Magazin Luftfeuchte	❮ 2022 JAN 01 ❯

Dampf vs. Adiabat

Sehr geehrte Leserinnen und Leser,

für eine Befeuchtung der Luft in zentralen Lüftungs- und Klimageräten stehen prinzipiell zwei Verfahren zur Verfügung: die Befeuchtung mit Wasser und die Befeuchtung mit Dampf.

Luftbefeuchtung mit Wasser (adiabate Befeuchtung)

Bei der adiabaten Befeuchtung wird der Luft flüssiges Wasser zugegeben. Dieses Wasser verdunstet in der Luft, wofür jedoch die Verdampfungswärme des Wassers von ca. 2.500 kJ pro kg verdunstedem Wasser aufgebracht werden muss. Diese Verdampfungswärme wird der Luft entzogen, sodass sie dadurch kühler wird. Da bedeutet: Für jedes g Wasser, um das ein kg trockene Luft befeuchtet wird, kühlt die Luft um 2,5 K ab. Die Zustandsänderung der Luftbefeuchtung mit flüs sigem Wasser erfolgt im h,x-Diagramm stets auf einer Linie h = konstant, also auf einer sogenannten Isenthalpen - einer Linie mit gleicher Enthalpie.

Ein mögliches Verfahren für die adiabate Befeuchtung ist der Einsatz von Oberflächenverdunstern. Diese Befeuchtungsmethode eignet sich besonders für die indirekte Verdunstungskühlung – also einer ökologischen Alternative bzw. Ergänzung zu konventioneller Luftkühlung mit Kältemaschinen. Dabei wird Wasser gleichmäßig von oben über eine Verdunstereinheit verteilt und strömt dann langsam senkrecht daran nach unten. Gleichzeitig strömt die noch trockene Luft in horizontaler Richtung durch den Block, nimmt dort von den Befeuchtungselementen Wasser auf und wird dadurch befeuchtet und gekühlt. > Verdunstungskühler Condair ME

Ein bei der Zuluft-Befeuchtung bewährtes Verfahren ist die Hybrid-Luftbefeuchtung. Hier wird Wasser zunächst durch Niederdruckdüsen fein zerstäubt und anschließend über einen Verdunstungskörper aerosolfrei nachverdunstet. Dieses System arbeitet besonders wassersparend und hygienisch einwandfrei. > Hybrid-Luftbefeuchter Condair DL

Bei der Luftbefeuchtung mit Wasser sind vier wesentliche Punkte zu beachten:

• Das verwendete Wasser sollte stets zuvor in einer Umkehrosmose aufbereitet werden, um eine Verkrustung oder Verkalkung der Verdunstungskörper oder der Düsen zu vermeiden.
• Bei der Luftbefeuchtung mit Wasser kann maximal eine relative Feuchte von etwa 95 % erreicht werden.
• Da sich die Luft durch die Befeuchtung abkühlt, muss diese im Lüftungsgerät zusätzlich erw
• Der physikalische Effekt, dass sich Luft bei einer Befeuchtung mit Wasser abkühlt, wird in zentralen Lüftungsgeräten oft für eine indirekte Verdunstungs- kühlung genutzt. Eine ausführliche Beschreibung dieses ökologischen Kühlverfahrens, das auch von der BAFA finanziell gefördert wird, finden Sie in dem hier verlinkten Fachartikel: BAFA-Förderung.

Nachfolgend finden Sie ein Beispiel für einen adiabaten Luftbefeuchtungsprozess mit flüssigem Wasser und dessen Darstellung im h,x-Diagramm. In einer Lüftungsanlage soll Außenluft mit einer Temperatur t₁ = 0 °C und einem Wassergehalt x₁ = 2 g/kg (Punkt 1) auf einen Zuluftzustand von t₄ = 25 °C und eine Feuchte von x₄ = 8 g/kg konditioniert werden (Punkt 3). Im ersten Schritt muss die kalte und trockene Außenluft erwärmt werden, hier auf 40,5 °C (Punkt 2). Anschließend erfolgt die Befeuchtung entlang der Linie h = konstant bis zur absoluten Feuchte x = 8 g/kg wobei sich die gewünschte Zulufttemperatur von 25 °C einstellt (Punkt 3).

Beispiel für einen Prozess der Luftbefeuchtung mit flüssigem Wasser. Außenluft (0 °C, x = 2 g/kg) wird zunächst auf 40,5 °C erwärmt, dann auf 8 g/kg Feuchte befeuchtet wobei die Zuluft- temperatur von 25 °C erreicht wird.

Luftbefeuchtung mit Dampf (isotherme Luftbefeuchtung)

Das zweite Verfahren zur Luftbefeuchtung beruht auf der Zugabe von Wasserdampf. Dieser Wasserdampf wird zuvor in einem Dampfgenerator unter Einsatz von elektrischer Energie oder mit Gas erzeugt. Vom Dampferzeuger aus, wird der Dampf über ein Rohr zu Dampfverteilern im Lüftungsgerät geleitet, aus denen er gleichmäßig in den zu befeuchtenden Luftstrom ausströmt.

Beispiel für eine Dampfluftbefeuchtung in einem RLT-Gerät. Aus Dampflanzen strömt der Dampf gleichmäßig in den zu befeuchtenden Luftstrom.

Bei der Luftbefeuchtung mit Dampf bleibt die Temperatur der Luft weitgehend konstant, sodass man hier annähernd von einer isothermen Befeuchtung spricht. Das bedeutet: Die höhere Temperatur der im Vergleich zum Luftvolumenstrom vergleichsweise geringen Dampfmenge (rund 100 °C) führt bei der Mischung mit der zu befeuchtenden Luft zu einer nur minimalen Temperaturerhöhung, die vernachlässigbar gering ist. Ein Beispiel zur Darstellung einer Dampfluftbefeuchtung im h,x-Diagramm sehen Sie hier:

Beispiel für einen Prozess der Luftbefeuchtung mit Dampf. Außenluft (0 °C, x = 2 g/kg) wird auf die Zulufttemperatur 25 °C erwärmt (Punkt 2) und dann direkt auf die gewünschte Zuluftfeuchte von x = 8 g/kg befeuchtet.

Die Unterschiede der Luftbefeuchtungsvarianten

Bei einer adiabaten Luftbefeuchtung mit flüssigem und aufbereitetem Wasser muss die trockene, meist kühle Luft erwärmt werden bevor sie befeuchtet wird. Bei modernen adiabaten Befeuchtungssystemen erfolgt dies durch Vorheizregister. Anschließend wird soweit befeuchtet bis sich die gewünschte Zuluftfeuchte bzw. Zuluftemperatur einstellt. Als geeignetes Regelverfahren kommt die Enthalpieregelung zum Einsatz. Diese ermöglicht eine aufeinander abgestimmte Regelung der benötigten Heizregister- und Befeuchtungsleistung. Der elektrische Energieaufwand für den Betrieb von Befeuchterpumpen ist bei Niederdruck und Verwendung von Niedrigernergie-Pumpen sehr gering.

Demgegenüber erfolgt bei Dampf-Luftbefeuchtern die Wärmezufuhr für die Erzeugung von Dampf mit elektrischem Strom oder Erdgas. Andererseits wird im Vergleich zur Befeuchtung mit Wasser keine zusätzliche Beheizung des Luftstromes weil keine Abkühlung durch den Befeuchtungsprozess erfolgt. Ein wei terer Vorteil besteht darin, dass die Befeuchtung mit Dampf durch hygienisch sicher erfolgt.

Welches Befeuchtungsverfahren die besten Ergebnisse erzielt, hängt immer vom jeweiligen Einsatzfall ab. Beide Verfahren, die Dampf-Luftbefeuchtung und die adiabate Luftbefeuchtung spielen ihre Stärken je nach Anforderung unterschiedlich stark aus.

Als einfache Orientierungshilfe ist folgende Unterscheidung möglich, wobei diese auch keine generellen Ausschlusskriterien für das eine oder andere Verfahren darstellen:

Adiabate Luftbefeuchter:

• hohe bis sehr hohe Befeuchtungsleistung
• mittlere bis hohe Anforderungen an die Regelgenauigkeit
• indirekte Verdunstungskühlung

Elektrische Dampf-Luftbefeuchtung:

• geringe bis mittlere Befeuchtungsleistung
• hohe bis sehr hohe Anforderung an die Regelgenauigkeit
• einfache Nachrüstung

Gasbeheizte Dampf-Luftbefeuchter:

• mittlere bis hohe Befeuchtungsleistung
• mittlere bis hohe Anforderung an die Regelgenauigkeit
• Rückgewinnung der Abgaswärme möglich

Dampf-Luftbefeuchter für vorhandenen Dampf:

• geringe bis sehr hohe Befeuchtungsleistung
• hohe bis sehr hohe Anforderung an die Regelgenauigkeit
• Druckdampfnetz vorhanden