter
gelöst durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale; vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsform
beschreiben die Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Rieselraum mit Mitteln zur Verteilung von Wasser versehen ist, daß über eine an
eine Pumpe zum Umwälzen des Wasser aus dem Wasservorrat anschließbare Zuführungsleitung vorgesehen ist, an die die Mittel zum Verteilen
des Wassers in den zu befeuchtenden Luftstrom angeschlossen sind, und daß in der Umwälzleitung ein Wärmetauscher vorgesehen ist, zum
Erhitzen des umgewälzten Wassers vor dem Verrieseln auf eine über der Lufttemperatur jedoch unter dem Siedepunkt des Wassers liegende
Vorlauftemperatur. Damit wird ein erwärmtes Wasser mit einem seiner
Temperatur entsprechenden Dampfdruck verrieselt, so daß zum einem eine günstige Verdampfungsgeschwindigkeit erreicht wird, daß weiter
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die zu befeuchtende Luft nicht abgekühlt, sondern vielmehr bis zumindest
nahe an die Wassereintrittstemperatur erwärmt wird (abgesehen von dem Sonderfall, daß die zugeführte Luft auf eine Temperatur
oberhalb der Wassereintrittstemperatur aufgeheizt ist, wobei diese Luft auf eine Temperatur nahe der Wassereintrittstemperatur abgekühlt
wird), und daß schließlich ein Luftzustand erreicht wird, der hinreichend nahe an der Sättigungsgrenze liegt, so daß die Luft erhebliche
Mengen an Wasserdampf zu transportieren in der Lage ist. Durch das Umwälzen des in einem Wärmetauscher erwärmten Wassers kann
der Betrieb so eingestellt werden, daß zumindest in Abständen -etwa in Betriebspausen- das umgewälzte Wasser auf eine oberhalb eines für
Mikroorganismen kritischen Wertes liegende Temperatur gebracht wird, so daß einer Verkeimung entgegengewirkt werden kann; dabei versteht
es sich von selbst, daß dies auch bei einem Dauerbetrieb mit einer Wassertemperatur oberhalb dieses kritischen Wertes gegeben ist.
Nach einer Ausführungsform wird dabei vorteilhaft vorgesehen, daß die Mittel zum Verteilen des Wassers als Düsenstock mit Sprühdüsen
ausgebildet sind. Damit kann das Wasser in den Luftstrom hinein verdüst werden, wobei auch hier Einbauten das verdüste Wasser auffangen
und durch Abtropfen wieder abgeben, so daß die Kontaktzeit zwischen der zu befeuchtenden Luft und dem Wasser vergrößert wird. Durch das
Verdüsen aufgeheizten Wassers wird die zum Anfeuchten der zu befeuchtenden Luft durch Verdampfung eines Teils des Wassers und zum
Aufheizen der Luft notwendige Wärme mit dem Wasser eingebracht.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird vorgesehen, daß in dem Rieselraum
Einbauten vorgesehen sind, vorzugsweise mehrere Einbauten, die in voneinander getrennten Ebenen untereinander angeordnet sind.
Dabei sind in einer Ausführungsalternativen die Einbauten als Mittel zum Verteilen des Wassers ausgebildet, wobei diese als blechartige
Einbauten mit Riesel-Öffnungen zum Durchtropfen von Wasser aufweisen, und daß weiter eine oder einige Luft-Überströmöffnungen vorgesehen
sind, die die Luftströmung mäanderförmig durch die Rieselkammer leiten, wobei vorzugsweise die Riesel-Öffnungen vertieft einge-
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prägt sind, so daß zwischen diesen Riesel-Öffnungen erhabene, ein Ablaufen des Wassers ermöglichende Rücken verbleiben. Bei Einbauten
aus Blech (Edelstahl) sind die Öffnungen als vorzugsweise gestanzte Löcher zweckmäßig nach unten durchgedrückt, so daß "Rücken" zwischen
den Öffnungen aufgewölbt sind und ein Zurückbleiben von Wasser auf den Einbauten verhindert ist. Dabei weisen die einzelnen Blechböden
randständige oder radial verlaufende Ausnehmungen als Überströmöffnungen auf, die in den einzelnen Etagen gegeneinander versetzt angeordnet
sind, so daß die durchströmende Luft zu einem etwa mäanderförmigen
Durchströmen durch die Rieselkammer gezwungen wird. Es versteht sich von selbst, daß die Materialwahl und dadurch bedingt, andere
Herstellungsformen hier keine Rolle spielen kann.
Eine zweite Ausführungsalternative ist dadurch geben, daß die Einbauten
eine Anzahl von untereinander angeordneter und gegeneinander geneigter Führungsbleche aufweisen, die je mit einem diese untergreifenden
Fangblech versehen sind, wobei das Fangblech an dem höher gelegenen Ende des Führungsblechs vorgesehen ist, und das tiefer gelegene
Ende im Abstand vor der gegenüberliegenden Wand des Rieselraumes
endet und wobei das Wasser mittels der Mittel zum Verteilen des Wassers auf das oberste der Führungsbleche bzw. dessen Fangblech
aufgegeben wird. Das auf die Fangbleche gegebene Wasser strömt dabei unter den Führungsblechen ab und tropft in den zwischen den Führungsblechen
verlaufenden Luftstrom, um von dem darunter angeordneten Führungsblech aufgenommen zu werden. Zumindest am freien Ende
eines jeden der Führungsbleche wird das dort ankommende Wasser auf das darunter angeordnete Fangblech übergeben, um erneut unter das
(nun tiefere) Führungsblech zu gelangen. Dieses setzt sich fort, bis das vom letzten der Führungsbleche abgegebene Wasser in den Wasservorrat
zurückgeführt wird. Dabei sind die Führungsbleche in ihrer Form auf die im allgemeinen rechteckige Form des Rieselbefeuchters
abgestellt. Diese Anordnung eignet sich in einer Weiterbildung vorteilhaft
auch zur Verwendung in zylindrischen Rieselbefeuchtern, wobei scheibenförmige Führungsbleche abwechselnd mit nach innen und
nach außen gerichteter Neigung vorgesehen sind, deren Überströmöff-
- 6 - ; ' : R ZD44
nungen bei den nach innen geneigten Führungsblechen zentral und bei
den nach außen geneigten Führungsblechen peripher angeordnet sind, wobei deren Fangbleche umgekehrt vorgesehen sind, also bei den nach
innen geneigten Führungsblechen an der Peripherie und bei den mit einer nach außen gerichteten Neigung im Zentrum, so daß die zu befeuchtende
Luft im ersten Fall durch eine zentrale Öffnung und im zweiten Fall durch einen peripheren Ringspalt im Gegenstrom zu Wasser
überströmen kann.
Bei einer dritten Ausführungsalternative bilden schließlich die Einbauten
ein durchgehendes, um ein zentrales Rohr spiralig verlaufendes Führungsblech, auf das das Wasser mittels der Mittel zum Verteilen
des Wassers aufgegeben wird. Hier fließt das Wasser längs der Spiralbahn und verdampft aus dem Wasser-Film. Der Vorteil ist, daß
bei dieser Ausführungsform der Einsatz mittels des Zentralrohres in einfacher Weise entnehmbar ist. Es versteht sich von selbst, daß das
spiral ig verlaufende Führungsblech mit Rieselöffnungen versehen sein kann, und/oder daß das spiral ige Führungsblech unterbrochen ist, jeweils
ein Fangblech unter den Unterbrechungen aufweist, das das zugeordnete Stück des spiral igen Führungsblechs untergreift und das
von dem Ende des vorgehenden Stücks des spiral igen Führungsblechs abtropfenden Wassers übernimmt. Dabei wird der spiral ige Einsatz vorteilhaft
so geformt, daß die zur äußeren Wand des Gehäuses des Rieselbefeuchters und die zum zentralen Rohr weisenden Kanten des/ der
Führungsblechs/Führungsbleche aufwärts gebogen sind, um den Wasserfilm zu führen und einen hinreichend dichten Abschluß zu den Vertikalwänden
zu geben.
Vorteilhaft ist der Wärmetauscher in dem Behälter für den Wasservorrat
angeordnet. Alternativ dazu ist der Wärmetauscher in der von dem Behälter für den Wasservorrat ausgehenden Rohrleitung angeordnet. Dabei
spielt es keine Rolle, ob die Erwärmung im Sumpf des Rieselbefeuchters erfolgt, oder das zur Verrieselung umgepumpte Wasser über
einen Wärmetauscher geführt wird. Bei Erwärmung im Sumpf kann die Temperatur über längere Zeit oberhalb einer für die Abtötung von Kei-
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men notwendigen Grenztemperatur gehalten werden, als vorbeugende Maßnahme
gegen ein Keimwachstum in dem in dem Sumpf vorliegenden Wasservorrat.
Für den Rieselbefeuchter selbst sind alle geeigneten Materialien einsetzbar,
die Dauerbeanspruchung mit Wasser und die Temperaturen aushalten. Vorteilhaft ist es schließlich, zumindest ein Teil der blechartigen
Einbauten als an eine äußere Wärmequelle anschließbarer Wärmetauscher
auszubilden, und diese an eine derartige Wärmequelle anzuschließen. Durch diese zusätzliche Heizung wird erreicht, daß der
Wärmeverlust des Befeuchtungs-Wassers während des Rieseins durch den Rieselbefeuchter zumindest zum Teil ausgeglichen werden kann.
Wärmeverlust des Befeuchtungs-Wassers während des Rieseins durch den Rieselbefeuchter zumindest zum Teil ausgeglichen werden kann.
Mit einem im Zuluft- bzw. im Abluftstutzen vorgesehenen, dem Rieselbefeuchter
vor- bzw. nachgeschalteten Gebläse wird erreicht, daß ein gesonderter Luftstrom durch den Rieselbefeuchter gedrückt werden
kann, womit ein ständiges "Spülen" des Systems erreicht wird, so daß im Befeuchter selbst ein Luftwechsel erfolgt, und auch in der angeschlossenen Zu- und Abführungsleitung.
kann, womit ein ständiges "Spülen" des Systems erreicht wird, so daß im Befeuchter selbst ein Luftwechsel erfolgt, und auch in der angeschlossenen Zu- und Abführungsleitung.
Zur Vergrößerung des Abstandes zwischen Trockenthermometer-Temperatur
der Luft und deren Nebel grenze ist in dem Austrittsstutzen, vorzugsweise der selbstschließenden Klappe nachgeschaltet, ein Nacherhitzer
angeordnet. Mittels dieses Nacherhitzers wird die Trockenthermometer-Temperatur angehoben, wobei diese Anhebung so erfolgen
kann, daß die beim Einmischen der Feuchtluft in die Lüftungsluft erfolgende Abkühlung die Kühlgrenztemperatur nicht unterschreitet und somit auch örtliche Nebelbildungen unterdrückt werden.
kann, daß die beim Einmischen der Feuchtluft in die Lüftungsluft erfolgende Abkühlung die Kühlgrenztemperatur nicht unterschreitet und somit auch örtliche Nebelbildungen unterdrückt werden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Eintrittsstutzen des Rieselbefeuchters
eine selbstschließende Klappe aufweist; vorteilhaft ist
weiter, wenn auch der Austrittsstutzen des Rieselbefeuchters eine
selbstschließende Klappe aufweist. Mit der bzw. den selbstschließenden Klappe/-n kann der durch den Rieselbefeuchter gehende Strang abgeschlossen werden, etwa bei Betriebsruhe oder zu Reparaturzwecken.
weiter, wenn auch der Austrittsstutzen des Rieselbefeuchters eine
selbstschließende Klappe aufweist. Mit der bzw. den selbstschließenden Klappe/-n kann der durch den Rieselbefeuchter gehende Strang abgeschlossen werden, etwa bei Betriebsruhe oder zu Reparaturzwecken.
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Dabei weist vorteilhaft die Rieselkammer einen Bypaß auf, der mittels
einer Klappe verschließ- bzw. offenbar ist, wobei vorzugsweise im Bypaß ein an eine äußere Wärmequelle anschließbarer Wärmetauscher
vorgesehen ist. Mittels dieses Bypasses ist es möglich, die an den Rieselbefeuchter angeschlossene Leitung zu spülen; bei Einsatz eines
kleinen Wärmetauschers in diesem Bypaß kann diese Leitung sogar auf Temperatur gehalten werden.
Der Rieselbefeuchter wird vorteilhaft so ausgebildet, daß der den Wasservorrat enthaltende Behälter mittels einer Trennplatte von der
Rieselkammer getrennt ist, wobei die Trennplatte eine Abflußöffnung
aufweist, die mit einem kraftbelasteten Ventil so abgeschlossen ist, daß das Ventil durch eine vorgebbare Wasserhöhe offenbar ist. Mit
dieser Trennung wird auch ein Abschluß des Luftraumes der Rieselkammer erreicht. Weiter wird, um einem verdampfungsbedingten Versalzen
des Vorratswassers entgegenzuwirken, vorgeschlagen, daß die Ablaßspitze des Behälters für den Wasservorrat einen Abschlämm-Abgang aufweist,
der über ein Stell ventil offen- und schließbar ist. Dieser Abschlämm-Abgang kann dabei in einfacher Weise als Stellventil ein
Überlauf-Ventil aufweisen, dessen Überlaufhöhe einstellbar ist, wobei
für die die Höheneinstellung des Überlauf-Ventils ein Stellglied, vorzugsweise ein Stellmotor vorgesehen ist. Damit kann der
Wasser-Ablauf so eingestellt werden, daß zusammen mit dem von der Höhe des Wasserstandes im Vorratsbehälter gesteuerten Wasser-Zufluß
der Salz-Spiegel unter einem kritischen Wert gehalten werden kann. Vorteilhaft ist zur Steuerung ein Konzentrationsmeßgerät mit entsprechendem
Meßfühler für die Härtebildner und/oder gelöste Salze, vorzugsweise als Leitfähigkeitsmeßgerät, vorgesehen, dessen Ausgang
mit dem Stell ventil des Abschlämm-Abganges bzw. dem Stellglied des Überlaufventils zusammenwirkt. Zum Abziehen selbst ist das Stellventil
in vorteilhafter Weise ein Überlauf-Ventil, dessen Überlaufhöhe
einstellbar ist. Dabei ist in vorteilhafter Weiterbildung für die Höheneinstellung des Überlauf-Ventils ein Stellglied, vorzugsweise
ein Stellmotor vorgesehen. Die Einstellung der Überlaufhöhe wird in
einfacher Weise dadurch erreicht, daß ein biegsamer Schlauch mit
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freiem Auslauf (z.B. mit einen Faltenbalg) so von dem Stellglied gehoben
bzw. gesenkt wird, daß die Konzentration in dem Wasser des Behälters durch das Nachspeisen einer der Menge des in der Zeiteinheit
abgezogenen und der in der Zeiteinheit verdampften Wassers entsprechenden Wassermenge aus dem Anschluß an die Wasserversorgung auf dem
gewünschten Spiegel gehalten werden kann. Dazu ist vorteilhaft ein Konzentrationsmeßgerät mit entsprechendem Meßfühler für Härtebildner
und/oder gelöste Salze, vorzugsweise als Leitfähigkeitsmeßfühler, vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Stellglied des Überlaufventils
zusammenwirkt. Für das Verstellen der Überlauf-Höhe des Überlaufventils ist ein Stellglied, vorzugsweise ein Stellmotor vorgesehen.
Die durch die Rieselkammer strömende Luft nimmt die von dem erwärmten
Wasser abgegebenen Feuchte mit, wobei die Verdampfungswärme dem Wasser entnommen wird. Sie kann direkt in einen Lüftungskanal eingespeist
werden, wobei eine Aufteilung auf verschiedene Kanäle ebenfalls möglich ist, sogar so, daß die Aufteilung von der gewünschten
Feuchte in der betreffenden Lüftungsleitung gesteuert wird. Dazu sind Stellklappen an den einzelnen Abgängen vorgesehen, die mit entsprechenden
Fühlern zusammenwirken. Bei diesem Betrieb mit Wasser-Vorlauftemperaturen
über 60 0C, vorzugsweise oberhalb 70 0C, wird
der zu befeuchtenden Luft eine hohe Feuchte aufgedrückt; da diese Luft gleichzeitig Wärme aufnimmt und so auch die Lufttemperatur
(Trockenthermometer) angehoben wird, ist diese so befeuchtete Luft in der Lage, diese Feuchte ohne Nebelbildung zu tragen. Diese so mit
hoher Feuchte bis nahe der Sättigungsgrenze versehene Luft wird in einen aufbereiteten Luftstrom eine Lüftungs- oder einer Klimaanlage
oder aber direkt in die zu befeuchtende Luft eines Raumes eingemischt, wie bei bekannten Dampfbefeuchtungssystemen, wobei das Mischungsverhältnis
von der vorzunehmenden Anfeuchtung der aufbereiteten Luft bzw. der Raumluft einerseits und den thermodynamisehen Zustandswerten
der vom Rieselbefeuchter abströmenden Feuchtluft andererseits bestimmt. Wird z.B. eine Temperatur der befeuchteten Luft
von 80 0C (Trockenthermometer) zugrunde gelegt, trägt diese Luft etwa
500 g Dampf je Kilogramm Luft; bei einem gewünschten Anheben der
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Feuchte der aufbereiteten Luft oder der Raumluft um 5 g pro Kilogramm
beträgt das Verdünnungsverhältnis 1:100, dabei ist der Wärme-Eintrag
in die aufbereitete Luft bzw. in die Raumluft ohne Bedeutung. Wegen des hohen Verdünnungsverhälnisses kann auch der Strom
der so befeuchteten Luft klein gehalten werden, es gibt keine bedeutsamen Probleme mit der Wärmedämmung, so daß Leitungs-Kondensationen
unterbunden sind. Für einen intermittierenden Anlagenbetrieb ist es empfehlenswert, einen Bypaß zum Rieselbefeuchter vorzusehen,
so daß mittels des dem Rieselbefeuchter vorgeschalteten Gebläses der Strang durchgeblasen werden kann, um die Luft mit hoher Feuchte gegen
solche mit normaler Feuchte auszutauschen.
Durch das Umwälzen eines auf über etwa 60 0C erwärmten Wassers (Umwasser)
durch einen Rieselbefeuchter entsteht in der Luft im Rieselbefeuchter ein nahezu gesättigter Zustand, wobei durch entsprechendes
Einstellen von dem Rieselbefeuchter durchsetzendem Luftstrom, dem Umwasserstrom und der Umwassertemperatur möglich ist, alle Zustände
auf der Sättigungslinie eines I,X-Diagramms einzustellen, wobei
bei einer Wassertemperatur ab 86 0C der Dampfanteil den Luftanteil
überwiegt. Diese Luftbefeuchtung mit einem mit Heißwasser betriebenen Rieselverdampfer stellt eine Zwischenlösung zwischen der
Luftbefeuchtung mittels Dampf und der in einem konventionellen Luftwäscher
dar. Durch diesen Einsatz wird erreicht, daß alle bekannten Warmwasserheizsysteme als Wärmequelle und somit die gleichen, wie
für die Lufterwärmung und statische Raumheizung nutzbar gemacht werden können. Die erzeugte Feuchtluft neigt im Gegensatz zu Sattdampf
nicht zu Kondensationen, wobei eine geringe Aufheizung eine Kondensatbildung unterdrückt und so nachgeschaltete Leitungen und Verteiler
schützt und eine Nachfilterung ermöglicht.
Mit dem hohen Wasserdampf-Partial druck wird eine schnelle und effektive
Verdampfung erreicht und somit auch eine hohe Feuchte der Luft, wobei es keiner Feinzerstäubung bedarf. Daher kann auch der Rieselbefeuchter
für einen relativ kleinen Luftstrom ausgelegt werden, und daher ergibt sich eine kompakte Bauweise und ein geringer Energiebe-
:H '2044
darf für das den Teil luftstrom durch den Rieselbefeuchter förderndes
Gebläse. Der Wasserinhalt stellt dabei einen Speicher und Puffer dar, zum Ausgleich kurzfristiger Lastspitzen. Werden etwa die Wände
und/oder die Rieselböden als Latentwärmespeicher ausgebildet, lassen sich auch Speicherungen über mehrere Tage erreichen. Der Rieselbefeuchter ist eigensicher, er ist für alle Leistungsgrößen geeignet, er erlaubt eine schnelle und exakte Leistungsreglung und ein
schnelles Anpassen an Bedarfsänderungen und ist unabhängig vom Primärenergieträger. Sein Luftwiderstand ist gegenüber beispielsweise
konventionellen Luftwäschern gering. Eine Wartung auch im laufenden
Betrieb ist möglich.
Das Wesen der Erfindung wird an Hand der Figuren 1 bis 9 beispielhaft näher erläutert; dabei zeigen
Fig. 01: Eine Schema-Darstellung eines Rieselbefeuchters mit
Sprühdüsen und quer liegenden Rieselböden;
Fig. 02: Die Einzelheit "A" mit zwei Rieselböden (abgebrochen);
Fig. 03: Eine Schema-Darstellung eines Rieselbefeuchters mit
gegeneinander geneigten, gelochten Rieselböden;
Fig. 04: Die Einzelheit "A" mit zwei Rieselböden (abgebrochen);
Fig. 05: Eine Schema-Darstellung eines zylindrischen Rieselbefeuchters mit radial verlaufenden, geneigten Rieselböden mit Führungs- und Fangblechen;
Fig. 06: Einzelheit der Wasserübergabe von einem Führungsblech auf das darunter angeordnete Fangblech;
Fig. 07: Schema-Darstellung eines zylindrischen Rieselbefeuchters mit innerem Rohreinsatz und spiral ig verlaufendem Riese!boden;
Die Figur 1 gibt eine Übersicht über den Rieselbefeuchter 1 mit seinen Baukomponenten. In dem Rieselbefeuchter 1 ist ein Düsenstock 2
- 12 - * &EEacgr; 2Ö44
mit den Düsen 2.1 vorgesehen, wobei die Form des Düsenstocks 2 und
die Anzahl der Düsen von den Anforderungen bestimmt sind. Das von den Düsen 2.1 verdüste Wasser sammelt sich auf den Rieselböden 4,
die mit Tropflöchern 4.1 und Überströmöffnungen 7 (beides Fig. 2)
versehen sind. Beim Durchfallen des Luftraumes zwischen den Rieselböden 4 verdampft ein Teil des Wassers und steigert den Feuchtegehalt
der durch den Rieselbefeuchter strömenden Luft an. Um ein Ansammeln von Wasser auf diesen Rieselböden 4 zu verhindern, sind die
Zwischenräume 4.2 zwischen Tropflöchern 4.1 aufgewölbt (s. Fig. 2). Die in den Rieselböden 4 vorgesehenen -hier randständig dargestellten-
Überströmöffnungen 7 gestatten ein Überströmen der Luft von Etage zu Etage, wobei dieser Überströmöffnungen 7 in den einzelnen
übereinander liegenden Rieselböden 4 gegeneinander so versetzt sind, daß die Luft mäanderförmig strömen muß. Das ablaufende Wasser sammelt
sich auf dem Zwischenboden 8, und fließt, wenn die selbstschließende Verschlußklappe 9 gegen die Kraft des Gegengewichts 9.1
öffnet, in den Sammelbehälter mit der Schlammspitze 10, aus der das
Wasser mittels der Pumpe 12 über die Rückführungsleitung 15 zum Düsenstock zurück geführt wird, in die ein über seine Primär-Anschlüsse
14 an eine Wärmequelle, in vorteilhafter Weise eine Abwärmequelle angeschlossener Wärmetauscher 13 eingeschaltet ist, in dem das Umlaufwasser
aufgeheizt wird, zum Erhöhen seiner Temperatur mit dem Ziel, den Dampfdruck und damit die Verdampfungsgeschwindigkeit zu
steigern und einem Wärmeentzug der zu befeuchtenden Luft (und damit ein Absenken deren Temperatur) vorzubeugen. Durch die im Regelfall
bei bzw. über 70° C liegende Temperatur wird auch in hygienischer Hinsicht erreicht, daß Keime abgetötet werden, so daß dieser Rieselbefeuchter
auch bei hohen hygienischen Anforderungen einsetzbar ist.
Die zu befeuchtende Luft -im allgemeinen ein Teilstrom der aufbereiteten
Luft- wird mittels des Gebläses 25 über die Zuluftleitung 25 in den Rieselbefeuchter 1 gedrückt, den sie über die Feuchtluftleitung
28 verläßt. Sowohl in der Zuluftleitung 15 als auch in dem Abluftstutzen bzw. der Feuchtluftleitung 28 sind vorzugsweise selbstschließende
Klappen 27 und 29 vorgesehen, mit denen der Rieselver-
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dämpfer zumindest während eines Stillstands der Anlage abgeschlossen
ist; dies gilt auch für die selbstschließende Verschlußklappe 9 in
dem Zwischenboden 8. Damit ist der Rieselverdampfer 1 während eines Stillstandes abgeschlossen, so daß Wasserdampf nicht austreten kann
und eine schleichende Leitungskondensation verhindert wird.
Das im Umlauf befindliche Wasser wird durch den verdampften Anteil
in Bezug auf gelöste Salze, darunter auch Härtebildner, aufkonzentriert. Um hier entgegenzuwirken, wird Wasser über die Wassereinspeisung
23 zugegeben, einmal zum Ersatz des verdampften Anteils, zum anderen aber auch, um ein Ausschleusen von Wasser zu ermöglichen,
wodurch der Spiegel der Salzkonzentration gehalten werden kann. Dieses Ausschleusen erfolgt über einen an einen Überlaufbogen
18 angeschlossenen Schlammabzug 16, wobei die Höhenlage des Überlaufbogens
18 gegenüber dem Wasserstand in der Schlammspitze 10 die in der Zeiteinheit auslaufende Wassermenge bestimmt, die aus dem
Überlaufbogen 18 frei in einen Auffangbehälter, der zum Vermeiden von Spritzwasser mit einem Faltenbalg versehen sein kann, und über
einen Syphon 19 ablaufen kann, so daß hier ein direkter Kontakt mit der Umgebung und somit auch eine Beeinflussung durch den Umgebungsdruck
verhindert wird. Vorteilhaft ist es, eine Einstellbarkeit der Überlaufmenge durch eine Höhenverstellbarkeit des Überlaufbogens 18
vorzusehen, mit der auch eine Regelung des Abzuges erreicht werden kann: Ein auf Konzentration ansprechendes Meßgerät, etwa ein Leitfähigskeitsmeßgerät
22 wird mit einem Antrieb 20 der Höhenverstellung gekoppelt, so daß die Höhenlage des Überlaufbogens 18 über eine Spindel
mit Arm 21 in Anhängigkeit von der Konzentration so einstellbar ist, daß der Überlaufbogen mit steigender Konzentration abgesenkt
und so die in der Zeiteinheit über den Schlammabzug 16 abgezogenen Menge an Wasser gesteigert werden kann, und umgekehrt, bei sinkender
Konzentration. Da der Wasserspiegel durch die mit einem Schwimmerventil 24 versehene Wassereinspeisung 23 nahezu konstant gehalten wird,
ergibt sich so eine einfache Möglichkeit, den Spiegel der Konzentration zu halten bzw. zu begrenzen, wobei diese Begrenzung auch bei
konstantem Ablauf über eine Zulauf-Reglung erreichbar ist.
- 14 - :. : H-ZWi
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine alternative Ausführungsform, bei der
die Rieselböden 4' als gelochte Blechböden ausgebildet sind, die gegeneinander
geneigt angeordnet, jeweils am tiefen Ende die Überströmöffnung 7 aufweisen. Das Wasser rieselt über diese Blechböden 4
herunter und tropft durch die vorgesehenen Öffnungen 4.1 auf den darunter angeordneten Blechboden, der nicht durchgetropfte Wasseranteil
tropft am tiefen Ende des Blechbodens ab und gelangt ebenfalls auf diesen darunter liegenden Blechboden. Die zu befeuchtende Luft
strömt im Gegenstrom und wird durch die versetzt angeordneten Überströmöffnungen
7 gezwungen, mäanderförmig durch die eingebauten Rieselböden 4 zu strömen. Bei dieser Ausführungsform können die Tropflöcher
in einem ebenen Rieselboden 4 vorgesehen sein, da die Neigung der Rieselböden keine stehende Wasseransammlung erlaubt.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform,
die hier als zylindrischer Rieselbefeuchter dargestellt ist, ohne auf eine zylindrische Form beschränkt zu sein. Die Rieselböden sind
hier gebildet von Führungsblechen 5 und Fangblechen 5.1, wobei die Fangbleche 5.1 die Führungsbleche 5 unter Bildung eines engen Spaltes
untergreifen. Das Wasser wird über die -hier ringförmig den Rieselbefeuchter umgebende- Wasserverteilung 31 auf das oberste der
Fangbleche 5.1 aufgebracht, es fließt dann unter das zugeordnete, geneigte Führungsblech 5, um zum einen als Wasserfilm zu dessen tieferen
Rand zu fließen und zum anderen auf das darunter befindliche Führungsblech abzutropfen.
Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen schließlich eine dritte alternative
Ausführungsform, bei der in einem zylindrischen Gehäuse ein heraushebbarer
Rieselboden-Einsatz vorgesehen ist, der gebildet ist von einem zentralem Rohr 6, das umgeben ist von einem spiral ig verlaufenden
Führungsblech 41, auf dem an seinem oberen Ende eine radial
verlaufende Wasserverteilung 31 angeordnet ist. Diese Wasserverteilung
besteht im wesentlichen aus einer radial verlaufenden (nicht näher bezeichnete) Rinne, in die die Wasserzuleitung 15 über deren
Mündung 15' das geförderte Wasser einspeist, wobei sich das Wasser
in der Rinne über die gesamten Breite des spiral ig verlaufenden Führungsblechs verteilt, einem (nicht näher bezeichneten) Überlaufwehr,
- 15 - - - *H -2Ö44:
das das Wasser über die gesamte Breite auf das Führungsblech übertreten
läßt, und einem zwischen der Wasserverteilung 31 und dem Führungsblech
4' gebildeten (ebenfalls nicht näher bezeichneten) Spalt, durch den der auf dem Führungsblech 4' abwärts fließende Wasserfilm
austritt, auf diesem abwärts fließt und auch durch die Tropflöcher
durchtropfend von einer "Etage" zur darunter liegenden gelangen kann. Es versteht sich von selbst, daß das Führungsblech auch unterteilt
sein kann, wobei jeder der Teile eine eigene Wasserverteilung aufweist, es versteht sich weiter von selbst, daß die Führungsbleche
mit zugeordneten Fangblechen versehen sein können, so daß der Wasserfilm in vorbeschriebener Weise auf der Unterseite des vorgehenden
Führungsblechs fließt und teilweise auf die Oberfläche des folgenden Führungsblechs abtropft, und der nicht abgetropfte Teil des Wassers
am Ende dieses Führungsblechs abläuft und dem Fangblech des folgenden Führungsblechs zugeleitet wird und längs dessen Unterseite abläuft.
Besonders bei dieser doppelseitigen Beaufschlagung der Führungsbleche mit Wasser zeigt sich der Vorteil, der durch die Ausbildung
zumindest eines der Führungsbleche als an eine äußere Wärmequelle angeschlossener Wärmetauscher gegeben ist.
Claims (1)
- PATENTANWÄLTE ■ D^83Öt3ütere!oh, Vennstraße 9-Telefon: (0 52 41) 1 SO 54Dipl.-Ing. Gustav Meldau Datum: 9.11.92Dipl.Phys. Dr. Hans-Jochen Strauß Unser Zeichen: H 2044Schutzansprüche01. Rieselbefeuchter, insbesondere als Luftbefeuchter für lüftungstechnische Anlagen mit einem Rieselraum, der mit einem Vorratsbehälter für Wasser verbunden ist, wobei der Vorratsbehälter über Mittel zum Halten eines einstellbaren Wasserstandes an eine Wasserversorgung anschließbar ist, und einen Eintritts- und einen Austrittsstutzen für zu befeuchtende bzw. die befeuchtete Luft aufweist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rieselraum des Rieselbefeuchters (1) mit Mitteln zur Verteilung von Wasser versehen ist, daß eine über eine an eine Pumpe (12) zum Umwälzen des Wasser aus dem Wasservorrat anschließbare Zuführungsleitung (15) vorgesehen ist, an die die Mittel zum Verteilen des Wassers in den zu befeuchtenden Luftstrom angeschlossen sind, wobei ein Wärmetauscher (13) vorgesehen ist, zum Erhitzen des umgewälzten Wassers vor dem Verrieseln auf eine über der Lufttemperatur jedoch unter dem Siedepunkt des Wassers liegende Vorlauftemperatur.02. Rieselbefeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verteilen des Wassers als Düsenstock (2) mit Sprühdüsen (2.1) ausgebildet sind.03. Rieselbefeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rieselraum Einbauten (4; 5) vorgesehen sind, vorzugsweise mehrere Einbauten, die in voneinander getrennten Ebenen untereinander angeordnet sind.- 2 - * H 2C4404. Rieselbefeuchter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten als Mittel zum Verteilen des Wassers ausgebildet sind, wobei diese als blechartige Einbauten (4) mit Riesel-Öffnungen (4.1) zum Durchtropfen von Wasser, und daß weiter eine oder einige Luft-Überströmöffnungen(7) vorgesehen sind, die die Luftströmung mäanderförmig durch die Rieselkammer des Rieselbefeuchters (1) leiten, wobei vorzugsweise die Riesel-Öffnungen (4.1) vertieft eingeprägt sind, so daß zwischen diesen Riesel-Öffnungen erhabene, ein Ablaufen des Wassers ermöglichende Rücken (4.2) verbleiben.05. Rieselbefeuchter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten eine Anzahl von untereinander angeordneter und gegeneinander geneigter Führungs-Bleche (5) aufweisen, die je mit einem diese untergreifenden Fangblech (5.1) versehen sind, wobei das Fangblech (5.1) an dem höher gelegenen Ende des Führungsblechs (5) vorgesehen ist, das tiefer gelegene Ende im Abstand vor der gegenüberliegenden Wand des Rieselraumes des Rieselbefeuchter (1) endet und wobei Zuströmmittel (3) zum Verteilen des Wassers auf das oberste der Führungsbleche (5) bzw. dessen Fangblech (5.1) vorgesehen sind.06. Rieselbefeuchter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbleche (5, 51) scheibenförmig ausgebildet sind, die abwechselnd mit einer nach innen und nach außen gerichteten Neigung angeordnet sind, wobei jedes der nach innen geneigten Führungsbleche (5) mit einer zentralen Luft-Überströmöffnung (7) und peripheren Fangblechen 5.1, und jedes der nach außen geneigten Führungsbleche (51) mit einer peripheren Luft-Überströmöffnung (71) und zentralen Fangblechen (5.1') versehen sind.- 3 - ; H 204407. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten ein um ein zentrales Rohr (6) spiralig verlaufenden Führungsblech (41) bilden, auf das Wasser mittels der Zuströmmittel (3') aufgebbar ist.08. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) in der von dem Wasservorrat des Rieselbefeuchters (1) ausgehenden Rohrleitung (15) angeordnet ist.09. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) in dem Wasservorrat des Rieselbefeuchters (1) angeordnet ist.10. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der blechartigen Einbauten (4; 5) als an eine äußere Wärmequelle anschließbarer, zusätzlicher Wärmetauscher ausgebildet ist.11. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß im Zuluftstutzen (25) bzw. im Abluftstutzen (28) ein dem Rieselbefeuchter (1) vor bzw. nachgeschaltetes Gebläse (26) vorgesehen ist.12. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß eine selbstschließende Klappe (27; 29) zumindest in dem Eintrittsstutzen (25), vorzugsweise auch in dem Austrittsstutzen (28) des Rieselbefeuchters (1) vorgesehen ist.13. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß in dem Austrittsstutzen (28), vorzugsweise der selbstsschließenden Klappe (29) nachgeschaltet ein Nacherhitzer (30) angeordnet ist.- 4 - * : H 204414. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß der Rieselbefeuchter (1) einen Bypaß (33) aufweist, der mittels einer Klappe (34) verschließ- bzw. offenbar ist, wobei vorzugsweise im Bypaß (33) ein an eine äußere Wärmequelle anschließbarer Wärmetauscher vorgesehen ist.15. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß der den Wasservorrat enthaltende Behälter des Rieselbefeuchters (1) mittels einer Trennplatte (8) von der Rieselkammer getrennt ist, wobei die Trennplatte (8) eine Abflußöffnung aufweist, die mit einem kraftbelasteten Ventil (9) so abgeschlossen ist, daß das Ventil (9) durch eine vorgebbare Wasserhöhe offenbar ist.16. Rieselbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß die Ablaßspitze (10) des Behälters für den Wasservorrat des Rieselbefeuchters (1) einen Abschlämm-Abgang (16) aufweist, der über ein Stellventil offen- und schließbar ist.17. Rieselbefeuchter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellventil ein Überlauf-Ventil (16) ist, dessen Überlaufhöhe einstellbar ist, wobei für die die Höheneinstellung des Überlauf-Ventils (18) ein Stellglied (20), vorzugsweise ein Stellmotor vorgesehen ist.18. Rieselbefeuchter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Konzentrationsfühler (22) für die Härtebildner und/oder gelöste Salze, vorzugsweise als Leitfähigkeitsmeßfühler, vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem Stellventil (18) des Abschlämm-Abganges (16) bzw. dem Stellglied (21) des Überlaufventils (18) zusammenwirkt.
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