EP3696468A1 - Membrane element for a humidifier and method of manufacturing said membrane element - Google Patents

Membrane element for a humidifier and method of manufacturing said membrane element Download PDF

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EP3696468A1
EP3696468A1 EP20167094.0A EP20167094A EP3696468A1 EP 3696468 A1 EP3696468 A1 EP 3696468A1 EP 20167094 A EP20167094 A EP 20167094A EP 3696468 A1 EP3696468 A1 EP 3696468A1
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EP
European Patent Office
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membrane
water
webs
frame
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20167094.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Urs Forster
Frank Walter LICHTNER
Leo Rasmussen
Daniel Winter
Peter Kappenberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Condair Group AG
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Condair Group AG
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Condair Group AG, Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Condair Group AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F24F2110/20Humidity

Definitions

  • the invention relates to the membrane of an air humidifier and membrane elements for forming the membrane.
  • the invention also relates to a method for producing a membrane element.
  • Air humidification devices which use a membrane that is impermeable to water and permeable to water vapor are known. So explained DE 10 2008 038 557 A1 the disadvantages of the known air humidifier and proposes an air humidifier with a separating membrane, in particular with a separating membrane made of a hydrophobic material such as polypropylene (PP) or poly-tetrafluoroethylene (PTFE). It is proposed to regulate the humidification performance by means of the temperature of the water acting on the membrane on one side. The range from 10 to 60 ° C., in particular 15 to 35 ° C., is suggested as the water temperature. Further air humidifiers with a membrane are in US 2005/0252982 A1 and WO 88/06912 shown.
  • PP polypropylene
  • PTFE poly-tetrafluoroethylene
  • the invention is based on the object of creating membrane elements for providing a membrane for an air humidifier. This object is achieved by a membrane element according to claim 1 and is achieved by the membrane formed from such elements.
  • Another membrane element is defined with the features of claim 12 and with the method for its production according to claim 17.
  • the introduction of the membrane directly into the webs creates very good tightness of the membrane elements and inexpensive manufacture.
  • the flat membrane is advantageously reinforced, which is achieved on the one hand by laminating the membrane with part of its water-side surface onto a thin inner support structure of the flat membrane.
  • a separate outer support structure can preferably also be provided.
  • an air humidification device with a preferably hydrophobic membrane which is impermeable to water but permeable to water vapor, is operated in such a way that the water mass flow in kg / h flowing past the membrane is selected to be a factor X greater than the water vapor mass flow in kg / h exiting the air duct from the membrane , where the factor X is greater than 5, it is found that the cooling of the water on the membrane can be kept so low that a good humidification performance can also be achieved with water at a comparatively low temperature flowing to the membrane.
  • the desired water vapor mass flow can be specified, which results in the corresponding mass of water.
  • the water vapor mass flow can also be measured in any known manner via the air mass and its humidity.
  • a factor greater than 10 is particularly suitable, in particular a factor greater than 20, in particular a factor greater than 50 and in particular a factor greater than 50 to 250.
  • the limitation of the size of the factor is essentially the result for practical reasons, since with a very high factor the water mass flow in the air humidifier becomes very large; As a rule, a factor greater than 500 will therefore not make any technical sense.
  • the control of the humidity can only be controlled by the water temperature of the water mass flowing past the membrane, and only by setting the factor X or the water circulation mass flow.
  • a coupled control is preferably carried out so that the amount of water vapor per time or the humidity in the room to be humidified is effected both by influencing the water temperature and the amount of water per time or the factor X.
  • the control with these two influencing variables is preferably dependent on the value of the water temperature.
  • the control can be carried out essentially by influencing (increasing or decreasing) the water temperature, while at a higher water inlet temperature of approx. Greater than 40 ° C, the control can be done essentially by influencing the Factor X (increase or decrease of the same) takes place. In the temperature range between the stated values, the control takes place by influencing both the water temperature and the factor X. This can be a simple linear dependence of the two influences depending on the temperature.
  • the temperature limits mentioned are only to be understood as an example and they can in particular also depend on the respective type and dimensioning of the membrane of the air humidification device, but can easily be determined by the person skilled in the art by means of experiments.
  • An increase or decrease in the circulating water mass flow coupled to the water inlet temperature (to the membrane) is preferred for controlling the amount of water vapor or the humidification performance of the air humidification device.
  • the amount of water is preferably measured with a flow sensor, in particular between a water pump of the air humidification device and the inlet into the container which contains the membrane.
  • the temperature of the water is preferably also measured, in particular at the same point at which the water flow rate is also measured.
  • membrane humidification fulfills the hygiene requirements due to the following two aspects:
  • the membrane is preferably hydrophobic and it can therefore be assumed that the germs and microorganisms in the water, such as e.g. Bacteria do not come into direct contact with the micropores of the membrane and thus do not migrate into the air flow.
  • the (mean) pore size of the membrane is 0.05 micrometers to 0.25 micrometers, at most up to 0.5 micrometers and preferably approx. 0.1-0.2 micrometers, usually below the size of the germs or microorganisms.
  • a hydrophobic polymer such as polytetrafluoroethylene (PTFE), but also polyvinylidene fluoride (PVDF) or polypropylene (PP) or polyurethane (PU) can be used as the material of the membrane.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PP polypropylene
  • PU polyurethane
  • Other, non-hydrophobic membranes and membranes with a hydrophobic surface coating multilayer membranes / asymmetrical membranes can also be used.
  • a counter-current arrangement for the air and water flow, a counter-current arrangement, a cross-flow arrangement or a direct-current arrangement can be provided.
  • a cross-countercurrent arrangement is also preferred as an embodiment described in more detail below.
  • the membrane of the air humidification device is formed from a plurality of membrane elements which each have a frame formed from frame webs with a front side and a rear side and side walls.
  • the membrane material is arranged flat on at least one side of these frames and is preferably flat on both sides, on the front and rear.
  • the membrane material is attached in a watertight manner to the respective frame surfaces of the front and rear of the frame, so that a watertight space, delimited by the frame and the membrane surfaces, is formed within the frame, or, if necessary, a space is formed that is delimited by a membrane surface and a non-membrane surface, if a surface made of membrane material is only provided on one side of the frame, from which space only the water vapor can escape through the membrane.
  • the frame has at least one opening leading into the room as a water inlet and at least one opening leading into the room as a water outlet on the side walls. Furthermore, the frame has in its interior at least one web, preferably several webs, which connect inner side walls of the frame, which webs have essentially the same thickness D over a first section as the frame webs and have a smaller thickness D1 over a second section of their length than the frame bars. The sections with a smaller thickness form water passages within the frame.
  • the membrane surfaces are attached to the first sections of the webs in a watertight manner or, if necessary, a non-membrane surface is connected to the webs in a watertight manner if a membrane surface is only arranged on one side of the frame and the other side of the frame is closed by a non-membrane surface to create the watertight space to build.
  • This preferred embodiment of the membrane elements results in a very good possibility of fastening and stability of the respective membrane surface on the frame, in that it is also fastened to the webs is.
  • the watertight fastening can be done, for example, by plastic welding of the membrane and the webs formed from a plastic, or by lamination or gluing.
  • a further stabilization of the membrane elements or the membrane composed of them results when at least some of the webs, in particular all of the webs, are connected to one another or to a side wall by means of support webs running essentially transversely to the webs, the support webs having the smaller thickness D1 have or have an even smaller thickness so as not to disturb the flow of water.
  • the respective end of the first section is rounded off in at least one of the webs, in particular in all webs, of the membrane elements. Furthermore, the respective end of the first section in at least one of the webs or in all webs can be bent away from the first opening, and thus from the water inlet. Both measures, individually or preferably in combination, are advantageous for the water flow in the frame and avoid or reduce dead zones.
  • formations can be provided on second sections of smaller thickness D1 within the water passages formed by them, which provide additional surfaces for fastening the membrane material above the water passages in order to stabilize the membrane surface.
  • formations can be provided on both sides of a respective second section if a membrane surface is attached to the frame on the front and rear.
  • the membrane elements in the webs in the area of their connection with the side walls channels are provided, the cross section of which is many times smaller than the cross section for the water provided by the respective water passages. This creates channels for any drainage of the membrane elements when the air humidification device or its water system is switched off, in order to be able to avoid standing residual water for reasons of hygiene.
  • the channels are designed with such small diameters that they do not disturb the flow of water during operation.
  • the membrane elements are preferably provided with positioning means arranged on the frame in order to connect several membrane elements to form a large membrane as the sum of the respective membrane areas of the elements.
  • the air passages for the air to be humidified, which air flows past the individual membrane surfaces, are formed between the membrane elements.
  • At least two vertically running membrane channels through which water flows are arranged one behind the other in the flow direction of the air.
  • This arrangement is repeated over the width of the channel, separated by an air gap.
  • the warm water flows from the water guide arrangement from bottom to top, i.e. against gravity, into an upper header tank and from there flows further in the front membrane channel from top to bottom into the drain or preferably back into a recirculation cycle.
  • the advantage of this so-called cross-countercurrent arrangement which also results in this example, is primarily that the difference in the water vapor partial pressure between the two sides of the membrane (i.e.
  • the total water vapor diffusion is also higher. Furthermore, it can also be rated as a structural advantage if the entire water supply and the control can be arranged on the underside of the membrane humidifier.
  • a flat membrane Since a flat membrane has only a low inherent stability, it is preferably reinforced. This can be done on the one hand by fastening, for example by fastening, in particular by means of welding or lamination, of the membrane with part of its water-side surface to an inner support structure.
  • an inner support structure is provided in the water flow area of the membrane and is designed in such a way as to inhibit the water flow as little as possible.
  • an outer support structure for the membrane can also be provided in the air flow area. The membrane can be attached to the outer support structure or can only lie loosely or be pressed on by the water pressure. The advantages of the flat membrane are easier cleaning and lower pressure loss in the air duct.
  • FIG 1 shows schematically and by way of example an air humidification device 10, the parts belonging to the device being shown within the area delimited by the broken line.
  • the air humidification device 10 is arranged, for example, in a technical room 11 and serves to humidify the air that is supplied to a room, for example the living room 22, which is only indicated.
  • the invention can generally be used in the field of air conditioning (HVAC).
  • Air that is discharged from the living space 22 is in this example fed by a fan 24 via a line 23 to an air-to-air heat exchanger 25 in the technical room 11 and from there via the line 27 into the surroundings outside the building, in where the technical room and the living room are located.
  • Air entering from the environment via the line 26 passes through the heat exchanger 25 and the fan 24 'into the air humidification device 10 and from there via the line 28 into the living space 22.
  • the fans 24, 24' and thus the flow rate of the air also have a Influence on the humidification performance.
  • the absolute humidification performance in kg / h tends to increase somewhat with increased air speed. As a rule, however, the fans are not part of or are not under the control of the air humidification device 10. The (rather minor) influence of the fans is therefore not considered here.
  • the air humidification device 10 comprises a diaphragm 1, shown only schematically, by means of which the air to be humidified is supplied with water vapor in the amount M1 per hour (kg / h).
  • the membrane 1 usually consists of several membrane elements or membrane surfaces which together form the membrane with an effective total membrane surface. Warm water is supplied to one side of the membrane and evaporating water can pass through the membrane to the other side in the form of water vapor, where it is absorbed by the air carried past the other side of the membrane as an air stream. This is known in principle and was explained at the beginning.
  • the membrane 1 is arranged in a container 2 which contains the membrane elements or the individual membrane surfaces which together form the membrane. These can in particular flat elements, as also already explained.
  • the membrane elements forming the membrane 1 are arranged and designed so that the water flows past on one side and the air to be humidified on the other side.
  • the container has an inlet 3 and an outlet 3 'for the air flow, as well as an inlet 4 for the warm water and an outlet 4' for the less warm water, which has a lower temperature than that at inlet 4 in FIG water that has entered the container.
  • the inlets and outlets for the air and the inlets and outlets for the water are only indicated in the figure; the person skilled in the art knows how such inlets and outlets or connections for air and water pipes are designed.
  • the air humidification device has a water guide arrangement, which is intended to denote the entirety of the lines, water containers, valve and pump means which serve to bring the water used for humidification into the container 2 and thus to the membrane 1 to lead and to take up the water emerging from the container 2 again.
  • the water guide arrangement preferably has a water circuit so that water emerging from the container 2 can re-enter the container. In between there is at least one step of heating the water so that it again contains enough energy to evaporate part of the water on the membrane.
  • a sensor 33 is preferably provided which emits an output signal which gives a measure of the concentration of the substances dissolved in the water the tank 6 and the pump 8, a conductivity sensor can be installed in the line as a sensor 33, which outputs the conductivity of the water as a measured value, which is a measure of the concentration of the dissolved substances in the water, which measured value is transmitted to the control arrangement 35 a high conductivity value, which is above a suitable, predetermined limit value, the control unit gives a control signal to blow down water with ho Her concentration of dissolved substances at the drain valve 34.
  • the tank 6 is preferably present in order to be able to provide a sufficient amount of water in a simple manner.
  • the tank allows the amount of water in the system to be determined in a simple way and to keep the system generally depressurized. Furthermore, as mentioned, a tank allows the minerals that have accumulated in the water to be discharged by draining water with a comparatively high concentration of dissolved substances and replacing it with fresh water with a lower concentration of dissolved substances. This process is carried out in the Technical terminology often referred to as "blowdown". If a sufficiently long line length is accepted, the tank can be dispensed with; the amount of water for operating the device is then available in the line sections of the water conduction arrangement.
  • At least one sensor is preferably provided which determines the water temperature in the water guide arrangement.
  • a sensor 33 ' is preferred, which determines the water temperature at a point between the pump 7 and the membrane.
  • the water temperature value determined by this sensor is preferably transmitted to the control arrangement.
  • the control arrangement can use this temperature value in order to influence the water vapor generation by increasing or decreasing the water temperature and / or by increasing or decreasing the factor X, which has been described as a preferred procedure at the beginning.
  • a sensor is preferably provided, for example sensor 33 ′′, which determines the water mass flow in the circuit and which preferably transmits the flow rate of the water to the control arrangement, which leads to a controlled setting of factor X.
  • the sensor is a combined temperature and flow sensor.
  • the water is heated with a heating device which can heat the water in any known manner.
  • a heating device which can heat the water in any known manner.
  • An example is an electric water heater 32, which is preferably arranged in the tank 6 but could also be present elsewhere in the water guide arrangement.
  • This heating device can be operated electrically or in another known manner.
  • the heating device can comprise a fluid-fluid heat exchanger and in particular a water-water heat exchanger 31 as a further means, this instead of the water heater 32 or in addition to it.
  • the heat exchanger 31 With the heat exchanger 31, the water cycle in a floor heating system of the building is preferred and particularly preferred Heat is withdrawn from the water circuit of the floor heating of the room 2 in order to heat the water in the water guide arrangement of the air humidifier 10.
  • a means is preferably provided in order to supply water to the water guide arrangement continuously or discontinuously from a water source external to the device 10.
  • a water source external to the device 10.
  • This is in the schematic view of Figure 1 with the schematically shown water connection 9 and the valve 9 'and the line 9 ", with which water from an external water source can be added via the collector 30 to the water that is discharged from the container 2 via the outlet 4' and the line 4" exit.
  • the valve 9 ' is actuated by the control arrangement 35 of the air humidification device, which will be explained below.
  • the valve 9 ′ is an electrically controllable valve which is connected to the control arrangement 35 via an electrical control line (not shown).
  • the water tank preferably has an element which determines the fill level of the tank and which is preferably connected to the controller.
  • This is preferably a schematically illustrated float whose position serves as a level control and this float can be connected to the control arrangement so that the control arrangement can derive information about the amount of water in the water supply arrangement via the float level.
  • the tank 6 is provided with a drain, in particular for the so-called blowdown. Mineralization of the water in the tank or, in extreme cases, sludge formation on the tank bottom, can occur in particular when using tap water in the water cycle and such substance concentrations can be removed via an openable drain, whereupon the drain is closed again.
  • the drain can also be activated via a controllable valve if maintenance or cleaning work necessitates emptying the tank and possibly the entire water supply system.
  • the control arrangement can be implemented by means of a computer or an industrial controller in a manner known to the person skilled in the art.
  • the controller receives information via a signal line 36 and a sensor 37, for example, which provides information about the amount of water vapor mass flow at the outlet of the container 2, and thus information about the amount of water vapor per time that is supplied to the room 22. It can compare this with the information about the target humidity in the room and thus determine the requirement for the amount of water vapor per time.
  • the mere specification of the nominal humidity can also suffice, since with a given room size it is basically known how much water vapor is required per unit of time.
  • the setpoint humidity can be set on the control arrangement or via a separate setting element connected to it.
  • the actual humidity in the room is determined by at least one humidity sensor and transmitted to the control arrangement.
  • the control arrangement ensures that sufficient moisture is supplied to the room.
  • the air flow into the room can be controlled by the control arrangement or usually a separate control arrangement of the so-called ventilation device, in particular by controlling the fans 24 and 24 '. This is not explained further here.
  • the control arrangement sets the water mass flow through the container 2 per time so that the water mass flow (which is also determined in kg / h, for example) is at least 5 times greater than the water vapor mass flow.
  • the control arrangement can use the information from the flow meter mentioned and control the pump 7 accordingly.
  • the factor is preferably greater than 10 and in particular the factor is greater than 20 and in particular the factor is greater than 50. In particular, the factor is set in the range from 20 to 250.
  • the factor can be used to ensure that even with little warm water, for example with a temperature of only 25 degrees Celsius and particularly preferably in the range of 20 degrees Celsius to 60 degrees Celsius and in particular in the range of 25 degrees Celsius to 45 degrees Celsius safe operation of the humidifier is possible.
  • the control arrangement 35 is connected to the water supply arrangement by means of a control line 38 and can thus, as mentioned, control in particular the pump 7, which conveys the amount of water per time that is required to maintain the factor.
  • the control arrangement also controls the valves explained and receives information about the water level and the water temperature. It also controls the heating of the water. All of these control signals and feedback signals from sensors (some of which are not shown) are in the Figure 1 summarized in the control line 38 for their simplification.
  • the container 2 can - unlike in the schematic Figure 1 shown, vertically or arranged so that the water flows from bottom to top or against gravity through the container, which makes it easier to control the water flow.
  • a preferred membrane element 60 is described. At least one such membrane element and, as a rule, several such membrane elements 60 together form the membrane 1 in the container 2.
  • the membrane element according to this preferred embodiment has a frame 65, which in the example shown is rectangular and the frame webs 61, 62, 63 and 64 has.
  • the webs have a web width B (which does not have to be the same for all webs), a web thickness D and a length, wherein in the case of a rectangular frame 65 opposing webs 61 and 63 or 62 and 64 have the same length.
  • two membrane surfaces M are provided, which are opposite one another and are spaced apart by the web thickness D.
  • the respective membrane surface M is fastened to the outer sides of the frame webs, which outer sides have the width B or widths B different from one another. On these outer sides, the respective membrane surface is fastened lying on the respective outer side.
  • the material of the webs of the frame 65 is preferably a plastic material which allows the membrane surfaces M along the frame webs to be attached to the frame in a watertight and cohesive manner by plastic welding or to the frame by laminating the membrane material onto the frame webs.
  • adhesive bonding could also be provided, for example by means of a hot-melt adhesive.
  • the frame has at least one first opening 70 as a water inlet and at least one second opening 71 as a water outlet.
  • the opening 70 stands with the line 8 or the inlet 4 of Figure 1 in communication and the opening 71 is with the outlet 4 'of Figure 1 in connection, this being the case for a membrane formed from a plurality of membrane elements for all corresponding openings 70 and 71 of the frames 65, which are connected to the common line via distributors.
  • the frame has at least one web 67.
  • the frame preferably has several webs 67; eight webs 67 are provided in the example shown.
  • the web connects, or these webs connect, inner side walls of the frame, in the example shown the inner side walls 62 ′′ and 64 ′′, since the webs 67 connect the frame webs 62 and 64 in this example.
  • the webs 67 each have a first Section 68 has essentially the same thickness D as the frame webs 61 to 64, so that the membrane surface M of the respective membrane element rests both on the frame webs and on the webs 67 and can also be attached to the webs 67 at their first sections 68.
  • the membrane is also attached to the webs 67 in a watertight manner, so that the water at these locations or does not flow through between the membrane and the web in the area of the sections 68.
  • the webs 67 each have a second section 69 their length in which the webs have a smaller thickness D1 than the frame webs.
  • the membrane material M is not attached to these sections 69, which are set back in relation to the outer sides of the frame webs and in relation to the sections 68 in the direction of the inside of the frame.
  • the recessed sections form, on the contrary, passages for the water through which the water on its way can flow through from the water inlet 70 to the water outlet 71.
  • the arrangement of the webs 67 can predetermine a path for the water within the membrane element 60, the water flowing past the inside of the frame or in the interior 66 on the inside of the membrane surfaces M.
  • the webs 67 are preferably arranged in the frame in such a way that their thicker sections are alternately arranged starting from opposite side walls 62 ′′, 64 ′′ of the frame in order to create a meandering path for the water or a cross-countercurrent arrangement for the water and the air flow to form like this in Figure 2 is indicated by the arrows F for the water directions, while the arrow L indicates the direction of the air flowing through the container 1, which flows past the outer membrane surfaces of the membrane elements or outside the frame.
  • second sections 69 of lesser thickness D1 of the webs within the water passages formed by them formations 56 are provided on the webs, which provide a surface for fastening the membrane material also inside or above the water passages .
  • the surfaces of these formations 56 are preferably arranged again in such a way that the frame thickness D results there again, so that the membrane surfaces M can also be attached to these surfaces 56.
  • the water can flow through the passages in the second sections 69 of the webs.
  • the formations 56 provide a further stabilization of the membrane surface, so that it can withstand the pressure and the flow of the water in the membrane element.
  • a recess 56 is preferably provided on both sides of a respective second section 69. This can also be used to prevent or reduce vortex and dead zones.
  • webs 67 run essentially transversely to the webs or possibly obliquely to the webs
  • Support webs 59 are connected to one another or to a side wall 61 ′′, 63 ′′, the support webs 59 having the smaller thickness D1 or preferably an even smaller thickness in order to impede the water flow only slightly.
  • the end 58 of the first section 68 in at least one of the webs 67 can also be rounded, as shown in FIG Figures 2 and 3 is shown at all bridges.
  • a recess can also be provided on the inner side wall adjacent to the opening forming the water inlet, as in FIG Figure 2 and Figure 3 shown.
  • channels 55 can be provided in the webs 67 in the area of their connection to the side walls (not all of which are designated 55 in the figure), the cross-section of which is many times smaller than the cross-section for the water provided by the respective water passages .
  • These channels facilitate the drainage of the membrane elements or the membrane when the hydraulic system of the air humidification device is switched off or when it is out of operation and thus make it possible to avoid residual water that is undesirable from a hygiene point of view.
  • Positioning means 73 arranged on the frame are also preferred, which also facilitates the formation of a membrane in which uniform air passages are formed between the membrane elements.
  • FIG. 4 a horizontal section through a vertically arranged container 2, the container wall of which is only indicated with broken lines, is shown roughly schematically.
  • membrane elements 41 are arranged, in which the water flows. Together, the membrane elements 41 form the entire membrane 1.
  • membrane elements 41 arranged at the bottom of the container are shown in which the water introduced into the container (via the inlet 4 of Figure 1 ) flows upwards in the container and membrane elements 41 shown at the top in the container, in which the water flows back down to the outlet of the container (outlet 4 'in Figure 1 ).
  • the air which is indicated by the arrow L and which absorbs the water vapor emerging from the membrane elements 41, is guided through the spaces 45 between the membrane elements.
  • Figure 5 shows a schematic horizontal section through a container 2, the container wall of which is only indicated with broken lines, in which container the membrane not according to the invention is formed by a plurality of cylindrical membrane elements 40 arranged in rows, which together form the membrane (only two rows are shown , the other rows are only indicated with dash-dotted lines).
  • the water flows in the cylindrical membrane elements 40 and the air is guided through the spaces 45 according to arrow L in order to moisten the air.
  • FIG 6 shows schematically a frame 42 in which a flat membrane part M made of the aforementioned membrane material is clamped.
  • Such an element 41 ' forms with a second such element or with a closed rear wall a membrane element in which a space for the water is formed which is delimited by the membrane element.
  • the support structure is designed in such a way that it enables the flow of water or inhibits it as little as possible.
  • the membrane can also be attached to the outside of the frame webs, in particular by welding or lamination or gluing.
  • a membrane element for an air humidifier in particular for the air humidifier described above, is formed in such a way that the membrane material M of the membrane arrangement is a microporous material and is preferably a hydrophobic microporous material.
  • the membrane material M of the membrane arrangement is a microporous material and is preferably a hydrophobic microporous material.
  • the membrane material M of the membrane arrangement is a microporous material and is preferably a hydrophobic microporous material.
  • the membrane material M of the membrane arrangement is a microporous material and is preferably a hydrophobic microporous material.
  • the membrane material M of the membrane arrangement is a microporous material and is preferably a hydrophobic microporous material.
  • the membrane material M of the membrane arrangement is a microporous material and is preferably a hydrophobic microporous material.
  • the microporous material is formed from a, preferably hydrophobic, polymer, for example from polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF) or polypropylene (PP) or polyurethane (PU).
  • the membrane material M is arranged flat and with its edge 44 fastened in a clamping frame 42, for example in a square or rectangular clamping frame 42, the cross-section of the frame webs being at least partially made of an injection-moldable plastic and the membrane material being fastened to the webs by being surrounded by the plastic with its edge areas.
  • Figure 7 which shows a section through the frame and membrane material along line A - A of figure 6 shows that the edge of the flat part 40 of the membrane material is embedded in the edge.
  • Such a membrane arrangement is preferably produced in such a way that the frame webs are at least partially injection molded from a plastic, viewed over their cross-section, the membrane being fastened in the webs by being cast with its edge regions 44 directly into the frame webs during the injection molding process.
  • a reinforcement 43 made of a different material than the plastic web material can be provided in the frame webs.
  • a membrane can also be fastened on the outside of the web instead of the shown fastening around the web, in particular by welding or gluing to the web.
  • the membrane surface is reinforced by an outer support structure made of a material different from the membrane material, or that the membrane surface is reinforced by an outer support structure made of the same material as the membrane surface.
  • the membrane surface can be laminated onto the support structure, or the membrane surface can rest loosely on such a support structure.
  • the support structure is not shown in the figure. It can also be web-shaped and form a grid, for example. Such a support structure can also serve to bring about a turbulent air flow over the membrane. This must be distinguished from the already mentioned inner support structure on the water flow side.

Abstract

Membranelement bestehend aus flächig angeordnetem Membranmaterial auf einem Spannrahmen, wobei der Spannrahmen aus spritzgießbarem Kunststoff besteht und wobei das Membranmaterial bevorzugt hydrophob und mikroporös ist. Verfahren zum Herstellen eines Membranelements.Membrane element consisting of flat membrane material on a clamping frame, the clamping frame consisting of injection-moldable plastic and the membrane material preferably being hydrophobic and microporous. Method of manufacturing a membrane element.

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Erfindung betrifft die Membran einer Luftbefeuchtungsvorrichtung und Membranelemente zur Bildung der Membran. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Membranelements.The invention relates to the membrane of an air humidifier and membrane elements for forming the membrane. The invention also relates to a method for producing a membrane element.

Hintergrundbackground

Luftbefeuchtungsvorrichtungen, welche eine für Wasser undurchlässige und für Wasserdampf durchlässige Membran verwenden, sind bekannt. So erläutert DE 10 2008 038 557 A1 die Nachteile der bekannten Luftbefeuchter und schlägt einen Luftbefeuchter mit einer Trennmembran vor, insbesondere mit einer Trennmembran aus einem hydrophoben Material wie Polypropylen (PP) oder Poly-tetrafluorethylen (PTFE). Es wird vorgeschlagen, die Befeuchtungsleistung durch die Temperatur des die Membran auf einer Seite beaufschlagenden Wassers zu regulieren. Als Wassertemperatur wird der Bereich von 10 bis 60°C insbesondere 15 bis 35°C vorgeschlagen. Weitere Luftbefeuchtungsvorrichtungen mit einer Membran sind in US 2005/0252982 A1 und WO 88/06912 gezeigt. DE 10 2012 008 197 A1 zeigt einen speziellen Membranaufbau mit Taschen aus Membranmaterial. Es zeigt sich, dass an der Membran eine starke Abkühlung des Wassers durch die zur Verdunstung notwendige Energie erfolgt, die den Betrieb solcher Luftbefeuchtungsvorrichtungen mit niedrigen Wassertemperaturen ineffizient macht. Es wird daher in der Praxis eine relativ hohe Wassertemperatur benötigt, um eine gute Befeuchtungsleistung zu erzielen und eine Abkühlung des Wassers in einen zu tiefen Bereich zu vermeiden.Air humidification devices which use a membrane that is impermeable to water and permeable to water vapor are known. So explained DE 10 2008 038 557 A1 the disadvantages of the known air humidifier and proposes an air humidifier with a separating membrane, in particular with a separating membrane made of a hydrophobic material such as polypropylene (PP) or poly-tetrafluoroethylene (PTFE). It is proposed to regulate the humidification performance by means of the temperature of the water acting on the membrane on one side. The range from 10 to 60 ° C., in particular 15 to 35 ° C., is suggested as the water temperature. Further air humidifiers with a membrane are in US 2005/0252982 A1 and WO 88/06912 shown. DE 10 2012 008 197 A1 shows a special membrane structure with pockets made of membrane material. It can be seen that the water is strongly cooled on the membrane by the energy necessary for evaporation, which makes the operation of such air humidification devices with low water temperatures inefficient. In practice, therefore, a relatively high water temperature is required in order to achieve good humidification performance and to avoid cooling the water into too deep an area.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Membranelemente zur Bereitstellung einer Membran für eine Luftbefeuchtungsvorrichtung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Membranelement nach Anspruch 1 gelöst und wird durch die aus solchen Elementen gebildete Membran gelöst.The invention is based on the object of creating membrane elements for providing a membrane for an air humidifier. This object is achieved by a membrane element according to claim 1 and is achieved by the membrane formed from such elements.

Ein weiteres Membranelement wird mit den Merkmalen von Anspruch 12 definiert sowie mit dem Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 17. Das Einbringen der Membran direkt in die Stege schafft eine sehr gute Dichtigkeit der Membranelemente und eine kostengünstige Herstellung.Another membrane element is defined with the features of claim 12 and with the method for its production according to claim 17. The introduction of the membrane directly into the webs creates very good tightness of the membrane elements and inexpensive manufacture.

Vorteilhafterweise wird die Flachmembran verstärkt, was einerseits durch Auflaminieren der Membran mit einem Teil ihrer wasserseitigen Fläche auf eine dünne innere Stützstruktur der Flachmembran erreicht wird. Eine separate äussere Stützstruktur kann bevorzugt ebenfalls vorgesehen sein.The flat membrane is advantageously reinforced, which is achieved on the one hand by laminating the membrane with part of its water-side surface onto a thin inner support structure of the flat membrane. A separate outer support structure can preferably also be provided.

Wird eine Luftbefeuchtungsvorrichtung mit einer vorzugsweise hydrophoben Membran, welche wasserundurchlässig aber wasserdampfdurchlässig ist, so betrieben, dass der an der Membran vorbeiströmende Wassermassenstrom in kg/h um einen Faktor X grösser gewählt wird als der in dem Luftkanal aus der Membran austretende Wasserdampfmassenstrom in kg/h, wobei der Faktor X grösser als 5 ist, zeigt es sich, dass die Abkühlung des Wassers an der Membran so gering gehalten werden kann, dass auch mit zu der Membran strömendem Wasser von vergleichsweise niedriger Temperatur eine gute Befeuchtungsleistung erzielt werden kann. Somit kann mit dem Einsatz einer grossen Menge (Masse) pro Zeit von Wasser im Vergleich zu der Menge (Masse) pro Zeit des an die Luft abgegebenen Wasserdampfs der negative Effekt einer zu grossen Abkühlung des Wassers vermieden werden, was auch den praxistauglichen Einsatz von nur mässig erwärmtem Wasser erlaubt. Es ergibt sich ferner eine gute Wärme- und Stoffübertragung und eine gute Vermeidung von Ablagerungen durch die Scherkräfte, die von der hohen Überströmgeschwindigkeit des Wassers erzeugt werden. Damit ergibt sich auch eine präzise Kontrolle der Aufkonzentration von gelösten Stoffen und ggf. Verunreinigungen pro Durchlauf und auch die Bildung eines sogenannten Biofilms, einer Schleimschicht in der Mikrorganismen wie z.B. Bakterien, Algen und Pilze eingebettet sind, kann so wirksam verhindert werden, was einen hygienischen Betrieb erleichtert. Weiter werden lokale Totzonen der Strömung verringert und damit ergibt sich eine homogene Temperatur- und Konzentrationsverteilung über der Oberfläche der Membran. Dies steigert die Befeuchtungsleistung und vermeidet auch lokale Ausfällungen von gelösten Stoffen und allfälligen Verunreinigungen auf der Membran.If an air humidification device with a preferably hydrophobic membrane, which is impermeable to water but permeable to water vapor, is operated in such a way that the water mass flow in kg / h flowing past the membrane is selected to be a factor X greater than the water vapor mass flow in kg / h exiting the air duct from the membrane , where the factor X is greater than 5, it is found that the cooling of the water on the membrane can be kept so low that a good humidification performance can also be achieved with water at a comparatively low temperature flowing to the membrane. Thus, with the use of a large amount (mass) per time of water in comparison to the amount (mass) per time of the water vapor released into the air, the negative effect of excessive cooling of the water can be avoided, which also makes the practical use of only moderately heated water allowed. It This also results in good heat and mass transfer and good avoidance of deposits due to the shear forces that are generated by the high flow velocity of the water. This also results in a precise control of the concentration of dissolved substances and possibly impurities per pass and also the formation of a so-called biofilm, a layer of slime in which microorganisms such as bacteria, algae and fungi are embedded, can be effectively prevented, which is hygienic Operation made easier. Local dead zones of the flow are also reduced, which results in a homogeneous temperature and concentration distribution over the surface of the membrane. This increases the humidification performance and also avoids local precipitation of dissolved substances and possible impurities on the membrane.

Der gewünschte Wasserdampfmassenstrom kann vorgegeben werden, worauf sich die entsprechende Masse an Wasser ergibt. Der Wasserdampfmassenstrom kann auch auf beliebige bekannte Weise über die Luftmasse und deren Feuchte gemessen werden.The desired water vapor mass flow can be specified, which results in the corresponding mass of water. The water vapor mass flow can also be measured in any known manner via the air mass and its humidity.

Dies kann zum Beispiel den Einsatz von Wasser ermöglichen, welches eine ähnliche Temperatur wie die Flüssigkeit in Bodenheizungen aufweist, was es ermöglicht, die Luftbefeuchtungsvorrichtung mit Energie aus einer Bodenheizung zu betreiben, ohne dass die Temperatur des Wassers zusätzlich erhöht werden muss.This can enable the use of water, for example, which has a similar temperature to the liquid in floor heating, which makes it possible to operate the air humidifier with energy from floor heating without the temperature of the water having to be additionally increased.

Es zeigt sich, dass ein Faktor von grösser als 10 besonders geeignet ist, insbesondere ein Faktor grösser als 20, insbesondere ein Faktor von grösser als 50 und insbesondere ein Faktor von grösser als 50 bis 250. Die Beschränkung der Grösse des Faktors ergibt sich im Wesentlichen aus praktischen Gründen, da bei einem sehr hohen Faktor der Wassermassenstrom in der Luftbefeuchtungseinrichtung sehr gross wird; in der Regel wird daher ein Faktor grösser als 500 keinen technischen Sinn machen.It turns out that a factor greater than 10 is particularly suitable, in particular a factor greater than 20, in particular a factor greater than 50 and in particular a factor greater than 50 to 250. The limitation of the size of the factor is essentially the result for practical reasons, since with a very high factor the water mass flow in the air humidifier becomes very large; As a rule, a factor greater than 500 will therefore not make any technical sense.

Die Steuerung der Feuchtigkeit kann sowohl nur durch die Wassertemperatur der an der Membran vorbeifliessenden Wassermasse gesteuert werden, als auch nur durch Einstellung des Faktors X bzw. den Wasserumlaufmassenstrom. Bevorzugt erfolgt eine gekoppelte Steuerung, so dass die Menge des Wasserdampfes pro Zeit bzw. die Feuchte in dem zu befeuchtenden Raum sowohl durch Beeinflussung der Wassertemperatur als auch der Wassermenge pro Zeit bzw. des Faktors X erfolgt. Vorzugsweise ist ferner die Steuerung mit diesen zwei Einflussgrössen abhängig vom Wert der Wassertemperatur. Bei niedriger Wassertemperatur (nur knapp über der Temperatur der zugeführten Luft) ist der Einfluss einer Erhöhung des Wasserumlaufmassenstroms recht gering, da hier der Temperaturabfall im Wasser beim Durchströmen der Membranelemente auch recht gering ist und somit auch die Änderung der mittleren Wassertemperatur an der Membran. Insbesondere kann bei einer geringen Wassertemperatur von kleiner als ca. 25°C die Steuerung wesentlich über eine Beeinflussung (Erhöhung bzw. Verminderung) der Wassertemperatur erfolgen, während bei einer höheren Wassereingangstemperatur von ca. grösser als 40°C die Steuerung wesentlich über die Beeinflussung des Faktors X (Erhöhung oder Verminderung desselben) erfolgt. In dem Temperaturbereich zwischen den genannten Werten erfolgt die Steuerung durch Beeinflussung sowohl der Wassertemperatur als auch des Faktors X. Dies kann eine einfache lineare Abhängigkeit der beiden Beeinflussungen in Abhängigkeit der Temperatur sein. Die genannten Temperaturgrenzen sind nur als Beispiel zu verstehen und diese können insbesondere auch von der jeweiligen Art und Dimensionierung der Membran der Luftbefeuchtungsvorrichtung abhängen, sind aber für den Fachmann mittels Versuchen einfach ermittelbar. Bevorzugt ist eine an die Wassereintrittstemperatur (zu der Membran) gekoppelte Erhöhung bzw. Verminderung des Umlaufwassermassenstroms zur Steuerung der Wasserdampfmenge bzw. der Befeuchtungsleistung der Luftbefeuchtungsvorrichtung. Vorzugsweise wird die Wassermenge mit einem Durchflusssensor gemessen, insbesondere zwischen einer Wasserpumpe der Luftbefeuchtungsvorrichtung und dem Einlass in den Behälter, der die Membran enthält. Vorzugsweise wird ferner die Temperatur des Wassers gemessen, insbesondere an derselben Stelle, an welcher auch der Wasserdurchfluss gemessen wird.The control of the humidity can only be controlled by the water temperature of the water mass flowing past the membrane, and only by setting the factor X or the water circulation mass flow. A coupled control is preferably carried out so that the amount of water vapor per time or the humidity in the room to be humidified is effected both by influencing the water temperature and the amount of water per time or the factor X. Furthermore, the control with these two influencing variables is preferably dependent on the value of the water temperature. When the water temperature is low (just above the temperature of the air supplied), the influence of an increase in the water circulation mass flow is very small, since the temperature drop in the water when flowing through the membrane elements is also very small here, and thus also the change in the mean water temperature at the membrane. In particular, at a low water temperature of less than approx. 25 ° C, the control can be carried out essentially by influencing (increasing or decreasing) the water temperature, while at a higher water inlet temperature of approx. Greater than 40 ° C, the control can be done essentially by influencing the Factor X (increase or decrease of the same) takes place. In the temperature range between the stated values, the control takes place by influencing both the water temperature and the factor X. This can be a simple linear dependence of the two influences depending on the temperature. The temperature limits mentioned are only to be understood as an example and they can in particular also depend on the respective type and dimensioning of the membrane of the air humidification device, but can easily be determined by the person skilled in the art by means of experiments. An increase or decrease in the circulating water mass flow coupled to the water inlet temperature (to the membrane) is preferred for controlling the amount of water vapor or the humidification performance of the air humidification device. The amount of water is preferably measured with a flow sensor, in particular between a water pump of the air humidification device and the inlet into the container which contains the membrane. The temperature of the water is preferably also measured, in particular at the same point at which the water flow rate is also measured.

Ein wichtiger Aspekt bei der Zuluftbefeuchtung ist die Einhaltung eines hohen Hygienestandards. Während dies bei der Dampfluftbefeuchtung durch die hohe Temperatur des Wasserdampfs gewährleistet wird, erfüllt die Membranbefeuchtung die Hygieneanforderungen aufgrund der folgenden beiden Aspekte: Zum einen ist die Membran bevorzugt hydrophob und damit ist davon auszugehen, dass die im Wasser befindlichen Keime und Mikroorganismen, wie z.B. Bakterien, nicht in direkten Kontakt mit den Mikroporen der Membran kommen und damit auch nicht in den Luftstrom übergehen. Zum anderen liegt auch die (mittlere) Porengrösse der Membran mit 0.05 Mikrometern bis 0,25 Mikrometern, allenfalls bis 0,5 Mikrometern und bevorzugt ca. 0.1 - 0.2 Mikrometern in der Regel unterhalb der Grösse der Keime bzw. Mikroorganismen.An important aspect of supply air humidification is compliance with a high standard of hygiene. While this is guaranteed with steam humidification by the high temperature of the steam, membrane humidification fulfills the hygiene requirements due to the following two aspects: On the one hand, the membrane is preferably hydrophobic and it can therefore be assumed that the germs and microorganisms in the water, such as e.g. Bacteria do not come into direct contact with the micropores of the membrane and thus do not migrate into the air flow. On the other hand, the (mean) pore size of the membrane is 0.05 micrometers to 0.25 micrometers, at most up to 0.5 micrometers and preferably approx. 0.1-0.2 micrometers, usually below the size of the germs or microorganisms.

Als Material der Membran kann ein hydrophobes Polymer verwendet werden, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE), aber auch Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polypropylen (PP) oder Polyurethan (PU) kommen in Frage. Auch andere, nicht-hydrophobe Membranen und Membranen mit hydrophober Oberflächenbeschichtung (Mehrschichtmembranen / asymmetrische Membranen) können verwendet werden.A hydrophobic polymer such as polytetrafluoroethylene (PTFE), but also polyvinylidene fluoride (PVDF) or polypropylene (PP) or polyurethane (PU) can be used as the material of the membrane. Other, non-hydrophobic membranes and membranes with a hydrophobic surface coating (multilayer membranes / asymmetrical membranes) can also be used.

Für die Luft- und Wasserführung kann eine Ausführung als Gegenstromanordnung oder als Kreuzstromanordnung oder als Gleichstromanordnung vorgesehen werden. Als nachfolgend genauer beschriebene Ausführung ist auch eine Kreuz-Gegenstrom-Anordnung bevorzugt.For the air and water flow, a counter-current arrangement, a cross-flow arrangement or a direct-current arrangement can be provided. A cross-countercurrent arrangement is also preferred as an embodiment described in more detail below.

Bei der Erfindung ist die Membran der Luftbefeuchtungsvorrichtung aus mehreren Membranelementen gebildet, die jeweils einen aus Rahmenstegen gebildeten Rahmen mit einer Vorderseite und einer Rückseite und Seitenwänden aufweisen. An diesen Rahmen ist das Membranmaterial jeweils mindestens einseitig flächig angeordnet und bevorzugt beidseitig, vorderseitig und rückseitig, flächig angeordnet. Dabei ist das Membranmaterial an den jeweiligen Rahmenflächen der Vorderseite und Rückseite des Rahmens wasserdicht befestigt, so dass innerhalb des Rahmens ein wasserdichter, vom Rahmen und den Membranflächen begrenzter Raum gebildet ist, oder ggf. ein von einer Membranfläche und einer Nichtmembranfläche begrenzter Raum gebildet ist, wenn nur einseitig am Rahmen eine Fläche aus Membranmaterial vorgesehen ist, aus welchem Raum nur der Wasserdampf durch die Membran austreten kann. Der Rahmen weist an Seitenwänden mindestens eine in den Raum führende Öffnung als Wasserzulauf und mindesten eine in den Raum führende Öffnung als Wasserauslass auf. Ferner weist der Rahmen in seinem Inneren mindestens einen Steg, bevorzugt mehrere Stege auf, welche innere Seitenwände des Rahmens verbinden, welche Stege über einen ersten Abschnitt im Wesentlichen dieselbe Dicke D aufweisen wie die Rahmenstege und über einen zweiten Abschnitt ihrer Länge eine geringere Dicke D1 aufweisen als die Rahmenstege. Die Abschnitte mit geringerer Dicke bilden innerhalb des Rahmens Wasserdurchlässe. Die Membranflächen sind an den ersten Abschnitten der Stege wasserdicht befestigt bzw. ggf. ist eine Nichtmembranfläche mit den Stegen wasserdicht verbunden, wenn nur auf einer Seite des Rahmens eine Membranfläche angeordnet und die andere Seite des Rahmens durch eine Nichtmembranfläche verschlossen ist, um den wasserdichten Raum zu bilden.In the invention, the membrane of the air humidification device is formed from a plurality of membrane elements which each have a frame formed from frame webs with a front side and a rear side and side walls. The membrane material is arranged flat on at least one side of these frames and is preferably flat on both sides, on the front and rear. The membrane material is attached in a watertight manner to the respective frame surfaces of the front and rear of the frame, so that a watertight space, delimited by the frame and the membrane surfaces, is formed within the frame, or, if necessary, a space is formed that is delimited by a membrane surface and a non-membrane surface, if a surface made of membrane material is only provided on one side of the frame, from which space only the water vapor can escape through the membrane. The frame has at least one opening leading into the room as a water inlet and at least one opening leading into the room as a water outlet on the side walls. Furthermore, the frame has in its interior at least one web, preferably several webs, which connect inner side walls of the frame, which webs have essentially the same thickness D over a first section as the frame webs and have a smaller thickness D1 over a second section of their length than the frame bars. The sections with a smaller thickness form water passages within the frame. The membrane surfaces are attached to the first sections of the webs in a watertight manner or, if necessary, a non-membrane surface is connected to the webs in a watertight manner if a membrane surface is only arranged on one side of the frame and the other side of the frame is closed by a non-membrane surface to create the watertight space to build.

Durch diese bevorzugte Ausgestaltung der Membranelemente ergibt sich eine sehr gute Befestigungsmöglichkeit und Stabilität der jeweiligen Membranfläche auf dem Rahmen, indem diese auch an den Stegen befestigt ist. Die wasserdichte Befestigung kann zum Beispiel durch Kunststoffschweissung der Membran und der aus einem Kunststoff gebildeten Stege erfolgen oder kann durch Laminierung oder Klebung erfolgen.This preferred embodiment of the membrane elements results in a very good possibility of fastening and stability of the respective membrane surface on the frame, in that it is also fastened to the webs is. The watertight fastening can be done, for example, by plastic welding of the membrane and the webs formed from a plastic, or by lamination or gluing.

Durch die stabile Befestigung wird der Betrieb mit dem grossen Wassermassenstrom auch bei empfindlichen Membranen möglich. Durch die spezielle Anordnung der Stege und die Wasserdurchlässe im Rahmen kann ein gewünschter Strömungsverlauf für das Wasser auf einfache Weise erzielt werden. Bevorzugt ist dabei, dass mindestens ein Steg vorgesehen ist, insbesondere aber, dass mehrere Stege vorgesehen sind, deren erste Abschnitte abwechselnd von gegenüberliegenden Seitenwänden des Rahmens ausgehend angeordnet sind. Auf diese Weise kann einfach eine Kreuz-Gegenstromanordnung erzielt werden, da der Wasserfluss im Rahmeninneren entsprechend bewirkt wird. Es ergeben sich zudem eine höhere mittlere Strömungsgeschwindigkeit, die Vermeidung oder Verringerung von Totzonen und ein guter Wärme- und Stoffübergang.Thanks to the stable attachment, operation with the large water mass flow is possible even with sensitive membranes. Due to the special arrangement of the webs and the water passages in the frame, a desired flow path for the water can be achieved in a simple manner. It is preferred that at least one web is provided, but in particular that several webs are provided, the first sections of which are arranged alternately starting from opposite side walls of the frame. In this way, a cross-countercurrent arrangement can easily be achieved, since the water flow inside the frame is effected accordingly. There is also a higher mean flow velocity, the avoidance or reduction of dead zones and a good heat and mass transfer.

Eine weitere Stabilisierung der Membranelemente bzw. der aus diesen zusammengesetzten Membran ergibt sich, wenn mindestens einige der Stege, insbesondere alle der Stege, mittels im Wesentlichen quer zu den Stegen verlaufende Stützstegen miteinander oder mit einer Seitenwand verbunden sind, wobei die Stützstege die geringere Dicke D1 aufweisen oder eine noch geringere Dicke aufweisen, um den Wasserfluss nicht zu stören.A further stabilization of the membrane elements or the membrane composed of them results when at least some of the webs, in particular all of the webs, are connected to one another or to a side wall by means of support webs running essentially transversely to the webs, the support webs having the smaller thickness D1 have or have an even smaller thickness so as not to disturb the flow of water.

Weiter ist es für den Wasserfluss bevorzugt, wenn jeweils bei den Membranelementen bei mindestens einem der Stege, insbesondere bei allen Stegen, das jeweilige Ende des ersten Abschnittes abgerundet ausgebildet ist. Ferner kann das jeweilige Ende des ersten Abschnitts bei mindestens einem der Stege oder bei allen Stegen von der ersten Öffnung, und somit vom Wasserzulauf, weg weisend abgebogen ausgebildet sein. Beide Massnahmen, einzeln oder bevorzugt in Kombination, sind für den Wasserfluss im Rahmen vorteilhaft und vermeiden bzw. verringern Totzonen.It is further preferred for the water flow if the respective end of the first section is rounded off in at least one of the webs, in particular in all webs, of the membrane elements. Furthermore, the respective end of the first section in at least one of the webs or in all webs can be bent away from the first opening, and thus from the water inlet. Both measures, individually or preferably in combination, are advantageous for the water flow in the frame and avoid or reduce dead zones.

Bei den Membranelementen können an zweiten Abschnitten geringerer Dicke D1 innerhalb der von diesen gebildeten Wasserdurchlässen Ausformungen vorgesehen sein, welche zusätzliche Flächen zur Befestigung des Membranmaterials oberhalb der Wasserdurchlässe bereitstellen, um die Membranfläche zu stabilisieren. Insbesondere können beidseits eines jeweiligen zweiten Abschnitts solche Ausformungen vorgesehen sein, wenn am Rahmen vorderseitig und rückseitig eine Membranfläche befestigt ist.In the case of the membrane elements, formations can be provided on second sections of smaller thickness D1 within the water passages formed by them, which provide additional surfaces for fastening the membrane material above the water passages in order to stabilize the membrane surface. In particular, such formations can be provided on both sides of a respective second section if a membrane surface is attached to the frame on the front and rear.

Weiter ist es bevorzugt, dass bei den Membranelementen in den Stegen im Bereich ihrer Verbindung mit den Seitenwänden Kanäle vorgesehen sind, deren durchströmbarer Querschnitt um ein Vielfaches kleiner ist als der von den jeweiligen Wasserdurchlässen bereitgestellter Querschnitt für das Wasser. Damit werden Kanäle für eine allfällige Entwässerung der Membranelemente bei abgeschalteter Luftbefeuchtungsvorrichtung bzw. deren Wassersystem geschaffen, um stehendes Restwasser aus Hygienegründen vermeiden zu können. Die Kanäle sind aber mit derart geringen Durchmessern ausgeführt, dass im Betrieb den Wasserfluss nicht stören.It is further preferred that in the membrane elements in the webs in the area of their connection with the side walls channels are provided, the cross section of which is many times smaller than the cross section for the water provided by the respective water passages. This creates channels for any drainage of the membrane elements when the air humidification device or its water system is switched off, in order to be able to avoid standing residual water for reasons of hygiene. However, the channels are designed with such small diameters that they do not disturb the flow of water during operation.

Die Membranelemente sind bevorzugt mit am Rahmen angeordneten Positionierungsmitteln versehen, um mehrere Membranelemente zur Bildung einer grossen Membran als Summe der jeweiligen Membranflächen der Elemente zu verbinden. Dabei sind zwischen den Membranelementen die Luftdurchlässe für die zu befeuchtende Luft gebildet, welche Luft an den einzelnen Membranflächen vorbeiströmt.The membrane elements are preferably provided with positioning means arranged on the frame in order to connect several membrane elements to form a large membrane as the sum of the respective membrane areas of the elements. The air passages for the air to be humidified, which air flows past the individual membrane surfaces, are formed between the membrane elements.

Bei einer anderen beispielsweisen Ausführung mit Flachmembran sind in Strömungsrichtung der Luft mindestens zwei wasserdurchflossene, vertikal verlaufende Membrankanäle hintereinander angeordnet. Im Querschnitt über die Kanalbreite wiederholt sich diese Anordnung jeweils getrennt durch einen Luftspalt. In dem in Luftströmungsrichtung betrachtet hinteren Membrankanal fliesst das warme Wasser aus der Wasserführungsanordnung von unten nach oben, d.h. entgegen der Schwerkraft, in einen oberen Verteiltank (header tank) und fliesst von dort weiter in dem vorderen Membrankanal von oben nach unten in den Abfluss oder bevorzugt zurück in einen Rezirkulationskreislauf. Vorteil dieser sich auch bei diesem Beispiel ergebenden sogenannten Kreuz-Gegenstrom-Anordnung ist primär, dass die Differenz des Wasserdampfpartialdruckes zwischen beiden Seiten der Membran (d.h. innerhalb der wasserführenden Seite der Membran zu der Luftseite der Membran) im Mittel grösser ist, als wenn es nur eine Strömungsrichtung auf der wasserführenden Seite gibt, und somit ist auch die gesamte Wasserdampfdiffusion höher. Weiterhin kann es auch als konstruktiver Vorteil gewertet werden, wenn die gesamte Wasserversorgung und die Steuerung auf der Unterseite des Membranbefeuchters angeordnet werden kann.In another exemplary embodiment with a flat membrane, at least two vertically running membrane channels through which water flows are arranged one behind the other in the flow direction of the air. In cross section This arrangement is repeated over the width of the channel, separated by an air gap. In the rear membrane channel, viewed in the air flow direction, the warm water flows from the water guide arrangement from bottom to top, i.e. against gravity, into an upper header tank and from there flows further in the front membrane channel from top to bottom into the drain or preferably back into a recirculation cycle. The advantage of this so-called cross-countercurrent arrangement, which also results in this example, is primarily that the difference in the water vapor partial pressure between the two sides of the membrane (i.e. within the water-carrying side of the membrane to the air side of the membrane) is greater on average than if it were only there is a direction of flow on the water-carrying side, and thus the total water vapor diffusion is also higher. Furthermore, it can also be rated as a structural advantage if the entire water supply and the control can be arranged on the underside of the membrane humidifier.

Grundsätzlich wird bei dem oben beschriebenen Vorgehen nicht nur - als primär gewünschter Effekt - Wasserdampf zur Befeuchtung durch die Membranwand diffundiert sondern es wird auch gleichzeitig durch die Verdunstung eines kleinen Teils des Wassers zu Wasserdampf innerhalb der Membrankanäle das Wasser sukzessive abgekühlt und gleichzeitig findet auch über die Membranwandung ein Wärmetransport statt.Basically, in the procedure described above, not only - as a primarily desired effect - water vapor diffuses through the membrane wall for humidification, but at the same time the evaporation of a small part of the water to water vapor within the membrane channels gradually cools the water and at the same time also finds its way through the Membrane wall heat transport takes place.

Da eine Flachmembran nur über eine geringe Eigenstabilität verfügt, wird sie vorzugsweise verstärkt. Dies kann einerseits durch Befestigung, zum Beispiel durch Befestigen, insbesondere mittels Schweissen oder Laminieren, der Membran mit einem Teil ihrer wasserseitigen Fläche an einer inneren Stützstruktur erfolgen. Somit ist eine innere Stützstruktur im Wasserflussbereich der Membran vorgesehen und wird so ausgeführt, um den Wasserfluss möglichst wenig zu hemmen. Ein bevorzugtes Beispiel von derart ausgeführten Membranelementen zur Bildung der Membran ist vorgängig erläutert worden. Ferner kann aber auch eine äussere Stützstruktur für die Membran im Luftflussbereich vorgesehen sein. An der äusseren Stützstruktur kann die Membran befestigt sein oder nur lose aufliegen bzw. durch den Wasserdruck angedrückt werden. Vorteile der Flachmembran sind eine einfachere Reinigung und ein geringerer Druckverlust im Luftkanal.Since a flat membrane has only a low inherent stability, it is preferably reinforced. This can be done on the one hand by fastening, for example by fastening, in particular by means of welding or lamination, of the membrane with part of its water-side surface to an inner support structure. Thus, an inner support structure is provided in the water flow area of the membrane and is designed in such a way as to inhibit the water flow as little as possible. A preferred example of membrane elements designed in this way to form the membrane has been explained above. Furthermore, an outer support structure for the membrane can also be provided in the air flow area. The membrane can be attached to the outer support structure or can only lie loosely or be pressed on by the water pressure. The advantages of the flat membrane are easier cleaning and lower pressure loss in the air duct.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

  • Figur 1 eine schematische Darstellung von Ausführungsformen einer Luftbefeuchtungsvorrichtung gemäss der Erfindung, zur Erläuterung von deren Aufbau und deren Betrieb;
  • Figur 2 ein Membranelement mit zwei Membranflächen in Draufsicht, wobei die vordere Membranfläche nicht dargestellt ist, so dass das Innere des Membranelements ersichtlich ist;
  • Figur 3 schaubildlich einen Teil des Membranelements von Figur 2;
  • Figur 4 schematisch eine andere Anordnung von Membranelementen bei einer mit Flachmembranflächen ausgeführten Membran eines Luftbefeuchters mit einem horizontalen Schnitt durch den Behälter der Luftbefeuchtungsvorrichtung;
  • Figur 5 eine schematische Darstellung der Membran mit Kapillarmembranflächen anhand eines horizontalen Schnitts durch den Behälter der Luftbefeuchtungsvorrichtung;
  • Figur 6 schematisch ein Membranelement mit einem Rahmen und einer Membranfläche; und
  • Figur 7 schematisch einen Schnitt durch einen der Stege von Figur 6 mit der Einbettung der Membranfläche im Kunststoff des Stegs.
Further refinements, advantages and applications of the invention emerge from the dependent claims and from the description that follows based on the figures. Show:
  • Figure 1 a schematic representation of embodiments of an air humidifying device according to the invention, to explain its structure and its operation;
  • Figure 2 a membrane element with two membrane surfaces in plan view, the front membrane surface not being shown, so that the interior of the membrane element can be seen;
  • Figure 3 diagrammatically part of the membrane element of FIG Figure 2 ;
  • Figure 4 schematically another arrangement of membrane elements in a membrane of an air humidifier designed with flat membrane surfaces with a horizontal section through the container of the air humidification device;
  • Figure 5 a schematic representation of the membrane with capillary membrane surfaces based on a horizontal section through the container of the air humidification device;
  • Figure 6 schematically a membrane element with a frame and a membrane surface; and
  • Figure 7 schematically a section through one of the webs of Figure 6 with the embedding of the membrane surface in the plastic of the bar.

Weg(e) zur Ausführung der ErfindungWay (s) for carrying out the invention

Figur 1 zeigt schematisch und als Beispiel eine Luftbefeuchtungsvorrichtung 10, wobei die zu der Vorrichtung gehörenden Teile innerhalb des von der unterbrochenen Linie begrenzten Bereichs dargestellt sind. Die Luftbefeuchtungsvorrichtung 10 ist zum Beispiel in einem Technikraum 11 angeordnet und dient zur Befeuchtung der Luft, die einem Raum zugeführt wird, zum Beispiel dem Wohnraum 22, der nur angedeutet ist. Die Erfindung ist aber generell auf dem Gebiet der Klimatechnik (HVAC) anwendbar. Figure 1 shows schematically and by way of example an air humidification device 10, the parts belonging to the device being shown within the area delimited by the broken line. The air humidification device 10 is arranged, for example, in a technical room 11 and serves to humidify the air that is supplied to a room, for example the living room 22, which is only indicated. However, the invention can generally be used in the field of air conditioning (HVAC).

Luft, die aus dem Wohnraum 22 abgeführt wird, wird in diesem Beispiel von einem Lüfter 24 über eine Leitung 23 einem Luft-Luft-Wärmetauscher 25 in dem Technikraum 11 zugeführt und gelangt von dort über die Leitung 27 in die Umgebung ausserhalb des Gebäudes, in dem sich der Technikraum und der Wohnraum befinden. Aus der Umgebung über die Leitung 26 eintretende Luft gelangt über den Wärmetauscher 25 und den Lüfter 24' in die Luftbefeuchtungsvorrichtung 10 und von dieser über die Leitung 28 in den Wohnraum 22. Die Lüfter 24, 24' und damit die Strömungsgeschwindigkeit der Luft hat ebenfalls einen Einfluss auf die Befeuchtungsleistung. Tendenziell erhöht sich die absolute Befeuchtungsleistung in kg/h etwas mit erhöhter Luftgeschwindigkeit. In der Regel sind aber die Lüfter nicht Bestandteil bzw. nicht unter der Kontrolle der Luftbefeuchtungsvorrichtung 10. Der (eher geringe) Einfluss der Lüfter wird daher hier nicht betrachtet.Air that is discharged from the living space 22 is in this example fed by a fan 24 via a line 23 to an air-to-air heat exchanger 25 in the technical room 11 and from there via the line 27 into the surroundings outside the building, in where the technical room and the living room are located. Air entering from the environment via the line 26 passes through the heat exchanger 25 and the fan 24 'into the air humidification device 10 and from there via the line 28 into the living space 22. The fans 24, 24' and thus the flow rate of the air also have a Influence on the humidification performance. The absolute humidification performance in kg / h tends to increase somewhat with increased air speed. As a rule, however, the fans are not part of or are not under the control of the air humidification device 10. The (rather minor) influence of the fans is therefore not considered here.

Die Luftbefeuchtungsvorrichtung 10 umfasst eine nur schematisch dargestellte Membran 1 mittels welcher der zu befeuchtenden Luft Wasserdampf der Menge M1 pro Stunde (kg/h) zugeführt wird. Die Membran 1 besteht dabei in der Regel aus mehreren Membranelementen bzw. Membranflächen, welche zusammen die Membran mit einer wirksamen Membrangesamtfläche bilden. Auf einer Seite der Membran wird warmes Wasser zugeführt und verdunstendes Wasser kann in der Form von Wasserdampf durch die Membran zu deren anderen Seite gelangen und wird dort von der als Luftstrom an der anderen Seite der Membran vorbeigeführten Luft aufgenommen. Dies ist grundsätzlich bekannt und wurde eingangs erläutert.The air humidification device 10 comprises a diaphragm 1, shown only schematically, by means of which the air to be humidified is supplied with water vapor in the amount M1 per hour (kg / h). The membrane 1 usually consists of several membrane elements or membrane surfaces which together form the membrane with an effective total membrane surface. Warm water is supplied to one side of the membrane and evaporating water can pass through the membrane to the other side in the form of water vapor, where it is absorbed by the air carried past the other side of the membrane as an air stream. This is known in principle and was explained at the beginning.

Die Membran 1 ist in einem Behälter 2 angeordnet, welcher die Membranelemente bzw. die einzelnen Membranflächen enthält, die zusammen die Membran bilden. Diese können insbesondere flächige Elemente, wie ebenfalls bereits erläutert. In dem Behälter sind die die Membran 1 bildenden Membranelemente so angeordnet und ausgeführt, dass auf deren einen Seite das Wasser vorbeiströmt und auf deren anderen Seite die zu befeuchtende Luft. Der Behälter weist dazu einen Eingang 3 und einen Ausgang 3' für den Luftstrom auf sowie einen Einlass 4 für das warme Wasser und einen Auslass 4' für das weniger warme Wasser, welches durch die benötigte Verdunstungsenergie eine geringere Temperatur aufweist als das beim Einlass 4 in den Behälter eingetretene Wasser. Die Ein- und Ausgänge für die Luft und die Ein- und Auslässe für das Wasser sind in der Figur nur angedeutet, es ist dem Fachmann bekannt, wie solche Ein- und Ausgänge bzw. Anschlüsse für Luft- und Wasserleitungen ausgestaltet werden.The membrane 1 is arranged in a container 2 which contains the membrane elements or the individual membrane surfaces which together form the membrane. These can in particular flat elements, as also already explained. In the container, the membrane elements forming the membrane 1 are arranged and designed so that the water flows past on one side and the air to be humidified on the other side. For this purpose, the container has an inlet 3 and an outlet 3 'for the air flow, as well as an inlet 4 for the warm water and an outlet 4' for the less warm water, which has a lower temperature than that at inlet 4 in FIG water that has entered the container. The inlets and outlets for the air and the inlets and outlets for the water are only indicated in the figure; the person skilled in the art knows how such inlets and outlets or connections for air and water pipes are designed.

Die Luftbefeuchtungsvorrichtung weist eine Wasserführungsanordnung auf, womit die Gesamtheit der Leitungen, Wasserbehälter, Ventil- und Pumpmittel bezeichnet sein soll, die dazu dienen, das zur Befeuchtung dienende Wasser in den Behälter 2 und somit zur Membran 1 zu führen und das aus dem Behälter 2 austretende Wasser wieder aufzunehmen. Bevorzugt weist die Wasserführungsanordnung einen Wasserkreislauf auf, so dass aus dem Behälter 2 austretendes Wasser erneut in den Behälter eintreten kann. Dazwischen liegt mindestens ein Schritt des Erwärmens des Wassers, damit dieses wieder genug Energie zur Verdunstung eines Teils des Wassers an der Membran enthält.The air humidification device has a water guide arrangement, which is intended to denote the entirety of the lines, water containers, valve and pump means which serve to bring the water used for humidification into the container 2 and thus to the membrane 1 to lead and to take up the water emerging from the container 2 again. The water guide arrangement preferably has a water circuit so that water emerging from the container 2 can re-enter the container. In between there is at least one step of heating the water so that it again contains enough energy to evaporate part of the water on the membrane.

In dem gezeigten Beispiel gelangt das beim Auslass 4' aus dem Behälter 2 austretende Wasser über eine Leitung 4" und Elemente 30 und 31, die fakultativ sind und später erläutert werden, mittels der Leitung 5 in einen Wasserbehälter bzw. Tank 6 und von dort über eine Pumpe 7 in die Leitung 8, die das Wasser wieder dem Behälter 2 und damit der Membran 1 zuführt. Vorzugsweise ist ein Sensor 33 vorgesehen, der ein Ausgangssignal abgibt, das ein Mass für die Konzentration der im Wasser gelösten Stoffe abgibt. So kann zwischen dem Tank 6 und der Pumpe 8 ein Leitfähigkeitssensor als Sensor 33 in der Leitung eingebracht sein, der als Messwert die Leitfähigkeit des Wassers ausgibt, welches ein Mass für die Konzentration der gelösten Stoffe im Wasser darstellt, welcher Messwert an die Steueranordnung 35 übermittelt wird. Bei einem hohen Leitfähigkeitswert, welcher über einem geeigneten, vorher festgelegten Grenzwert liegt, gibt die Steuereinheit ein Steuersignal zum Abschlämmen von Wasser mit hoher Konzentration an gelösten Stoffen an das Abschlämmventil 34. Der Tank 6 ist bevorzugt vorhanden, um eine genügende Wassermenge auf einfache Weise bereitstellen zu können. Ferner erlaubt der Tank es auf einfache Weise die Wassermenge im System festzulegen und das System grundsätzlich drucklos zu halten. Ferner erlaubt ein Tank, wie erwähnt, das Abführen der sich im Wasser anreichernden Mineralien, indem Wasser mit vergleichsweise hoher Konzentration an gelösten Stoffen abgelassen und durch Frischwasser mit geringerer Konzentration an gelösten Stoffen ersetzt wird. Dieser Vorgang wird in der Fachsprache häufig als "Abschlämmung" bezeichnet. Sofern eine hinreichend grosse Leitungslänge in Kauf genommen wird, kann auf den Tank verzichtet werden, die Wassermenge für den Betrieb der Vorrichtung ist dann in den Leitungssträngen der Wasserführungsanordnung vorhanden.In the example shown, the water emerging from the container 2 at the outlet 4 'passes via a line 4 ″ and elements 30 and 31, which are optional and will be explained later, by means of the line 5 into a water container or tank 6 and from there over a pump 7 into the line 8, which feeds the water back to the container 2 and thus to the membrane 1. A sensor 33 is preferably provided which emits an output signal which gives a measure of the concentration of the substances dissolved in the water the tank 6 and the pump 8, a conductivity sensor can be installed in the line as a sensor 33, which outputs the conductivity of the water as a measured value, which is a measure of the concentration of the dissolved substances in the water, which measured value is transmitted to the control arrangement 35 a high conductivity value, which is above a suitable, predetermined limit value, the control unit gives a control signal to blow down water with ho Her concentration of dissolved substances at the drain valve 34. The tank 6 is preferably present in order to be able to provide a sufficient amount of water in a simple manner. Furthermore, the tank allows the amount of water in the system to be determined in a simple way and to keep the system generally depressurized. Furthermore, as mentioned, a tank allows the minerals that have accumulated in the water to be discharged by draining water with a comparatively high concentration of dissolved substances and replacing it with fresh water with a lower concentration of dissolved substances. This process is carried out in the Technical terminology often referred to as "blowdown". If a sufficiently long line length is accepted, the tank can be dispensed with; the amount of water for operating the device is then available in the line sections of the water conduction arrangement.

Bevorzugt ist mindestens ein Sensor vorgesehen, der die Wassertemperatur in der Wasserführungsanordnung ermittelt. Bevorzugt ist ein Sensor 33', der die Wassertemperatur an einer Stelle zwischen der Pumpe 7 und der Membran ermittelt. Der von diesem Sensor ermittelte Wassertemperaturwert wird bevorzugt zur Steueranordnung übertragen. Die Steueranordnung kann diesen Temperaturwert verwenden, um die Beeinflussung der Wasserdampferzeugung mittels einer Erhöhung oder Verminderung der Wassertemperatur und/oder mittels Erhöhung oder Verminderung des Faktors X durchzuführen, was eingangs als bevorzugtes Vorgehen beschrieben worden ist. Weiter ist bevorzugt ein Sensor vorgesehen, beispielhaft der Sensor 33'', welcher den Wassermassenstrom im Kreislauf ermittelt und welcher bevorzugt den Durchflusswert des Wassers an die Steueranordnung überträgt, was zu einer kontrollierten Einstellung des Faktors X führt. Als bevorzugte Ausführung ist der Sensor ein kombinierter Temperatur- und Durchflusssensor.At least one sensor is preferably provided which determines the water temperature in the water guide arrangement. A sensor 33 'is preferred, which determines the water temperature at a point between the pump 7 and the membrane. The water temperature value determined by this sensor is preferably transmitted to the control arrangement. The control arrangement can use this temperature value in order to influence the water vapor generation by increasing or decreasing the water temperature and / or by increasing or decreasing the factor X, which has been described as a preferred procedure at the beginning. Furthermore, a sensor is preferably provided, for example sensor 33 ″, which determines the water mass flow in the circuit and which preferably transmits the flow rate of the water to the control arrangement, which leads to a controlled setting of factor X. As a preferred embodiment, the sensor is a combined temperature and flow sensor.

Die Erwärmung des Wassers erfolgt mit einer Heizeinrichtung, die auf beliebige bekannte Weise das Wasser erwärmen kann. Ein Beispiel ist eine elektrische Wasserheizung 32, die vorzugsweise im Tank 6 angeordnet ist aber auch an anderer Stelle in der Wasserführungsanordnung vorhanden sein könnte. Diese Heizungseinrichtung kann elektrisch oder auf andere bekannte Weise betrieben werden. Die Heizeinrichtung kann als weiteres Mittel einen Fluid-Fluid-Wärmetauscher und insbesondere einen Wasser-Wasser-Wärmetauscher 31 umfassen, dies anstelle der Wasserheizung 32 oder zusätzlich zu dieser. Mit dem Wärmetauscher 31 wird vorzugsweise dem Wasserkreislauf in einer Bodenheizung des Gebäudes und besonders bevorzugt dem Wasserkreislauf der Bodenheizung des Raums 2 Wärme entzogen, um das Wasser in der Wasserführungsanordnung des Luftbefeuchtungsvorrichtung 10 zu erwärmen.The water is heated with a heating device which can heat the water in any known manner. An example is an electric water heater 32, which is preferably arranged in the tank 6 but could also be present elsewhere in the water guide arrangement. This heating device can be operated electrically or in another known manner. The heating device can comprise a fluid-fluid heat exchanger and in particular a water-water heat exchanger 31 as a further means, this instead of the water heater 32 or in addition to it. With the heat exchanger 31, the water cycle in a floor heating system of the building is preferred and particularly preferred Heat is withdrawn from the water circuit of the floor heating of the room 2 in order to heat the water in the water guide arrangement of the air humidifier 10.

Da während der Befeuchtung mittels der Membran 1 Wasser aus der Wasserführungsanordnung entzogen wird, ist vorzugsweise ein Mittel vorgesehen, um der Wasserführungsanordnung kontinuierlich oder diskontinuierlich aus einer zur Vorrichtung 10 externen Wasserquelle Wasser zuzuführen. Dies ist in der schematischen Ansicht von Figur 1 mit dem schematisch gezeigten Wasseranschluss 9 und dem Ventil 9' und der Leitung 9" gezeigt, womit Wasser von einer externen Wasserquelle über den Sammler 30 zu dem Wasser hinzugefügt werden kann, das über den Auslass 4' und die Leitung 4" aus dem Behälter 2 austritt. Dies ist nur grob schematisch dargestellt, dem Fachmann ist aber bekannt, wie er die beiden Wasserleitungen 4" und 9" zu der Leitung 5 vereinen kann. Das Ventil 9' wird von der Steueranordnung 35 der Luftbefeuchtungsvorrichtung betätigt, was noch erläutert wird. Zu diesem Zweck ist das Ventil 9' ein elektrisch steuerbares Ventil, welches über eine nicht dargestellte elektrische Steuerleitung mit der Steueranordnung 35 verbunden ist.Since water is withdrawn from the water guide arrangement during the humidification by means of the membrane 1, a means is preferably provided in order to supply water to the water guide arrangement continuously or discontinuously from a water source external to the device 10. This is in the schematic view of Figure 1 with the schematically shown water connection 9 and the valve 9 'and the line 9 ", with which water from an external water source can be added via the collector 30 to the water that is discharged from the container 2 via the outlet 4' and the line 4" exit. This is only shown roughly schematically, but the person skilled in the art knows how to combine the two water lines 4 ″ and 9 ″ to form the line 5. The valve 9 'is actuated by the control arrangement 35 of the air humidification device, which will be explained below. For this purpose, the valve 9 ′ is an electrically controllable valve which is connected to the control arrangement 35 via an electrical control line (not shown).

Der Wassertank weist bevorzugt ein Element auf, das den Füllstand des Tanks ermittelt und das vorzugsweise mit der Steuerung verbunden ist. Vorzugsweise ist dies ein schematisch dargestellter Schwimmer dessen Position als Füllstandskontrolle dient und dieser Schwimmer kann mit der Steueranordnung verbunden sein, so dass die Steueranordnung über den Schwimmerstand eine Angabe über die Wassermenge in der Wasserführungsanordnung ableiten kann. Der Tank 6 ist mit einem Ablauf versehen, insbesondere zur sogenannten Abschlämmung. Eine Aufmineralisierung des Wassers im Tank, bzw. im Extremfall eine Schlammbildung am Tankboden, kann insbesondere bei der Verwendung von Leitungswasser im Wasserkreislauf erfolgen und über einen öffenbaren Ablauf können solche Stoffkonzentrationen entfernt werden, worauf der Ablauf wieder geschlossen wird. Der Ablauf kann über ein steuerbares Ventil auch dann aktiviert werden, wenn Wartungs- oder Reinigungsarbeiten ein Entleeren des Tanks und ggf. der ganzen Wasserführungsanordnung nötig machen.The water tank preferably has an element which determines the fill level of the tank and which is preferably connected to the controller. This is preferably a schematically illustrated float whose position serves as a level control and this float can be connected to the control arrangement so that the control arrangement can derive information about the amount of water in the water supply arrangement via the float level. The tank 6 is provided with a drain, in particular for the so-called blowdown. Mineralization of the water in the tank or, in extreme cases, sludge formation on the tank bottom, can occur in particular when using tap water in the water cycle and such substance concentrations can be removed via an openable drain, whereupon the drain is closed again. The drain can also be activated via a controllable valve if maintenance or cleaning work necessitates emptying the tank and possibly the entire water supply system.

Die Steueranordnung kann mittels eines Rechner oder einer industriellen Steuerung auf eine dem Fachmann bekannte Weise ausgeführt werden. Die Steuerung erhält zum Beispiel über eine Signalleitung 36 und einen Sensor 37 eine Information, die über die Menge des Wasserdampfmassenstroms am Ausgang des Behälters 2 Auskunft gibt, und somit eine Information über die Menge Wasserdampf pro Zeit, die dem Raum 22 zugeführt wird. Sie kann dies mit der Information über die Sollfeuchte im Raum vergleichen und damit die Anforderung an die Menge Wasserdampf pro Zeit festlegen. Auch die alleinige Angabe der Sollfeuchte kann genügen, da bei gegebener Raumgrösse grundsätzlich bekannt ist, wieviel Wasserdampf pro Zeiteinheit benötigt wird. Die Sollfeuchte kann an der Steueranordnung oder über ein damit verbundenes separates Einstellglied eingestellt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Istfeuchte im Raum von mindestens einem Feuchtesensor festgestellt und an die Steueranordnung übermittelt wird. Diese Mittel sind hier nicht dargestellt, sind dem Fachmann aber bekannt und müssen hier nicht weiter erläutert werden. Die Steueranordnung sorgt mit dieser Information für die Zufuhr von genügend Feuchtigkeit in den Raum. Den Luftstrom in den Raum kann die Steueranordnung oder üblicherweise eine separate Steueranordnung des sog. Lüftungsgeräts insbesondere über die Steuerung der Lüfter 24 und 24' steuern. Dies wird hier nicht weiter erläutert.The control arrangement can be implemented by means of a computer or an industrial controller in a manner known to the person skilled in the art. The controller receives information via a signal line 36 and a sensor 37, for example, which provides information about the amount of water vapor mass flow at the outlet of the container 2, and thus information about the amount of water vapor per time that is supplied to the room 22. It can compare this with the information about the target humidity in the room and thus determine the requirement for the amount of water vapor per time. The mere specification of the nominal humidity can also suffice, since with a given room size it is basically known how much water vapor is required per unit of time. The setpoint humidity can be set on the control arrangement or via a separate setting element connected to it. It can also be provided that the actual humidity in the room is determined by at least one humidity sensor and transmitted to the control arrangement. These means are not shown here, but are known to the person skilled in the art and need not be explained further here. With this information, the control arrangement ensures that sufficient moisture is supplied to the room. The air flow into the room can be controlled by the control arrangement or usually a separate control arrangement of the so-called ventilation device, in particular by controlling the fans 24 and 24 '. This is not explained further here.

Die Steueranordnung stellt den Wassermassenstrom durch den Behälter 2 pro Zeit so ein, dass der Wassermassenstrom (der zum Beispiel ebenfalls in kg/h bestimmt ist) mindestens um den Faktor 5 grösser ist als der Wasserdampfmassenstrom. Dazu kann die Steueranordnung die Information aus dem erwähnten Durchflussmesser verwenden und die Pumpe 7 entsprechend steuern.The control arrangement sets the water mass flow through the container 2 per time so that the water mass flow (which is also determined in kg / h, for example) is at least 5 times greater than the water vapor mass flow. For this purpose, the control arrangement can use the information from the flow meter mentioned and control the pump 7 accordingly.

Bevorzugt ist der Faktor grösser als 10 und besonders ist der Faktor grösser als 20 und besonders ist der Faktor grösser als 50. Insbesondere wird der Faktor im Bereich von 20 bis 250 eingestellt.The factor is preferably greater than 10 and in particular the factor is greater than 20 and in particular the factor is greater than 50. In particular, the factor is set in the range from 20 to 250.

Mit dem Faktor kann sichergestellt werden, dass auch mit wenig warmen Wasser, zum Beispiel mit einer Temperatur von nur 25 Grad Celsius und insbesondere bevorzugt im Bereich von 20 Grad Celsius bis 60 Grad Celsius und insbesondere im Bereich von 25 Grad Celsius bis 45 Grad Celsius ein sicherer Betrieb der Luftbefeuchtungsvorrichtung möglich ist. Die Steueranordnung 35 ist zu diesem Zweck mittels einer Steuerleitung 38 mit der Wasserführungsanordnung verbunden und kann damit, wie erwähnt, insbesondere die Pumpe 7 steuern, welcher die Menge Wasser pro Zeit fördert, die zur Einhaltung des Faktors benötigt wird. Die Steueranordnung steuert auch die erläuterten Ventile und erhält Information über den Wasserstand und die Wassertemperatur. Sie steuert ebenfalls die Heizung des Wassers. Alle diese Steuersignale und Rückmeldungssignale von (zum Teil nicht dargestellten Sensoren) sind in der Figur 1 zu deren Vereinfachung in der Steuerleitung 38 zusammengefasst.The factor can be used to ensure that even with little warm water, for example with a temperature of only 25 degrees Celsius and particularly preferably in the range of 20 degrees Celsius to 60 degrees Celsius and in particular in the range of 25 degrees Celsius to 45 degrees Celsius safe operation of the humidifier is possible. For this purpose, the control arrangement 35 is connected to the water supply arrangement by means of a control line 38 and can thus, as mentioned, control in particular the pump 7, which conveys the amount of water per time that is required to maintain the factor. The control arrangement also controls the valves explained and receives information about the water level and the water temperature. It also controls the heating of the water. All of these control signals and feedback signals from sensors (some of which are not shown) are in the Figure 1 summarized in the control line 38 for their simplification.

Der Behälter 2 kann - anders als in der schematischen Figur 1 dargestellt, vertikal bzw. so angeordnet, dass das Wasser von unten nach oben bzw. entgegen der Schwerkraft durch den Behälter fliesst, was die Kontrolle über den Wasserfluss erleichtert.The container 2 can - unlike in the schematic Figure 1 shown, vertically or arranged so that the water flows from bottom to top or against gravity through the container, which makes it easier to control the water flow.

Anhand der Figuren 2 und 3 wird ein bevorzugtes Membranelement 60 beschrieben. Mindestens ein solches Membranelement und in der Regel mehrere solche Membranelemente 60 bilden zusammen die Membran 1 im Behälter 2. Das Membranelement gemäss dieser bevorzugten Ausführung weist einen Rahmen 65 auf, der im gezeigten Beispiel rechteckig ist und die Rahmenstege 61, 62, 63 und 64 aufweist. Die Stege weisen eine Stegbreite B (die nicht für alle Stege gleich sein muss), eine Stegdicke D und eine Länge auf, wobei im Falle eines rechteckigen Rahmens 65 jeweils gegenüberliegende Stege 61 und 63 bzw. 62 und 64 dieselbe Länge aufweisen. Bei diesem Membranelement 60 sind zwei Membranflächen M vorgesehen, welche einander durch die Stegdicke D beabstandet gegenüberliegen. In den Figuren 2 und 3 ist jeweils nur die in der Figur hintere Membranfläche M aus dem Membranmaterial gezeigt und die vordere Membranfläche ist nicht dargestellt, damit der Rahmen und das Innere des Membranelements ersichtlich sind. Beide Membranflächen M begrenzen zusammen mit dem Rahmen den Innenraum des Membranelements 60, in welchem das Wasser strömt. Bei einer Ausführungsform kann auch nur eine Seite des Rahmens mit einer Membranfläche versehen sein und auf der anderen Seite des Rahmens ist ein nicht aus Membranmaterial bestehender Deckel vorgesehen.Based on Figures 2 and 3 a preferred membrane element 60 is described. At least one such membrane element and, as a rule, several such membrane elements 60 together form the membrane 1 in the container 2. The membrane element according to this preferred embodiment has a frame 65, which in the example shown is rectangular and the frame webs 61, 62, 63 and 64 has. The webs have a web width B (which does not have to be the same for all webs), a web thickness D and a length, wherein in the case of a rectangular frame 65 opposing webs 61 and 63 or 62 and 64 have the same length. In the case of this membrane element 60, two membrane surfaces M are provided, which are opposite one another and are spaced apart by the web thickness D. In the Figures 2 and 3 only the rear membrane surface M made of the membrane material is shown in the figure and the front membrane surface is not shown so that the frame and the interior of the membrane element can be seen. Both membrane surfaces M together with the frame delimit the interior of the membrane element 60 in which the water flows. In one embodiment, only one side of the frame can be provided with a membrane surface and a cover not made of membrane material is provided on the other side of the frame.

Als Membranmaterial sind die vorgenannt als Beispiel erwähnten Materialien auch bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt. Die Befestigung der jeweiligen Membranfläche M erfolgt in diesem Beispiel an den Aussenseiten der Rahmenstege, welche Aussenseiten die Breite B oder voneinander verschiedene Breiten B aufweisen. An diesen Aussenseiten ist die jeweilige Membranfläche aufliegend auf der jeweiligen Aussenseite befestigt. Bevorzugt ist das Material der Stege des Rahmens 65 ein Kunststoffmaterial, welches es erlaubt, die Membranflächen M entlang der Rahmenstege wasserdicht und stoffschlüssig durch Kunststoffschweissung am Rahmen zu befestigen bzw. durch Auflaminieren des Membranmaterials auf den Rahmenstegen am Rahmen zu befestigen. Anstelle oder zusätzlich zu einer Schweissung könnte auch eine Klebung vorgesehen werden, zum Beispiel mittels eines Heissklebers.The materials mentioned above as examples are also preferred as membrane material in this exemplary embodiment. In this example, the respective membrane surface M is fastened to the outer sides of the frame webs, which outer sides have the width B or widths B different from one another. On these outer sides, the respective membrane surface is fastened lying on the respective outer side. The material of the webs of the frame 65 is preferably a plastic material which allows the membrane surfaces M along the frame webs to be attached to the frame in a watertight and cohesive manner by plastic welding or to the frame by laminating the membrane material onto the frame webs. Instead of or in addition to welding, adhesive bonding could also be provided, for example by means of a hot-melt adhesive.

An den Seitenwänden weist der Rahmen mindestens eine erste Öffnung 70 als Wasserzulauf und mindesten eine zweite Öffnung 71 als Wasserauslass auf. Die Öffnung 70 steht mit der Leitung 8 bzw. dem Einlass 4 von Figur 1 in Verbindung und die Öffnung 71 steht mit dem Auslass 4' von Figur 1 in Verbindung, wobei dies für eine aus mehreren Membranelementen gebildete Membran für alle entsprechenden Öffnungen 70 und 71 der Rahmen 65 gilt, welche über Verteiler an die gemeinsame Leitung angeschlossen sind.On the side walls, the frame has at least one first opening 70 as a water inlet and at least one second opening 71 as a water outlet. The opening 70 stands with the line 8 or the inlet 4 of Figure 1 in communication and the opening 71 is with the outlet 4 'of Figure 1 in connection, this being the case for a membrane formed from a plurality of membrane elements for all corresponding openings 70 and 71 of the frames 65, which are connected to the common line via distributors.

In seinem Inneren weist der Rahmen mindestens einen Steg 67 auf. Bevorzugt weist der Rahmen mehrere Stege 67 auf, im gezeigten Beispiel sind acht Stege 67 vorgesehen. Der Steg verbindet, bzw. diese Stege verbinden, innere Seitenwände des Rahmens, im gezeigten Beispiel die inneren Seitenwände 62'' und 64", da die Stege 67 in diesem Beispiel die Rahmenstege 62 und 64 verbinden. Die Stege 67 weisen jeweils über einen ersten Abschnitt 68 im Wesentlichen dieselbe Dicke D auf, wie die Rahmenstege 61 bis 64, so dass die Membranfläche M des jeweiligen Membranelements sowohl auf den Rahmenstegen als auch auf den Stegen 67 aufliegt und auch an den Stegen 67 an deren ersten Abschnitten 68 befestigt werden kann. Dies erfolgt in der Regel auf dieselbe Weise wie die Befestigung an den Rahmenstegen, also durch Schweissung oder durch Laminieren oder durch Klebung oder durch eine Kombination dieser Befestigungsmöglichkeiten. Auch an den Stegen 67 wird die Membran wasserdicht befestigt, so dass das Wasser an diesen Stellen bzw. im Bereich der Abschnitte 68 nicht zwischen Membran und Steg hindurchströmt. Hingegen weisen die Stege 67 jeweils einen zweiten Abschnitt 69 ihrer Länge auf in welchem die Stege eine geringere Dicke D1 als die Rahmenstege aufweisen. An diesen Abschnitten 69, welche gegenüber den Aussenseiten der Rahmenstege und gegenüber den Abschnitten 68 in Richtung auf das Rahmeninnere zurückversetzt sind, ist das Membranmaterial M nicht befestigt. Die zurückversetzten Abschnitte bilden im Vergleich mit den Abschnitten 68, welche die Strömung blockieren, im Gegenteil Durchlässe für das Wasser, durch welche das Wasser auf seinem Weg vom Wassereinlass 70 zum Wasserauslass 71 hindurchströmen kann. Somit kann durch die Anordnung der Stege 67 ein Pfad für das Wasser innerhalb des Membranelements 60 vorgegeben werden, wobei das Wasser dabei an der Innenseite des Rahmens bzw. im Innenraum 66 an den Innenseiten der Membranflächen M vorbeiströmt.In its interior, the frame has at least one web 67. The frame preferably has several webs 67; eight webs 67 are provided in the example shown. The web connects, or these webs connect, inner side walls of the frame, in the example shown the inner side walls 62 ″ and 64 ″, since the webs 67 connect the frame webs 62 and 64 in this example. The webs 67 each have a first Section 68 has essentially the same thickness D as the frame webs 61 to 64, so that the membrane surface M of the respective membrane element rests both on the frame webs and on the webs 67 and can also be attached to the webs 67 at their first sections 68. This is usually done in the same way as the attachment to the frame webs, that is, by welding or by lamination or by gluing or a combination of these fastening options. The membrane is also attached to the webs 67 in a watertight manner, so that the water at these locations or does not flow through between the membrane and the web in the area of the sections 68. In contrast, the webs 67 each have a second section 69 their length in which the webs have a smaller thickness D1 than the frame webs. The membrane material M is not attached to these sections 69, which are set back in relation to the outer sides of the frame webs and in relation to the sections 68 in the direction of the inside of the frame. In comparison with the sections 68 which block the flow, the recessed sections form, on the contrary, passages for the water through which the water on its way can flow through from the water inlet 70 to the water outlet 71. Thus, the arrangement of the webs 67 can predetermine a path for the water within the membrane element 60, the water flowing past the inside of the frame or in the interior 66 on the inside of the membrane surfaces M.

Bevorzugt sind die Stege 67 im Rahmen so angeordnet, dass sie mit ihren dickeren Abschnitten abwechselnd von gegenüberliegenden Seitenwänden 62", 64" des Rahmens ausgehend angeordnet sind, um für das Wasser einen mäanderartigen Pfad bzw. für das Wasser und die Luftströmung eine Kreuz-Gegenstromanordnung zu bilden, wie dies in Figur 2 mit den Pfeilen F für die Wasserrichtungen angedeutet ist, während der Pfeil L die Richtung der durch den Behälter 1 strömenden Luft angibt, die an den äusseren Membranflächen der Membranelemente bzw. ausserhalb der Rahmen an diesen vorbeiströmt.The webs 67 are preferably arranged in the frame in such a way that their thicker sections are alternately arranged starting from opposite side walls 62 ″, 64 ″ of the frame in order to create a meandering path for the water or a cross-countercurrent arrangement for the water and the air flow to form like this in Figure 2 is indicated by the arrows F for the water directions, while the arrow L indicates the direction of the air flowing through the container 1, which flows past the outer membrane surfaces of the membrane elements or outside the frame.

Es kann vorgesehen sein und ist im Beispiel so gezeigt, dass an zweiten Abschnitten 69 geringerer Dicke D1 der Stege innerhalb der von diesen gebildeten Wasserdurchlässe Ausformungen 56 an den Stegen vorgesehen sind, welche eine Fläche zur Befestigung des Membranmaterials auch innerhalb bzw. oberhalb der Wasserdurchlässe bereitstellen. Die Flächen dieser Ausformungen 56 sind vorzugsweise wieder so angeordnet, dass sich dort wieder die Rahmendicke D ergibt, so dass die Membranflächen M auch an diesen Flächen 56 befestigt werden können. Trotz diesen Ausformungen kann das Wasser durch die Durchlässe bei den zweiten Abschnitten 69 der Stege strömen. Die Ausformungen 56 ergeben aber eine weitere Stabilisierung der Membranfläche, so dass diese dem Druck und der Strömung des Wassers im Membranelement standhalten kann. Bei beidseits am Rahmen vorhandenen Membranflächen ist vorzugsweise beidseits eines jeweiligen zweiten Abschnitts 69 eine Ausformung 56 vorgesehen. Auch damit können Wirbel- und Totzonen verhindert oder verringert werden.It can be provided, and is shown in the example, that on second sections 69 of lesser thickness D1 of the webs within the water passages formed by them, formations 56 are provided on the webs, which provide a surface for fastening the membrane material also inside or above the water passages . The surfaces of these formations 56 are preferably arranged again in such a way that the frame thickness D results there again, so that the membrane surfaces M can also be attached to these surfaces 56. Despite these formations, the water can flow through the passages in the second sections 69 of the webs. The formations 56, however, provide a further stabilization of the membrane surface, so that it can withstand the pressure and the flow of the water in the membrane element. In the case of membrane surfaces on both sides of the frame, a recess 56 is preferably provided on both sides of a respective second section 69. This can also be used to prevent or reduce vortex and dead zones.

Zur Stabilisierung der Stege 67 und damit zur Verminderung der Belastung der an den Abschnitten 68 und ggf. Flächen 56, der Stege befestigten Membranflächen M, ist es bevorzugt, dass Stege 67 mittels im Wesentlichen quer zu den Stegen oder ggf. schräg zu den Stegen verlaufenden Stützstegen 59 miteinander oder mit einer Seitenwand 61", 63" verbunden sind, wobei die Stützstege 59 die geringere Dicke D1 oder bevorzugt eine noch geringere Dicke aufweisen, um die Wasserströmung nur wenig zu behindern.To stabilize the webs 67 and thus to reduce the load on the membrane surfaces M attached to the sections 68 and possibly surfaces 56 of the webs, it is preferred that webs 67 run essentially transversely to the webs or possibly obliquely to the webs Support webs 59 are connected to one another or to a side wall 61 ″, 63 ″, the support webs 59 having the smaller thickness D1 or preferably an even smaller thickness in order to impede the water flow only slightly.

Zur Beeinflussung der Wasserströmung kann es ferner vorgesehen sein, dass bei mindestens einem der Stege 67 das Ende 58 des ersten Abschnittes 68 abgerundet ausgebildet ist, wie dies in den Figuren 2 und 3 bei allen Stegen gezeigt ist. Zusätzlich oder als alleinige Massnahme kann es vorgesehen sein, dass bei mindestens einem der Stege 67 das Ende 58 des ersten Abschnittes 68 von der ersten Öffnung 71 weg weisend abgebogen ausgebildet ist, wie das in den Figuren 2 und 3 bei allen Stegen dargestellt ist. Zur Beeinflussung der Strömung im Rahmen kann ferner an der inneren Seitenwand benachbart zur der den Wassereinlass bildenden Öffnung eine Ausformung vorgesehen sein, wie in Figur 2 und Figur 3 dargestellt.In order to influence the water flow, provision can also be made for the end 58 of the first section 68 in at least one of the webs 67 to be rounded, as shown in FIG Figures 2 and 3 is shown at all bridges. In addition or as a sole measure, it can be provided that in at least one of the webs 67 the end 58 of the first section 68 is bent away from the first opening 71, as is the case in FIG Figures 2 and 3 is shown at all webs. In order to influence the flow in the frame, a recess can also be provided on the inner side wall adjacent to the opening forming the water inlet, as in FIG Figure 2 and Figure 3 shown.

Weiter können in den Stegen 67 im Bereich ihrer Verbindung mit den Seitenwänden Kanäle 55 vorgesehen sind (von denen nicht alle in der Figur mit 55 bezeichnet sind), deren durchströmbarer Querschnitt um ein Vielfaches kleiner ist als der von den jeweiligen Wasserdurchlässen bereitgestellter Querschnitt für das Wasser. Diese Kanäle erleichtern die Entwässerung der Membranelemente bzw. der Membran bei abgeschaltetem Hydrauliksystem der Luftbefeuchtungsvorrichtung bzw. wenn diese ausser Betrieb ist und erlauben es somit unter dem Hygieneaspekt unerwünschtes Restwasser zu vermeiden.Furthermore, channels 55 can be provided in the webs 67 in the area of their connection to the side walls (not all of which are designated 55 in the figure), the cross-section of which is many times smaller than the cross-section for the water provided by the respective water passages . These channels facilitate the drainage of the membrane elements or the membrane when the hydraulic system of the air humidification device is switched off or when it is out of operation and thus make it possible to avoid residual water that is undesirable from a hygiene point of view.

Damit die Vielzahl der Membranelemente auf einfache Weise in definierter Lage verbunden werden können, sind ferner am Rahmen angeordnete Positionierungsmittel 73 bevorzugt, wodurch auch die Bildung einer Membran erleichtert wird, bei welcher zwischen den Membranelementen gleichmässige Luftdurchlässe gebildet sind.So that the large number of membrane elements can be easily connected in a defined position, Positioning means 73 arranged on the frame are also preferred, which also facilitates the formation of a membrane in which uniform air passages are formed between the membrane elements.

Bei einem nur sehr vereinfacht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel einer Membran mit Membranelementen ist mit Figur 4 grob schematisch ein Horizontalschnitt durch einen vertikal angeordneten Behälter 2 gezeigt, dessen Behälterwand nur mit unterbrochenen Linien angedeutet ist. In dem Behälter sind Membranelemente 41 angeordnet, in denen das Wasser fliesst. Zusammen bilden die Membranelemente 41 die gesamte Membran 1. Es sind in diesem Beispiel unten im Behälter angeordnete Membranelemente 41 dargestellt, in denen das in den Behälter eingeführte Wasser (über den Einlass 4 von Figur 1) im Behälter nach oben fliesst und oben im Behälter dargestellte Membranelemente 41, in denen das Wasser wieder nach unten zum Auslass des Behälters fliesst (Auslass 4' in Figur 1). Durch die Zwischenräume 45 zwischen den Membranelementen wird die Luft geführt, was mit dem Pfeil L angedeutet ist, die den aus den Membranelementen 41 austretenden Wasserdampf aufnimmt.In a further embodiment of a membrane with membrane elements, shown only in a very simplified manner, is with Figure 4 a horizontal section through a vertically arranged container 2, the container wall of which is only indicated with broken lines, is shown roughly schematically. In the container membrane elements 41 are arranged, in which the water flows. Together, the membrane elements 41 form the entire membrane 1. In this example, membrane elements 41 arranged at the bottom of the container are shown in which the water introduced into the container (via the inlet 4 of Figure 1 ) flows upwards in the container and membrane elements 41 shown at the top in the container, in which the water flows back down to the outlet of the container (outlet 4 'in Figure 1 ). The air, which is indicated by the arrow L and which absorbs the water vapor emerging from the membrane elements 41, is guided through the spaces 45 between the membrane elements.

Figur 5 zeigt einen schematischen Horizontalschnitt durch einen Behälter 2, dessen Behälterwand nur mit unterbrochenen Linien angedeutet ist, in welchem Behälter die nicht erfindungsgemässe Membran von einer Vielzahl von in Reihen angeordneten zylindrischen Membranelementen 40 gebildet sind, die zusammen die Membran bilden (es sind nur zwei Reihen dargestellt, die anderen Reihen sind nur mit strichpunktierten Linien angedeutet). In den zylindrischen Membranelementen 40 fliesst das Wasser und die Luft wird gemäss Pfeil L durch die Zwischenräume 45 geführt, um die Luft zu befeuchten. Figure 5 shows a schematic horizontal section through a container 2, the container wall of which is only indicated with broken lines, in which container the membrane not according to the invention is formed by a plurality of cylindrical membrane elements 40 arranged in rows, which together form the membrane (only two rows are shown , the other rows are only indicated with dash-dotted lines). The water flows in the cylindrical membrane elements 40 and the air is guided through the spaces 45 according to arrow L in order to moisten the air.

Figur 6 zeigt schematisch einen Rahmen 42 in welchem ein flächiges Membranteil M aus dem vorgenannten Membranmaterial eingespannt ist. Ein solches Element 41' bildet mit einem zweiten derartigen Element oder mit einer geschlossenen Rückwand ein Membranelement, in dem ein von dem Membranelement begrenzter Raum für das Wasser gebildet wird. In diesem Raum befindet sich in der Regel ebenfalls eine - hier nicht dargestellte - Stützstruktur für die Membranfläche, auf welcher die wasserseitige Membranfläche mit einem Teil ihrer Fläche befestigt ist, insbesondere angeschweisst oder auflaminiert ist. Die Stützstruktur ist so ausgebildet, dass sie den Wasserfluss ermöglicht bzw. möglichst wenig hemmt. Anstelle der gezeigten Einspannung im Rahmen kann die Membran auch aussen auf den Rahmenstegen befestigt sein, insbesondere durch Schweissen oder Laminieren oder Kleben. Figure 6 shows schematically a frame 42 in which a flat membrane part M made of the aforementioned membrane material is clamped. Such an element 41 ' forms with a second such element or with a closed rear wall a membrane element in which a space for the water is formed which is delimited by the membrane element. In this space there is usually also a support structure - not shown here - for the membrane surface, on which the water-side membrane surface is fastened with part of its surface, in particular is welded or laminated. The support structure is designed in such a way that it enables the flow of water or inhibits it as little as possible. Instead of being clamped in the frame as shown, the membrane can also be attached to the outside of the frame webs, in particular by welding or lamination or gluing.

Gemäss einem Aspekt der Erfindung ist ein Membranelement für eine Luftbefeuchtungsvorrichtung, insbesondere für die vorbeschriebene Luftbefeuchtungsvorrichtung so gebildet, das das Membranmaterial M der Membrananordnung ein mikroporöses Material ist und bevorzugt ein hydrophobes mikroporöses Material ist. Insbesondere ein Material mit einem nominellen Porendurchmesser im Bereich von 0.05 bis 0.5 Mikrometern und insbesondere ein Material mit einem nominellen Porendurchmesser von 0.05 bis 0.25 Mikrometern ist, und insbesondere mit einem Porendurchmesser im Bereich von 0.1 bis 0.2 Mikrometern ist. Das mikroporöse Material ist aus einem, vorzugsweise hydrophoben, Polymer gebildet, zum Beispiel aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polypropylen (PP) oder Polyurethan (PU). Das Membranmaterial M ist flächig angeordnet und mit seinem Rand 44 in einem Spannrahmen 42 befestigt, zum Beispiel in einem quadratischen oder rechteckigen Spannrahmen 42, wobei die Rahmenstege über ihren Querschnitt gesehen mindestens teilweise aus einem spritzgiessbaren Kunststoff gebildet sind und das Membranmaterial an den Stegen befestigt ist, indem es mit seinen Randbereichen von dem Kunststoff umgeben ist. Figur 7, die einen Schnitt durch den Rahmen und das Membranmaterial entlang der Linie A - A von Figur 6 darstellt, zeigt, dass der Rand des flächigen Teils 40 des Membranmaterials in dem Rand eingebettet ist. Bevorzugt erfolgt die Herstellung einer solchen Membrananordnung derart, dass die Rahmenstege über ihren Querschnitt gesehen mindestens teilweise aus einem Kunststoff spritzgegossen werden, wobei die Membran in den Stegen befestigt wird, indem sie mit ihren Randbereichen 44 direkt beim Spritzgiessprozess in die Rahmenstege eingegossen wird. In den Rahmenstegen kann eine Verstärkung 43 aus einem anderen Material als dem Kunststoffstegmaterial vorgesehen sein. Wie erwähnt, kann eine Membran aber auch aussen auf dem Steg befestigt sein anstelle der gezeigten Befestigung um Steg, insbesondere ein Aufschweissen oder ein Ankleben an dem Steg.According to one aspect of the invention, a membrane element for an air humidifier, in particular for the air humidifier described above, is formed in such a way that the membrane material M of the membrane arrangement is a microporous material and is preferably a hydrophobic microporous material. In particular is a material with a nominal pore diameter in the range from 0.05 to 0.5 micrometers and in particular a material with a nominal pore diameter of 0.05 to 0.25 micrometers, and in particular with a pore diameter in the range from 0.1 to 0.2 micrometers. The microporous material is formed from a, preferably hydrophobic, polymer, for example from polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF) or polypropylene (PP) or polyurethane (PU). The membrane material M is arranged flat and with its edge 44 fastened in a clamping frame 42, for example in a square or rectangular clamping frame 42, the cross-section of the frame webs being at least partially made of an injection-moldable plastic and the membrane material being fastened to the webs by being surrounded by the plastic with its edge areas. Figure 7 which shows a section through the frame and membrane material along line A - A of figure 6 shows that the edge of the flat part 40 of the membrane material is embedded in the edge. Such a membrane arrangement is preferably produced in such a way that the frame webs are at least partially injection molded from a plastic, viewed over their cross-section, the membrane being fastened in the webs by being cast with its edge regions 44 directly into the frame webs during the injection molding process. A reinforcement 43 made of a different material than the plastic web material can be provided in the frame webs. As mentioned, however, a membrane can also be fastened on the outside of the web instead of the shown fastening around the web, in particular by welding or gluing to the web.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Membranfläche durch eine äussere Stützstruktur aus einem zum Membranmaterial unterschiedlichen Material verstärkt ist, oder dass die Membranfläche durch eine äussere Stützstruktur aus demselben Material wie die Membranfläche verstärkt ist. Dabei kann die Membranfläche auf die Stützstruktur auflaminiert werden, oder die Membranfläche kann auf einer solchen Stützstruktur lose aufliegen. In der Figur ist die Stützstruktur nicht dargestellt. Sie kann ebenfalls stegförmig sein und zum Beispiel ein Gitter bilden. Eine solche Stützstruktur kann ferner zur Herbeiführung einer turbulenten Luftströmung über der Membran dienen. Davon zu unterscheiden ist die bereits erwähnte innere Stützstruktur auf der Wasserflussseite.It can further be provided that the membrane surface is reinforced by an outer support structure made of a material different from the membrane material, or that the membrane surface is reinforced by an outer support structure made of the same material as the membrane surface. The membrane surface can be laminated onto the support structure, or the membrane surface can rest loosely on such a support structure. The support structure is not shown in the figure. It can also be web-shaped and form a grid, for example. Such a support structure can also serve to bring about a turbulent air flow over the membrane. This must be distinguished from the already mentioned inner support structure on the water flow side.

Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese' beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.While preferred embodiments of the invention are described in the present application, it should be clearly pointed out that the invention is not restricted to these and can also be carried out in other ways within the scope of the following claims.

Claims (6)

Membranelement für eine Luftbefeuchtungsvorrichtung, wobei das Membranmaterial (M) des Membranelements ein bevorzugt hydrophobes, mikroporöses Material ist, insbesondere ein Material mit einem nominellen Porendurchmesser im Bereich 0.05 bis 0.5 Mikrometern ist, insbesondere ein Material mit einem nominellen Porendurchmesser von 0.05 bis 0.25 Mikrometern ist, und insbesondere ein Material mit einem nominellen Porendurchmesser von 0.1 bis 0.2 Mikrometern ist, und wobei das Material insbesondere aus Polytetra-fluorethylen (PTFE) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polypropylen (PP) oder Polyurethan (PU) gebildet ist, wobei das Membranmaterial flächig angeordnet ist und mit seinem Rand (44) in einem Spannrahmen (42) befestigt ist, wobei die Rahmenstege über ihren Querschnitt gesehen mindestens teilweise aus einem spritzgiessbaren Kunststoff gebildet sind, und wobei das Membranmaterial an den Stegen befestigt ist, indem es mit seinen Randbereichen von dem Kunststoff umgeben ist, oder dass das Membranmaterial mit seinem Rand an der Aussenseite eines Spannrahmens aufliegend an diesem durch Schweissung oder Laminierung oder Klebung befestigt ist.Membrane element for an air humidification device, the membrane material (M) of the membrane element being a preferably hydrophobic, microporous material, in particular a material with a nominal pore diameter in the range 0.05 to 0.5 micrometers, in particular a material with a nominal pore diameter of 0.05 to 0.25 micrometers, and in particular a material with a nominal pore diameter of 0.1 to 0.2 micrometers, and wherein the material is formed in particular from polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF) or polypropylene (PP) or polyurethane (PU), the membrane material being arranged flat is and is fastened with its edge (44) in a clamping frame (42), the frame webs seen over their cross section are at least partially formed from an injection-moldable plastic, and the membrane material is attached to the webs by having its edge areas of the Plastic is surrounded, or that the membrane material is attached with its edge resting on the outside of a clamping frame by welding or lamination or gluing. Membranelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranfläche durch eine äussere Stützstruktur aus einem zum Membranmaterial unterschiedlichen Material verstärkt ist, oder dass die Membranfläche durch eine Stützstruktur aus demselben Material wie das Membranmaterial verstärkt ist.Membrane element according to claim 1, characterized in that the membrane surface is reinforced by an outer support structure made of a material different from the membrane material, or that the membrane surface is reinforced by a support structure made of the same material as the membrane material. Membranelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran auf die äussere Stützstruktur auflaminiert ist, oder, dass die Membran auf einer äusseren Stützstruktur lose aufliegt.Membrane element according to Claim 2, characterized in that the membrane is laminated onto the outer support structure, or that the membrane rests loosely on an outer support structure. Membranelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Membranelement eine innere Stützstruktur aufweist, auf welche die Membranfläche oder die Membranflächen mit einem Teil ihrer wasserseitigen Fläche auflaminiert oder aufgeschweisst oder aufgeklebt sind.A membrane element according to any one of claims 1 to 3, wherein the membrane element has an internal support structure has, on which the membrane surface or the membrane surfaces are laminated or welded or glued with part of their water-side surface. Membran, gebildet aus mehreren Membranelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 4.Membrane, formed from several membrane elements according to one of Claims 1 to 4. Verfahren zur Herstellung eines Membranelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rahmenstege, über ihren Querschnitt gesehen, mindestens teilweise aus einem Kunststoff spritzgegossen werden, wobei die Membranfläche an den Stegen befestigt wird, indem sie mit ihren Randbereichen direkt beim Spritzgiessprozess in die Rahmenstege eingegossen wird.Method for producing a membrane element according to one of claims 1 to 4, wherein the frame webs, viewed across their cross-section, are at least partially injection molded from a plastic, the membrane surface being attached to the webs by inserting their edge regions directly into the frame webs during the injection molding process is poured.
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