DE3501621C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befeuchten und Filtern von Luft, mit einem eine Wasserverdüsung aufweisenden Tropfenraum und einem in Luftströmungsrichtung dahinter angeordneten Filterelement mit mindestens zwei Filterschichten, von denen die in Luftströmungsrichtung erste Filterschicht mit Wasser besprüht wird.

In solchen Vorrichtungen wird die Luft von Stäuben und Schadgasen, wie Schwefeldioxid, befreit. Gleichzeitig dienen diese Vorrichtungen als Geruchsfilter. Beim Durchgang durch die Filter kann die Luft befeuchtet oder entfeuchtet werden. Genauso ist es möglich, die Luft dabei zu erwärmen oder zu kühlen.

Es ist bekannt, daß bei raumlufttechnischen Anlagen die genannten Funk­ tionen durch Einzelgeräte zu erreichen sind, die zu einem voluminösen Zentralluftaufbereitungsgerät mit hohem Luftwiderstand verbunden werden. Die Luft wird dabei in Lamellenrohrerhitzern und -kühler thermisch kon­ ditioniert und im Luftbefeuchter befeuchtet. Zum Schutz der Lamellenwär­ metauscher ist im Lufteintritt des Zentralgerätes ein Grobfilter erfor­ derlich. Ein Feinfilter wird meist hinter dem Luftbefeuchter oder kurz vor dem zu belüftenden Raum angeordnet. Die Entfernung von Schad- und Geruchsstoffen wird nur in besonderen Fällen mit Aktivkohlefilter durch­ geführt. Zur Luftbefeuchtung gibt es unterschiedliche Lösungen, wie Dampf­ luftbefeuchter, Kontaktluftbefeuchter, Düsenkammerluftbefeuchter und Be­ feuchter mit benetztem Faservlies.

Die Dampfluftbefeuchtung ist eine sehr teure Lösung, da ausschließlich entsalztes Wasser verwendet werden muß. Außer zur Luftbefeuchtung ist sie für keine weiteren Funktionen nutzbar.

Füllkörperpackungen und Blechlabyrinthe sind Kontaktluftbefeuchter, die im allgemeinen mit sehr kleinen Wassermengen betrieben werden, die etwas größer sind als die vorgesehene Verdunstungswassermenge zur Befeuchtung der Luft. Die Wassermengen sind zu klein, um gleichzeitig auch eine ther­ mische Konditionierung der Luft mit erwärmtem oder gekühltem Wasser durch­ zuführen. Außerdem weisen sie sehr hohe Luftwiderstände auf. Staub und Schadstoffe werden in nicht nennenswertem Umfang abgeschieden.

Düsenkammerluftwäscher, in denen Wassermengen von 0,4 bis 1,2 kg Wasser je kg Luft verdüst wird, eignen sich nicht nur zur Luftbefeuchtung, son­ dern auch zur Heizung und Kühlung der Luft, wenn das Wasser entsprechend temperiert wird und zur Entfernung von Schwefeldioxid. Die Wassertropfen werden durch Lamellentropfenabscheider aus dem Luftstrom separiert. Zur eindeutigen Funktion des Tropfenabscheiders ist eine Wasserqualität mit einem Wassersalzgehalt, der einer Leitfähigkeit von unter 100 m S/m ent­ spricht, erforderlich, da der Tropfenabscheider sonst wasserdurchgängig wird, wobei es zu einem Austrag von Wasserrückständen wie Salz und Kalk­ staub kommt. Aus diesem Grund müssen Tropfenabscheider kontinuierlich ge­ wartet und häufig, sollen sie betriebssicher bleiben, von Kalk und Salz­ verkrustungen gereinigt werden.

Eine weitere bekannte Lösung zur Luftbefeuchtung ist das benetzte Faser­ vlies. Das Wasser wird dabei mit einer Schleuderscheibe oder über sehr fein zerstäubende Düsen auf die Fasern des Filtervlieses aufgetragen, wo es verdunstet. Wasserrückstände bleiben nach der Verdunstung auf dem Fil­ termaterial zurück oder verblocken dies allmählich, da die Wassermenge für ein Auswaschen des Filters zu gering ist. Für eine thermische Konditio­ nierung und eine Schadstoffauswaschung aus der Luft ist die Wassermenge ebenfalls zu klein, wodurch vor dem Faservliesbefeuchter zur Heizung und Kühlung der Luft Lamellenwärmetauscher notwendig sind. Diese müssen durch ein vorgeschaltetes Filter gegen Staub geschützt werden.

Derartige Faservliesluftbefeuchter, wie sie in /1/ und /2/-US-Patent 21 99 632 beschrieben werden, funktionieren nur bei Wassermengen von 0,01 bis 0,03 kg Wasser je kg Luft. Bei höheren Wassermengen durchfluten die Filtergewebe, und hohe Luftwiderstände stellen sich ein.

Eine andere bekannte Variante des Faservliesluftbefeuchters wird in /3/ und der DE-OS 32 13 641 A1 beschrieben. Hier wird ein grobes offenporiges Filtermaterial derart mit Wasser benetzt, daß das Filtermaterial über die gesamte Dicke durchflutet bzw. durchschlämmt wird. Hierdurch wird sehr grober Staub ausgewaschen. Aufgrund der Offenporigkeit werden Fein­ stäube nicht zurückgehalten und für die Abscheidung der Wassertropfen ist ein Tropfenabscheidersystem erforderlich. Der Luftwiderstand dieses Gerätes ist sehr hoch. Wie beim Düsenkammerluftwäscher findet bei diesem Gerät über den Luftquerschnitt gesehen (Tropfenraum resp. Faservlies) eine sehr ungleichmäßige Reinigung und Luftkonditionierung statt, da sich das Wasser aufgrund der Schwerkrafteinwirkung im unteren Abschnitt massiert. In Fällen, in denen sich das Kanalnetz hinter dem Zentralluft­ aufbereitungsgerät verzweigt, kommt es häufig dazu, daß in den Räumen, die den Abzweigen zugeordnet sind, Luft mit sehr unterschiedlichen Tem­ peraturen resp. Qualitäten zugeführt wird.

Aus der Fachliteratur, beispielsweise aus "Kraft, Lehrbuch der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik", Bd. 2, VEB Verlag Technik, Berlin 1980", S. 75-79, ist es bekannt, Filterschichten zu Filterkassetten zu konfektionieren und diese in ein normiertes Modulgehäuse in V-förmiger Anordnung einzuschieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Befeuchten und Filtern von Luft mit geringen Abmaßen und geringem Luftwiderstand zu schaffen, in der die Luft ohne größere Druckverlustse mit großer Leistung qualitativ verbessert und thermisch konditioniert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Filterelement als Filterkassette mit mehrschichtigem Aufbau ausgeführt ist, die erste Filterschicht und die zweite Filterschicht in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß die dadurch gebildete Luftschicht einen Wasserübertritt von der ersten zur zweiten Filterschicht verhindert und daß die zweite Filterschicht als Feinfilter ausgeführt ist, dessen Faserdicke höher als die der ersten Filterschicht ist, wobei die erste Filterschicht eine Faserdicke von 40 bis 90 µm und ein Flächengewicht von 250 g/m² und die zweite Filterschicht eine Faserdicke von 10 bis 15 µm und ein Flächengewicht von 335 g/m² hat.

Der mehrschichtige Aufbau der Filterplatte, bestehend aus einer ersten Filterschicht, einer Luftschicht und einer Feinfilterschicht, bewirkt eine außerordentlich gute Reinigung von Grob- und Feinstäuben und die Abscheidung von Wassertropfen bei niedrigem Luftwiderstand. Dabei ist die Vorderdicke und die Dichte der ersten Filterschicht, die als Vorfilter wirkt, so bemessen, daß das Wasser auf der Anströmseite aufgenommen und innerhalb der ersten Faserschicht nach unten abgeführt wird, ohne daß das Wasser auf der Anströmseite austritt. Dabei behält die Faserstruktur ihre Porigkeit bei, so daß die Luft mit geringem Druckverlust passieren kann. Durch eine vorschaltbare Ionisatorstufe kann die Staubabscheidung verbessert werden, wobei sich die Staubpartikel auf dem Filter und auf den Wassertropfen ablegen.

Eine besonders einfach aufgebaute Filterkassette ergibt sich, wenn die Filterkassette aus einem Rasterrahmen besteht, wobei die zweite Filterschicht von einer Rasterrahmeneinlage aufgenommen ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vorrichtung mit einem sehr kompakten Gehäuse zu schaffen. Dabei können im unteren Teil der Filterkassette Wasserbarrieren angeordnet sein. Auf diese Weise wird das Austreten von Wasser auf die Vorderseite der ersten Schutzschicht sicher vermieden.

Das Filterelement kann besonders leicht hergestellt werden, wenn die erste Filterschicht eine den Abmessungen des Rasterrahmens entsprechende paßgenaue Taschenform aufweist, die den Rasterrahmen allseitig umgibt, wobei auf der Anströmseite der Filterkassette eine Vorfilterschicht und auf der Abströmseite der Filterkassette eine Nachfilterschicht entsteht. Mit Hilfe einer solchen Filtertasche kann das Filterelement in sehr kurzer Zeit hergestellt werden, indem der Rasterrahmen in die Tasche hineingeschoben wird.

Eine besonders wirkungsvolle und strömungsgünstige Vorrichtung zum Befeuchten und Filtern von Luft ergibt sich, wenn mehrere Filterkassetten in ein normiertes Modulgehäuse in V-förmiger Anordnung einschiebbar sind, wobei die Filterkassetten stirnseitig gegenüber dem Modulgehäuse mit der Vorfilterschicht abdichten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend in den Zeichnungen und anhand der Be­ schreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Filterkassette in Seitenansicht, wobei zur deutliche­ ren Darstellung ein Teil der Filterkassette im Schnitt ge­ zeichnet wurde.

Fig. 2 zeigt eine Filterkassette in Draufsicht, wobei zur Verdeutli­ chung der Rasteranordnung teilweise im Schnitt gezeichnet wurde.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung der für ein Modulgehäuse notwendigen Fil­ terkassetten und deren räumliche Anordnung im eingebauten Zustand.

Fig. 4 zeigt ein Modulleergehäuse in perspektivischer Darstellung.

Fig. 5 zeigt ein Modulleergehäuse in Seitenansicht mit Kondenswasser­ rücklaufrohr, Aufnahmerahmen für die Filterkassette und einge­ klinkte Wasserrücklaufhaube.

Fig. 6 zeigt eine raumlufttechnische Anlage in Vorderansicht mit Anlagen­ gehäuse, Wasserwanne, Trägergestell, Pumpe und Dosierer. Außerdem wird das Wasserrückführsystem gezeigt.

Fig. 7 zeigt eine raumlufttechnische Anlage in Seitenansicht, mit großer Begehtür, Düsenstock und Abstand zum Luftbefeuchtungs­ filter, Tropfenabscheider und Ionisatorstufe. Zusätzlich sind die Begehgitter und das Wasserrückführrohr bis zur Wasserwanne sichtbar.

Der Grundaufbau der Filterkassette 1 besteht aus einem Rasterrahmen 2 aus korrosionsbeständigem Material. Zur Aufnahme des Feinfiltermaterials der 2. Filterschicht dient die Rasterrahmeneinlage 4. Die Rasterrahmeneinlage 4 mit eingeklebtem Feinfilter 3 wird in den Rasterrahmen 2 paßgenau, wie in Fig. 1 zu sehen ist, eingeschoben. Der Rasterrahmendeckel 6 wird eben­ falls in den Rasterrahmen 2 eingeschoben, so daß zwischen der Rasterrahmen­ einlage 4 und dem Rasterrahmendeckel 6 eine Luftschicht 5 entsteht. Sind alle genannten Einzelteile im Rasterrahmen 2 montiert, wird die 1. Filterschicht 7, die zu einer paßgenauen Taschenform genäht wurde, über den Rasterrahmen 2 geschoben und am oberen Rand der Filterkassette 1 zugeklebt. Die Vorfilterschicht 7.1 der 1. Filterschicht 7, die auch die Stirnkanten der Fil­ terkassette 1 umschließt, bildet gleichzeitig die Dichtung zwischen Modulgehäuse 9 und Filterkassette 1 und der Nachfilterschicht 7.2 der 1. Filterschicht 7. Bei der Montage des Rasterrahmens 2, der Rasterrahmeneinlage 4 und dem Ra­ sterrahmendeckel 6 ist darauf zu achten, daß alle einsetig angebrach­ ten Wasserbarrieren 45 auf der unteren Seite der Filterkassette 1 überein­ ander zur Deckung kommen.

In Fig. 2 wird die Rasteröffnung 8 und die untere Wasserbarriere 45 ge­ zeigt. Sind alle Teile miteinander montiert, ist eine Filterkassette 1 betriebsbereit. Sie muß, wie in Fig. 1 durch Pfeile markiert, in vorge­ schriebener Richtung betrieben werden. Das Wasser muß auf die Vorfilter­ schicht 7.1 aufgesprüht werden, hinter der sich der Rasterrahmendeckel 6 und die Luftschicht 5 befindet. Die Luftschicht 5 verhindert im Zusammen­ hang mit den Wasserbarrieren 45 einen Wasserdurchbruch durch die Filter­ kassette 1.

In Fig. 3 wird die Anordnung der für ein Modulgehäuse 9 benötigten Filterkassetten 1 gezeigt.

In Fig. 4 wird ein Modulgehäuse 9 gezeigt. Das Modulgehäuse 9 be­ steht ebenfalls aus korrosionsbeständigem Material. Der Grundauf­ bau wird durch die Deckelwanne 10 und das Bodenblech 11 gebildet. Deckelwanne 10 und Bodenblech 11 bilden mit entsprechenden Seiten­ teilen den Montagerahmen 12 und den Bohrungen 22. Im unteren Bereich des Montagerahmens 12 ist eine Wasserrücklaufwanne 13 mit Tropfenabscheiderkante 23 eingebaut. Auf dem Bodenblech 11 und der Deckelwanne 10 abgeneigten Seiten sind V-förmige Kassettenseiten­ anschläge 14 und 24 aufgetragen. Der untere Kassettenseitenanschlag 14 hat eine gleich hohe Kante wie die Wasserbarriere 45 der Filterkas­ sette 1. Die Kassettenseitenanschläge 16, 17 und 15 bilden die seit­ lichen Einfaßprofile der Filterkassette 1. Die Vorfilterschicht 7.1 der Filterkassette 1 wird durch die paßgenaue Konstruktion des Luft­ befeuchtungsfiltermoduls 9 als Dichtung zusammengepreßt. Die Dicht­ flächen werden oben und unten durch die Deckelwanne 10 und das Bo­ denblech 11 mit den seitlichen oberen und unteren Kassettenanschlä­ gen 24 und 14 gebildet. Die seitlichen Einfaßprofile werden durch das Kassetteneinfaßprofil 15 und durch die Kassettenseitenanschläge 16 und 17 gebildet. Die Filterkassette 1 wird ohne weitere Spann­ vorrichtungen wasserdicht im Modulgehäuse 9 eingepreßt. Ein Ausbau der Filterkassetten 1 kann durch eine Reißleine erfolgen.

Nach Montage der Filterkassetten 1 im Modulgehäuse 9 werden die Was­ serrücklaufhauben 18 mit ihren Einrastschienen 19 an der Deckel­ wanne 10 eingehängt. Die Wasserrücklaufhauben 18 haben die Funktion einer Schutzhaube für die Filterkassetten 1 und sollen überschüssiges Wasser von der Deckelwanne 10 mit seinen Wasserrücklauföffnungen 20 über ein Wasserleitblech 29 zur Wasserwanne 31 zurückführen. An der unteren, wasserauslaufenden Seite der Wasserrücklaufhauben 18 ist eine Öse 28 mit einem Gummispannring 26 befestigt. Der Gummispann­ ring 26 wird in den Haken 27 am Modulgehäuse 9 eingeklinkt und sorgt so für einen einwandfreien Sitz der Wasserrücklaufhauben 18. Die De­ montage der Filterkassetten 1 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Im Montagerahmen 12 sind Bohrungen 21 für das Wasserrücklaufsystem an­ gebracht. Die Wasserrücklaufrohre 25 werden unterhalb der Wasserrücklauf­ wanne 13 und zentrisch zu den Bohrungen 21 angebracht und mit dem Wasserrücklaufrohrsystem 34 verbunden. Sie sorgen für den eventuell sich ergebenden Kondenswasserrücklauf. Das Kondenswasser wird von ei­ ner Dränageschicht 50 so aufgesaugt und zur Wasserrücklaufwanne 13 geleitet.

Mehrere Modulgehäuse 9 übereinander und nebeneinander montiert in einem korrosionsbeständigen Anlagengehäuse 30 bilden ein Gerät für raumluft­ technische Anlagen. Das Anlagengehäuse 30 ist ebenfalls in Modulbauweise entwickelt worden, wobei das Trägergestell 33 die tragende Funktion übernimmt. In das Trägergestell 33 wird die Wasserwanne 31 mit Luftab­ stand zum Boden eingehängt. Auf der Wasserwanne 31 aufbauend können die Teile für das Anlagengehäuse 30, also Seitenteil ohne Tür und Seiten­ teil mit Anlagentür 37 und Deckel montiert werden (siehe Fig. 6 und 7). Das Anlagengehäuse 30 ist mit Flanschen versehen, so daß mittels der Befestigungsbohrungen 32 weitere Klimaanlagenkomponenten davor oder da­ hinter angeordnet werden können. Die einzelnen Modulgehäuse 9 werden mit ihren Bohrungen 22 am Montagerahmen 12 im Anlagengehäuse 30, von unten aufbauend, miteinander verschraubt. Alle Stoßkanten und Kontakt­ flächen müssen sorgfältig mit einer Dichtmasse wasserdicht gedichtet werden.

Nach Montage der Filterkassetten 1, der Wasserrücklaufhauben 18 mit Gummispannring 26, werden die Wasserrücklaufrohre 25 eingebaut. Die große Anlagentür 37 mit ihren Knebelverschlüssen 38 und dem Sichtfen­ ster 39, welches mit einer lichtdichten Klappe ausgerüstet ist, er­ möglicht eine gute Bewegungsfreiheit bei der Montage der Pumpe 35 mit dem Dosierer für Wasserzusätze 36, dem Düsenrohr 40 mit den Düsen 41 der Ionisatorstufe 43 mit dem vorgeschalteten Gleichrichter 42. Das Begehgitter 44 wird nach Montage der Düsenrohre 40 in der Wasserwanne 31 in entsprechende Träger 47 eingelegt. Im Wasser der Wasserwanne 31 sind die UV-Röhrenlampen 46 eingebaut, welche zur Entkeimung des Wassers bei­ tragen.

Literaturnachweis

(1) Fitzner, K.: "Sprühbefeuchter"
Ki-Klima-Kälte-Heizung 11/1984
S. 467-471
(2) Heyde, J.: "Befeuchtertypenreihe für die Klimaschranke"
KS 1.82 bis KS 5.82
(3): Sprühbefeuchter KDQS
Katalogblatt der Firma FLÄKT 1982

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Befeuchten und Filtern von Luft, mit einem eine Wasserverdüsung aufweisenden Tropfenraum und einem in Luftströmungsrichtung dahinter angeordneten Filterelement mit mindestens zwei Filterschichten, von denen die in Luftströmungsrichtung erste Filterschicht mit Wasser besprüht wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - das Filterelement als Filterkassette (1) mit mehrschichtigem Aufbau ausgeführt ist,
• - die erste Filterschicht (7) und die zweite Filterschicht (3) in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß die dadurch gebildete Luftschicht (5) einen Wasserübertritt von der ersten (7) zur zweiten Filterschicht (3) verhindert und daß
• - die zweite Filterschicht (3) als Feinfilter ausgeführt ist, dessen Faserdichte höher als die der ersten Filterschicht (7) ist, wobei
• - die erste Filterschicht (7) eine Faserdicke von 40 bis 90 µm und ein Flächengewicht von 250 g/m² und die zweite Filterschicht (3) eine Faserdicke von 10 bis 15 µm und ein Flächengewicht von 335 g/m² hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkassette (1) aus einem Rasterrahmen (2) besteht, wobei die zweite Filterschicht (3) von einer Rasterrahmeneinlage (4) aufgenommen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Filterkassette (1) Wasserbarrieren (45) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Filterschicht (7) eine den Abmessungen des Rasterrahmens (2) entsprechende paßgenaue Taschenform aufweist, die den Rasterrahmen (2) allseitig umgibt, wobei auf der Anströmseite der Filterkassette (1) eine Vorfilterschicht (7.1) und auf der Abströmseite der Filterkassette (1) eine Nachfilterschicht (7.2) entsteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Filterkassetten (1) in ein normiertes Modulgehäuse (9) in V-förmiger Anordnung einschiebbar sind, wobei die Filterkassetten (1) stirnseitig gegenüber dem Modulgehäuse (9) mit der Vorfilterschicht (7.1) abdichten.