Planungskriterien für die Befeuchterregelung

Üblicherweise wird zwischen Raum- oder Abluftfeuchteregelung und Zuluftfeuchteregelung unterschieden. Welche Regelungsvarianten zum Einsatz kommen, hängt vom jeweiligen Anlagenkonzept und der Aufgabenstellung ab.

Raum- und Abluftfeuchteregelung
Die Raum- oder Abluftfeuchteregelung wird bevorzugt in Klimageräten eingesetzt. Hier wird der Regelungsfühler im Raum selbst oder im Abluftkanal platziert. Der grosse Abstand zwischen Dampfverteiler und Feuchtefühler sorgt normalerweise für eine gute Durchmischung der Luft. Die Regelstrecke zeichnet sich bei dieser Art der Feuchteregelung durch eine große Speichermasse aus und vereinfacht einen stabilen Regelbetrieb.

Zuluft-Feuchteregelung
Die Zuluftfeuchteregelung wird dort eingesetzt, wo dies aus anlagentechnischen Gründen erforderlich ist. Dazu gehört z.B. eine zentrale Befeuchtung mit anschliessender Zonenverzweigung, die einzeln nachbefeuchtet werden muss. Auch Raum- oder Abluftfeuchteregelungen können die regelungstechnischen Eigenschaften einer Zuluftfeuchteregelung haben, wenn das Raumvolumen sehr klein ist oder die Luftwechselraten sehr hoch sind. Bei dieser Art der Regelung wird der Regelungsfühler im Zuluftkanal hinter dem Dampfverteiler platziert. Aufgrund der geringen Speichermasse zwischen Dampfverteiler und Feuchtefühler ist die Leistung der Regelstrecke meist hoch.

Auswahl des geeigneten Regelsystems
Die Auswahl der geeigneten Regelstrecke für einen bestimmten Anwendungsfall ist abhängig von der Regelstrecke, der zulässigen Regeltoleranz, der Feuchteerhöhung und der Zulufttemperatur. Neben der Auslegung der Feuchteregelstrecke, der gewählten Regeleinrichtung sowie der Einstellung der Regelparameter wird die Regelgüte eines Feuchteregelkreises auch stark durch den Befeuchter selbst beeinflusst. Überdimensionierte Befeuchterleistungen können im unteren Teillastbereich ein ungünstiges Regelverhalten aufweisen. In diesem Fall muss sichergestellt werden, dass eine stetige Leistungsregelung auch im unteren Teillastbereich möglich ist. Bei der Befeuchtung wird zwischen "isothermer" Befeuchtung (Dampf) und "adiabater" Befeuchtung (Zerstäubung, Verdunstung) unterschieden. Obwohl es sich bei der Dampfbefeuchtung streng genommen nicht um eine isotherme Zustandsänderung handelt, wird die dabei auftretende geringe Erwärmung der Luft bei der Betrachtung der Regelungsprinzipien vernachlässigt. Bei der adiabatischen Befeuchtung hingegen kommt es zu einem deutlichen Temperaturabfall. Dieser muss durch geeignete Klappenregister ausgeglichen werden und wird daher auch in der gewählten Regelstrategie berücksichtigt.

Isotherme Befeuchtung
Die Dampfbefeuchtung wird gewöhnlich als isotherm bezeichnet. Dass es sich dabei nicht um einen isothermen Prozess im thermodynamischen Sinne handelt, wurde bereits erwähnt. Ein geringer Temperaturanstieg (F-Wert 0,12 k/g Dampf) tritt durch die Zugabe von Dampf zur Systemluft auf. Dieser geringe Wert wird in der Regel vernachlässigt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Wärmeabgabe des Dampfverteilers auch die Systemluft erwärmen kann. Das Ausmass dieser Erwärmung hängt vom gewählten Dampfverteilsystem ab und muss ggf. bei der Planung der Anlage berücksichtigt werden.

Bei der Dampfbefeuchtung hat die Befeuchtungsstrecke eine besondere Bedeutung. Der aus den Dampfverteilrohren kommende Wasserdampf kondensiert zunächst im Luftstrom und ist über eine bestimmte Strecke (Befeuchtungsstrecke) als Nebel sichtbar. Danach folgt die Expansions- und Mischzone, in der eine gleichmässige Durchmischung der Systemluft mit der eingebrachten Dampfmenge stattfindet. Allein dieser Umstand muss bei der Dimensionierung der Befeuchtungsstrecken für eine hygienische Betriebsweise berücksichtigt werden. Optimale Regelungsergebnisse hängen von einer optimalen Feuchteverteilung am Einbauort der Messfühler ab. Die Befeuchtungsstrecke ist von verschiedenen Faktoren abhängig und bildet die Grundlage für die Festlegung der erforderlichen Mindestabstände zu nachgeschalteten Anlagenteilen und Fühlern.

Bitte informieren Sie sich bei qualifizierten Geräteherstellern über die Länge der Befeuchtungsstrecken und die erforderlichen Mindestabstände.

Wie kann die Befeuchtungsstrecke verkürzt werden?
Bis zu einem gewissen Grad wird die Kondensation durch den Kontakt des Wasserdampfes mit der kühleren Systemluft begünstigt. Der Hauptgrund für die Kondensation ist jedoch die ungünstige Verteilung des Dampfes durch den Kanalquerschnitt entlang eines Dampfverteilerrohres. Insbesondere bei Nachrüstungen sind die erforderlichen Befeuchtungsstrecken nicht vorhanden. In diesen Fällen führt der Einsatz von Mehrfach-Dampfverteilsystemen oft zum Erfolg. Bei entsprechend kurzen Befeuchtungsstrecken kann eine möglichst homogene Verteilung des Wasserdampfes auf den gesamten Luftstrom erfolgen. Ein nützlicher Maßstab zur Beurteilung der Dampfverteilung ist der Homogenitätsindex, der sich leicht ermitteln lässt.

Adiabatische Befeuchtung
Adiabate Befeuchtungstechnologien bieten grundsätzlich die Möglichkeit der Raum-/Abluftfeuchteregelung und der Zuluftfeuchteregelung. Aufgrund des damit verbundenen Temperaturabfalls durch den Entzug der Verdunstungswärme aus der Systemluft kann eine Feuchteregelung nur in Verbindung mit einer Temperaturregelung durchgeführt werden. Die üblichen Regelverfahren sind die Taupunktregelung oder die Enthalpieregelung. Welches Verfahren optimale Ergebnisse liefert, hängt vor allem von der Regelbarkeit des eingesetzten Befeuchtungssystems ab.

Die Befeuchtungsstrecke bei adiabaten Befeuchtungssystemen wird häufig durch die bauartbedingte Gesamtlänge des Befeuchters definiert. Werden jedoch Geräte eingesetzt, die Aerosole im Luftstrom zerstäuben und diese Aerosole unvollständig deponieren (Hochdruck- oder Ultraschallbefeuchter), muss auch hier die Befeuchtungsstrecke berücksichtigt werden. Unabhängig von den hygienischen Aspekten gelten in diesem Fall die gleichen Grundsätze, wie sie in Kapitel 2.1.1 des Planungsleitfadens beschrieben sind. Aufgrund des geringen Energiegehalts des zerstäubten Wassers werden jedoch längere Befeuchtungsstrecken als bei der Dampfbefeuchtung verwendet.