DE3840922A1 - Verfahren und vorrichtung zur luftbefeuchtung von geschlossenen raeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Luftbefeuchtung von geschlossenen Räumen, bei welchem Luft und Wasser geregelt ab­ gegeben werden, die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens zur Luftbefeuchtung von ge­ schlossenen Räumen, mit einer Einrichtung zur Wasser-Druckluftaus­ gabe und mit mindestens einem Befeuchtungsgerät.

Die Notwendigkeit, häufig sogar der Zwang, zur Luftbefeuchtung besteht in vielen Bereichen gewerblicher Fertigungsbetriebe. Bei den bekannten, zur Zeit im Einsatz befindlichen Luftbefeuchtungs­ systemen kommt es dabei jedoch zu einer Kontamination der Raum­ luft mit Mikroorganismen und Mineralien, von denen belästigende Effekte oder gar die Gesundheit gefährdende Risiken ausgehen.

Zur Anhebung der Luftfeuchtigkeit in Räumen werden zwei Prinzi­ pien der Luftbefeuchtung angewendet

• - die Befeuchtung mit Dampf (isotherme Luftbefeuchtung)
• - die Kaltverdunstung (adiabate Luftbefeuchtung).

In Dampfbefeuchtern wird das Wasser durch Zufuhr von Wärmeener­ gie zum Sieden gebracht. Der Dampf wird mit Hilfe eines Ventilators in die Raumluft eingeblasen. Durch die Erhitzung des Wassers auf den Siedepunkt kommt es zur Keimtötung. Dieser positive Effekt wird dadurch wieder beeinträchtigt, daß in den Ventilationseinrichtungen, Luftkanälen und Ausblasgittern Dampf auskondensiert. Das Konden­ sat kommt mit der Raumluft in Berührung und die Vermehrung von Mikroorganismen mit der Bildung von Keimnestern und Pilzbelägen in den Luftführsystemen ist eine zwangsläufige Folge. Eine wirk­ same Reinigung mit Desinfektion ist nur sehr begrenzt möglich, da die Innenflächen luftführender Kanäle kaum zugänglich sind.

Das zweite System zur Luftbefeuchtung ist die Kaltverdunstung, die mechanische Zerstäubung des Wassers zu feinsten Wassertröpf­ chen. Diese werden mit einem Luftstrom in die Raumluft getragen. Dort findet der Phasenwechsel des Wassers flüssig/gasförmig statt (Verdunstung).

Zur adiabaten Luftbefeuchtung sind z. Zt. zwei unterschiedliche Systeme in gewerblichen Betrieben im Einsatz.

Das sind einerseits elektromotorisch angetriebene Rotationszer­ stäuber. In diesen Geräten wird das Wasser aus dem Wasserbecken des Befeuchters hochgepumt, auf Schleuderscheiben zu einem dünnen Film auseinandergetrieben und dann auf einem Messerkranz mechanisch in kleinste Wasserteilchen zerlegt, die größeren Tropfen fallen in das Wasserbecken zurück. Die schwebefähigen Aerosole werden zum Verdunstungsprozeß in die Raumluft geblasen.

Das zweite adiabate System ist die Luftbefeuchtung mit Düsen, vor­ zugsweise Zweistoffdüsen. Bei Zweistoffdüsen werden die Medien Wasser und Druckluft erst im Düsenmund zusammengeführt. Die Druck­ luft bewirkt die Zerstäubung des Wassers in Aerosole und trägt diese schwebefähigen Wasserteile in die Raumluft.

Nachfolgend werden die raumlufthygienischen Aspekte dieser beiden Zerstäubungssysteme erörtert.

Jedes Leitungswasser, auch Wasser von Trinkwasserqualität, ent­ hält zahlreiche Keime. Die überwiegende Anzahl dieser Keime sind sog. Wasserkeime, von denen keine gesundheitlichen Gefährdungen ausgehen. Es kommen aber auch pathogene Keime in Leitungswässern vor. Die Zahl solcher Keime wird bei den Wasserversorgungsunter­ nehmen ständig überwacht.

Die im Wasser mitgeführten Mikroorganismen gelangen mit der Zer­ stäubung des Wassers in die Raumluft. Diese vom Leitungswasser mitgeführten Keime sind die erste Komponente der lufthygienischen Betrachtung zu Zerstäubungsbefeuchtern.

Von noch größerer Bedeutung ist die zweite Komponente. Bei moto­ rischen Zerstäubern und bei Düsenzerstäubern wird das Wasser aus "offenen", also mit der Raumluft in Kontakt stehenden Behältern oder Rohrsystemen entnommen. Der Kontakt mit der Raumluft führt zur Aufnahme von Stäuben mit den anhaftenden Keimen, die sich in dem stehenden, erwärmten Wasser rasch vermehren können. Besonders wenn in längeren Zeitphasen keine Luftbefeuchtung benötigt wird, kommt es dort zusehr starker Vermehrung von Mikroorganismen. Das Was­ ser für die Luftbefeuchtung ist dann infolge der Keimvermehrung zunächst "schmierig" und schließlich von gallertartiger Konsistenz und üblem Geruch.

Bei der automatischen Wiedereinschaltung der Luftbefeuchter kommt es zur Austragung des im höchsten Maße verkeimten Wassers in die Raumluft. Dies ist die Ursache für das sog. "Montagsfieber", das nach Einschalten der Befeuchter zum Wochenbeginn auftritt, ebenso wie für die sog. "Befeuchterlunge", die seit dem 1. 4. 88 als Berufskrankheit eingestuft wurde.

Auch wenn im laufenden Betrieb dieser Befeuchtungssysteme frisches Wasser nachfließt, ergibt sich keine wesentliche Verbesserung, da das nachströmende Wasser durch die, an den Wänden des Wasserbe­ hälters haftenden Keimschichten, kontaminiert wird und binnen kürzester Zeit neues Wachstum der Keime auslöst.

Von anderer Art ist die dritte Komponente:

Die Verdunstung des Wassers findet bei allen Verneblern im Aus­ blasstrom, also in der Raumluft statt. Die im Wasser gelösten Mineralien werden beim Übergang des Wassers von der flüssigen in die Gasphase kristallin. Die Menge dieser kleinen Mineralteil­ chen ist so groß, daß nach kurzer Zeit die Raumluft nebelartig- undurchsichtig wird. Diese kristallinen Mineralien belasten die Schleimhäute der Augen und der oberen Atmungsorgane. Ihr Vorhan­ densein in der Raumluft mindert die Luftgüte. Sie gehören daher in diese Betrachtung.

Die Hersteller adiabater Befeuchtungssysteme haben ihre Produkt­ entwicklung vornehmlich auf die Befeuchtungsleistung, auf Ge­ räuscharmut, auf lange Wartungsintervalle usw. gerichtet. Die lufthygienische Komponente dieser Systeme wurde vernachlässigt.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, die vorangehend genannten Nachteile bekannter Einrichtungen zu beseitigen. Erreicht wird dies durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung haben die lufthygienischen Aspekte an erster Stelle gestanden. Den weiteren Ansprüchen an Leistung, Geräuscharmut konnte aber auch entsprochen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels­ weise erläutert.

Diese zeigt eine schaubildliche Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Das Reinwasser-Luftbefeuchtungssystem besteht aus drei Baugruppen:

• - der Wasservorbehandlung 10
• - dem Wasserverteilnetz 20
• - den Befeuchtungsgeräten 30.

Zum Zerstäuben des Wassers wird außerdem aufbereitete Druckluft benötigt.

Das Wasser führende System der Luftbefeuchtung erfüllt als Gesamt­ system die hinsichtlich der Lufthygiene zu stellenden Ansprüche.

In der Baugruppe "Wasseraufbereitung" wird das in einem vorgeschal­ teten Basenaustauscher bereits enthärtete Netzwasser nach dem Mem­ brantrennverfahren hochgradig entkeimt und entmineralisiert. Dieses Reinwasser wird unter Druck über die Baugruppe Rohrsystem 20 zur Baugruppe Befeuchter 30 geführt.

Ein Absperrventil im Befeuchter öffnet das Reinwassersystem nur (hygrostatisch gesteuert) für die Dauer des Befeuchtungsvorganges. Eine Kontamination des Wassers im Rohrsystem ist praktisch ausge­ schlossen.

Die zur tropfenfreien Luftbefeuchtung erforderliche Feindosierung der Wassermenge wird durch die Reihenschaltung eines Druckminder­ ventils 32 und einer Blende mit sehr kleiner Durchflußöffnung er­ reicht. Die Blende zur Feinregulierung kann jedoch wegen des Ver­ stopfungsrisikos nur an hochgereinigtem Wasser eingesetzt werden.

Bei Beendigung des Befeuchtungsvorganges werden beide Medien - Wasser und Druckluft - mit Magnetventilen abgesperrt. Ein Rest an Wasser wird nach dieser Absperrung noch in der Düse vorhanden sein. Um eine Verkeimung dieses Restwassers in der Düse anzuschließen, sind folgende Schritte gemäß der Erfindung möglich:

• - Eine verzögerte Abschaltung der Druckluft bis zur vollständigen Austrocknung der Düse oder eine nochmalige Einschaltung der Druck­ luft kurz nach der Abschaltung bis zur Austrocknung der Düse.
• - Wiedereinschaltung der Druckluft in kurzen Intervallen zur Erzeugung von Druckluftstößen, die durch erhöhte Saugwirkung das Wasser aus dem rückwärtigen Teil der Düse zur Trocknung nach vorn ziehen.
• - Die temporäre Aufheizung der Düse durch einen Ringheizkörper nach Beendigung des Befeuchtungsvorganges.
• - Einen reduzierten Druckluftfluß der stetig während der Aus­ schaltphase des Befeuchtungssystems aus dem Düsenmund strömt und ein Eindringen von Raumluft in den Düsenmund verhindert.

Diese vier Prinzipien können einzeln oder in beliebiger Kombina­ tion angewendet werden.

Die Steuerung der relativen Luftfeuchtigkeit erfolgt durch einen Hygrostaten, der die Wasserzufuhr bei Erreichen des eingestellten Sollwertes der relativen Luftfeuchtigkeit abschaltet und bei fal­ lender Luftfeuchtigkeit wieder einschaltet. Dieser Hygrostat ist gemäß der Erfindung im Kopf des Befeuchters hinter den Düsen ange­ ordnet. Der Düsenstrahl erzeugt einen Sekundärluftstrom, indem Raum­ luft durch den Düsenstrom mitgezogen wird. Dieser Sekundärluftstrom überspült den Sensor des Hygrostaten mit Raumluft und sorgt für präzise Schaltung und kurze Ansprechzeit.

Mit der Einschaltung des Befeuchtungssystems durch den Hygrostaten wird gemäß der Erfindung ein Antriebsorgan zugeschaltet, das die eine Düse oder mehrere Düsen des Befeuchters in Schwingbewegungen setzt (horizontale, elliptische oder ähnliche). Der Vorteil sol­ cher Schwingbewegungen liegt in der Beaufschlagung eines größeren Luftraumes mit dem Feuchtluftstrom. Dadurch wird der Phasenwechsel des Wassers flüssig/gasförmig beschleunigt und eine großflächige Verteilung der adiabatischen Abkühlung der Luft bewirkt.

Bei regelmäßiger Wartung, verbunden mit Desinfektionsmaßnahmen wird die Minimierung von Keimzahlen auf die Dauer zugesichert. Zur zyklischen Durchführung dieser Maßnahme ist folgendes von Vorteil:

• - Die Baugruppe Wasseraufbereitung ist ebenso wie der Befeuchter in einem versandfähigen Container untergebracht. Diese beiden technisch komplizierten Teile können daher an eine geeignete Wartungsstation zur Durchführung der erforderlichen Arbeiten verschickt werden.
• - Um einen unterbrechungsfreien Betrieb der Luftbefeuchtungsan­ lage zu gewährleisten, können Austauschcontainer für die Wasser­ aufbereitung und für die Luftbefeuchtung sofort nach der Abnahme der zur Wartung bestimmten Container aufgesetzt werden.
• - Die Trennung der drei Bauteile erfolgt durch Schnellkupplungen. Nach dem Lösen dieser Verbindungen ist das Rohrnetz auf beiden Seiten offen und kann in einfacher Weise, z. B. durch Spülung mit einem Desinfektionsmittel, steril gemacht werden.

Durch den Einsatz des Ventils oder Absperrhahns 31 ist das System gemäß der vorliegenden Erfindung als geschlossenes System anzusehen. Dadurch, daß die Blende 32 und der Absperrhahn 31 in unmittelbarer Nähe zur Düse 33 angeordnet sind, kann sichergestellt werden, daß keine Rückverschleppung von Keimen in das System möglich ist. Der Einsatz der Blende 32 ist vor allem deshalb möglich, weil die Auf­ bereitung des Wassers durch eine Membrantrennvorrichtung 10 durchge­ führt wird.

Mit 34 ist ein Druckminderventil bezeichnet, welches ebenfalls in­ nerhalb des Befeuchtungsgeräts 30 angeordnet ist.

Mit 50 ist die elektrische Steuerschaltung und mit 60 die Druck­ lufteinrichtung bezeichnet, die ebenfalls innerhalb des Befeuch­ tungsgerätes 30 angeordnet sind.

Außerhalb des Befeuchtungsgerätes 30 befinden sich Steckverbin­ dungen 40 für die einzelnen Leitungen, wobei hierunter die Druck­ luftleitung, die Wasserleitung und die elektrischen Leitungen ver­ standen werden. Die Leitungen selbst führen zu den einzelnen Ver­ sorgungseinrichtungen, also der Wasservorbehandlungsstufe 10, dem Druckluftspeicher sowie einer elektrischen Einspeisung, die schau­ bildlich durch einen Behälter bzw. das Schaltbild eines Transfor­ mators angedeutet sind.

Durch die Verwendung der Steckverbindungen ist es möglich, einer­ seits das Befeuchtungsgerät 30 schnell von der Installation zu trennen. Die Leitungen selbst können an den Versorgungsteilen ge­ trennt werden und ebenfalls gereinigt oder zum Service transpor­ tiert werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Luftbefeuchtung von geschlossenen Räumen, bei welchem Luft und Wasser geregelt abgegeben werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zur Luftbefeuchtung verwendete Wasser zuvor mit Hilfe eines Membrantrennverfahrens hochgradig ent­ keimt und entmineralisiert wird, daß ein in sich geschlossenes System eingesetzt wird, und daß die Zufuhr des zu zerstäuben­ den Wassers in unmittelbarer Nähe der Austrittsdüse abgesperrt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Luftbefeuch­ tung von geschlossenen Räumen, mit einer Einrichtung zur Was­ ser- und Druckluftausgabe und mit mindestens einem Befeuch­ tungsgerät und mit einer Ausgabedüse, gekennzeichnet durch eine Membran-Wasseraufbereitungseinrichtung (10), welche ent­ keimtes und entmineralisiertes Wasser abgibt, durch ein Ab­ sperrventil (31) und ggfls. eine Blende (32) in unmittelbarer Nähe der Austrittsdüse (33) und durch Kupplungen in den Wasser- und Luftverbindungsleitungen sowohl an der Membrantrenneinrich­ tung (10) als auch dem eigentlichen, austauschbaren Befeuchtungs­ gerät (30) zwecks separater Hygienewartung des Befeuchtungs­ gerätes (30).