CH711934A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mittels einer hydrophoben, mikroporösen Membran. - Google Patents

Abstract

Bei einer Luftbefeuchtungsvorrichtung (10) mit einer hydrophoben, mikroporösen Membran (1) als Trennung zwischen Wasser und zu befeuchtender Luft wird der Wassermengenstrom pro Zeit so eingestellt, dass er um den Faktor X grösser ist als der Wasserdampfmengenstrom. Es zeigt sich, dass damit eine Luftbefeuchtung mit Wasser von geringer Temperatur störungsfrei durchführbar ist.

Description

Beschreibung Gebiet der Erfindung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Luftbefeuchtungsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung sowie eine Membrananordnung einer solchen und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Hintergrund [0002] Luftbefeuchtungsvorrichtungen, welche eine für Wasser undurchlässige und für Wasserdampf durchlässige Membran verwenden, sind bekannt. So erläutert DE 102008 038557 AI 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 Polytetrafluorethylen (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 2005/0 252 982 A1 und WO 88/06 912 gezeigt. 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.

Darstellung der Erfindung [0003] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, die Befeuchtung mittels eines Membranluftbefeuchters auch mit Wasser von relativ tiefer Temperatur praxistauglich zu machen. Ferner soll ein Betrieb mit normalem Leitungswasser möglich sein, ohne dass eine rasche Verkalkung des Membranluftbefeuchters eintritt. Durch die Lösung dieser Aufgaben sollen die Einsatzgebiete solcher Luftbefeuchter erweitert werden.

[0004] Die genannten Aufgaben werden mit einem Verfahren zum Betrieb einer Luftbefeuchtungsvorrichtung gemäss Anspruch 1 gelöst.

[0005] Wird eine Luftbefeuchtungsvorrichtung mit einer hydrophoben Membran, welche wasserundurchlässig aber wasserdampfdurchlässig ist, gemäss der Erfindung 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 und 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 erzeugten Wasserdampfs der negative Effekt einer zu grossen Abkühlung des Wassers vermieden werden, was auch den praxistauglichen Einsatz von nur mässig erwärmtem Wasser erlaubt. Dies wiederum erlaubt zum Beispiel den Einsatz von Wasser, 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.

[0006] Eszeigtsich, dass ein Faktor von grösser als 10 besonders geeignet ist, insbesondere ein Faktor grösser als 20 und insbesondere ein Faktor von grösser als 20 bis 250. Die Beschränkung der Grösse des Faktors ergibt sich im Wesentlichen aus praktischen Gründen, da bei einem sehr hohen Faktor die Wassermenge in der Luftbefeuchtungseinrichtung sehr gross wird; in der Regel wird daher ein Faktor grösser als 500 keinen technischen Sinn machen.

[0007] Die Erfindung betrifft somit den Betrieb eines Luftbefeuchters auf Basis einer hydrophoben («wasserabstossen-den») Membran, welche wasserundurchlässig aber wasserdampfdurchlässig ist (z.B. Goretex® von Gore). Der Luftbefeuchter soll im Zuluftkanal einer raumlufttechnischen Anlage installiert werden können und über die Möglichkeit verfügen, die Zuluft soweit aufzufeuchten, dass die resultierende Zuluft sich im sogenannten Komfortbereich einstellt. Bei der industriellen Anwendung von derartigen Luftbefeuchtern kann die Anfeuchtung über oder unter dem sogenannten Komfortbereich für Wohnräume liegen. Gegenüber den üblicherweise eingesetzten Dampfluftbefeuchtern werden potenziell grosse Einsparungen beim Stromverbrauch möglich, da der erfindungsgemäss betriebene Luftbefeuchter mit Membran bereits mit massig warmem Wasser betrieben werden kann, und somit keine elektrische Energie für die Dampferzeugung aufgewendet werden muss. Die für die Erzeugung des Warmwassers für das erfindungsgemässe Verfahren benötigte Energie kann beispielsweise aus ansonsten ungenutzter industrieller Abwärme oder von solarer Wärmeerzeugung bereitgestellt werden.

[0008] Die Steuerung der Feuchtigkeit kann sowohl nur durch die Wassertemperatur der an der Membran vorbeifliessen-den 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.

[0009] 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 Aspekten: Zum einen ist die Membran hydrophob und damit kommen die im Wasser befindlichen Mikroorganismen, wie z.B. Bakterien, nicht in direkten Kontakt mit der Membran. Zum anderen liegt auch die (mittlere) Porengrösse der in Frage kommenden Membrantypen mit 0.05 Mikrometern bis 0,25 Mikrometern und bevorzugt ca. 0.1-0.2 Mikrometern unterhalb der Grösse der Bakterien. Als Material der Membran kann bevorzugt Polytetrafluorethylen (PTFE) verwendet werden, aber auch Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polypropylen (PP) oder Polyurethan (PU) kommen in Frage.

[0010] Konstruktiv ist sowohl die Verwendung von Flachmembranen (flat screen membranes oder flat sheet membranes), also flächig aufgespannten Membranen, als auch von Röhrenmembranen (hollow fiber membranes oder capillary membranes) möglich. Als technische Ausführung ist eine Kreuz-Gegenstrom-Anordnung der Membran möglich, welche Anordnung von Elementen auf dem Gebiet der Wärmetauscher bekannt ist.

[0011] Bei einer 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 von Wärmetauschern bekannten, 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.

[0012] Grundsätzlich wird bei dem oben beschriebenen Vorgehen nicht nur - als primär gewünschter Effekt - Wasserdampf 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 Wärme- und Stofftransport statt.

[0013] Da eine Flachmembran nur über eine geringe Eigenstabilität verfügt, wird sie vorzugsweise verstärkt. Dies kann einerseits durch Befestigung, zum Beispiel durch Auflaminieren, 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. 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.

[0014] Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Kapillarmembranen wird die gesamte Membranfläche aus einer Vielzahl von röhrenförmigen, vertikal im Kanalquerschnitt stehenden Kapillarmembranen gebildet. Die Membranflächen bestehen aus mehreren Spalten von in Luftströmungsrichtung fluchtenden Röhrchen. Pro Spalte sind beispielsweise bei einem Aussendurchmesser von 2 mm der einzelnen Röhrchen mehrere Dutzend dieser Röhrchen jeweils in einer Reihe hintereinander und dabei parallel zur Strömungsrichtung der Luft im Kanal angeordnet. Innerhalb einer Reihe sind die Röhrchen dabei nur mit geringem oder keinem Abstand angeordnet, dies aus Gründen der mechanischen Stabilität, der Packungsdichte (Membranfläche pro Volumen) und auch mit Vorteilen beim Druckverlust im Luftkanal. Pro Reihe wird in der jeweils hinteren Hälfte das wärmere Wasser von der Versorgungsseite unten nach oben in den Verteiltank und von dort über die jeweils vordere Hälfte von oben nach unten in den Abfluss oder in einen Rezirkulationskreislauf zurück flies-sen. Damit ist analog dem vorher beschriebenen Membranbefeuchter mit Flachmembran ebenfalls eine Kreuz-Gegenstrom-Anordnung realisiert. Eine solche Anordnung ist grundsätzlich bekannt und zum Beispiel in einer perspektivischen Darstellung einer vergleichbaren Anordnung von Röhrchen in Fig. 2 der vorerwähnten US 2005/0 252 982 gezeigt.

[0015] Vorteile der Verwendung von Kapillarmembranen gegenüber Flachmembranen liegen neben den oben genannten Punkten der höheren Packungsdichte und der grösseren mechanischen Stabilität auch darin, dass hier die Abdichtung des Wasserkanals zur Luftseite konstruktiv einfacher sein kann und diese kann durch ein bekanntes Verfahren, das sogenannte «potting» erzielt werden. Nachteilig ist die Verwendung der Kapillarmembrane hinsichtlich der Reinigung (luft- und wasserseitig).

[0016] Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung wird die Wassertemperatur des in den Behälter einströmenden Wassers im Bereich von 20 Grad Celsius bis 60 Grad Celsius eingestellt, insbesondere wird die Wassertemperatur im Bereich von 25 Grad Celsius bis 45 Grad Celsius eingestellt. Bevorzugt ist es weiter, dass der Wasserinhalt der Wasserführungsanordnung kontinuierlich oder diskontinuierlich ergänzt wird, um die durch die Membran verdunstende Wassermenge zu ersetzen. Weiter ist es bevorzugt, dass die Wasserführungsanordnung einen Wasserkreislauf umfasst und ferner, dass der Wasserkreislauf einen Wassertank umfasst. Weiter ist es bevorzugt, dass die Wasserführungsanordnung mindestens eine Heizeinrichtung für das Wasser umfasst und es ist bevorzugt, dass die Heizeinrichtung einen Wasser/Wasser-Wärmetauscher umfasst und/oder dass die Heizeinrichtung eine elektrische Wasserheizung umfasst. Die Heizeinrichtung, insbesondere die elektrische Wasserheizung, ist weiter bevorzugt im Wassertank angeordnet.

[0017] Vorzugsweise ist die Membran eine hydrophobe, mikroporöse Membran mit einem nominellen Porendurchmesser im Bereich von 0.05 und 0.25 Mikrometer und besonders im Bereich von 0.1 Mikrometer bis 0.2 Mikrometern.

[0018] Das Verfahren kann bevorzugt verbessert werden, wenn die Luftbefeuchtungsvorrichtung Mittel zum Einblasen von Luft in den Wasserstrom vor oder beim Eintritt des Wassers in den Behälter aufweist und dass beim Betrieb kontinuierlich oder diskontinuierlich Luft auf der Wasserseite zugeführt wird. Weiter ist es bevorzugt, dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Strömung auf der Luftseite aufweist. Und weiter, dass der Behälter mit der Membran derart angeordnet wird, dass das Wasser von unten nach oben entgegen der Schwerkraft an der Membran vorbeiströmt.

[0019] Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, eine Luftbefeuchtungsvorrichtung zu schaffen, die die Befeuchtung mittels einer Membrane auch mit Wasser von relativ tiefer Temperatur praxistauglich macht. Dies soll die Einsatzgebiete solcher Luftbefeuchter erweitern.

[0020] Diese Aufgabe wird mit einer Luftbefeuchtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 erzielt.

[0021] Die Erfindung betrifft somit eine Luftbefeuchtungsvorrichtung auf Basis einer hydrophoben («wasserabstossen-den») Membran, welche wasserundurchlässig aber wasserdampfdurchlässig ist (z.B. eine Membran aus Goretex® von Gore) bzw. betrifft einen solchen Membranluftbefeuchter. Der Luftbefeuchter soll im Zuluftkanal einer raumlufttechnischen Anlage installierbar sein und über die Möglichkeit verfügen, die Zuluft soweit aufzufeuchten, dass die resultierende Zuluft sich im sogenannten Komfortbereich einstellt. Gegenüber den üblicherweise eingesetzten Dampfluftbefeuchtern werden potenziell grosse Einsparungen bei der benötigten elektrischen Energie möglich, da die erfindungsgemässe Luftbefeuchtungsvorrichtung mit Membran bereits mit massig warmem Wasser betreibbar ist, und somit keine elektrische Energie für die Dampferzeugung aufgewendet werden muss. Die für die Erzeugung des Warmwassers benötigte Energie kann beispielsweise aus ansonsten ungenutzter industrieller Abwärme oder von solarer Wärmeerzeugung bereitgestellt werden.

[0022] 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 Aspekten: Zum einen ist die Membran hydrophob und damit kommen die im Wasser befindlichen Mikroorganismen, wie z.B. Bakterien, nicht in direkten Kontakt mit der Membran. Zum anderen liegt auch die (mittlere) Porengrösse der in Frage kommenden Membrantypen im Bereich von 0.05 bis 0.25 Mikrometern und insbesondere im Bereich von ca. 0.1-0.2 Mikrometern unterhalb der Grösse der Bakterien. Als Material der Membran kann bevorzugt Polytetrafluorethylen (PTFE) verwendet werden, aber auch Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polypropylen (PP) oder Polyurethan (PU) kommen in Frage.

[0023] Konstruktiv ist sowohl die Verwendung von Flachmembranen (flat screen membranes oder flat sheet membranes), also flächig aufgespannten Membranen, als auch von Röhrenmembranen (hollow fiber membranes und capillary membranes) möglich. Als technische Ausführung wird eine Kreuz-Gegenstrom-Anordnung der Membran bevorzugt, welche Anordnung von Elementen auf dem Gebiet der Wärmetauscher bekannt ist.

[0024] Bei einer 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 von dort weiter in dem vorderen Membrankanal von oben nach unten in den Abfluss oder bevorzugt zurück in einen Rezirkulationskreislauf. Vorteil dieser von Wärmetauschern bekannten, 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.

[0025] Grundsätzlich wird bei dem oben beschriebenen Vorgehen nicht nur - als primär gewünschter Effekt - Wasserdampf 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 Wärme- und Stofftransport statt.

[0026] Da eine Flachmembran nur über eine geringe Eigenstabilität verfügt, wird sie vorzugsweise verstärkt, was einerseits durch Auflaminieren der Membran mit einem Teil ihrer wasserseitigen Fläche auf eine dünne, innere Stützstruktur im Wasserflussbereich der Membran erzielt wird, welche Stützstruktur so angeordnet ist, dass sie den Wasserfluss möglichst wenig hindert. Auch eine separate äussere Stützstruktur auf welcher die Membran aufliegen kann oder an welcher die Membran befestigt ist, kann vorgesehen sein. Vorteile der Flachmembran sind eine einfachere Reinigung und ein geringerer Druckverlust im Luftkanal.

[0027] Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Kapillarmembranen wird die gesamte Membranfläche aus einer Vielzahl von röhrenförmigen, vertikal im Kanalquerschnitt stehenden Kapillarmembranen gebildet. Die Membranflächen bestehen aus mehreren Spalten von in Luftströmungsrichtung fluchtenden Röhrchen. Pro Spalte sind beispielsweise bei einem Aussendurchmesser von 2 mm der einzelnen Röhrchen mehrere Dutzend dieser Röhrchen jeweils in einer Reihe hintereinander und dabei parallel zur Strömungsrichtung der Luft im Kanal angeordnet. Innerhalb einer Reihe sind die Röhrchen dabei nur mit geringen oder keinen Abstand angeordnet, dies aus Gründen der mechanischen Stabilität, der Packungsdichte (Membranfläche pro Volumen) und auch mit Vorteilen beim Druckverlust im Luftkanal. Pro Reihe wird in der jeweils hinteren Hälfte das wärmere Wasser von der Versorgungsseite unten nach oben in den Verteiltank und von dort über die jeweils vordere Hälfte von oben nach unten in den Abfluss oder in einen Rezirkulationskreislauf zurück fliessen. Damit ist analog dem vorher beschriebenen Membranbefeuchter mit Flachmembran ebenfalls eine Kreuz-Gegenstrom-Anordnung realisiert. Eine solche Anordnung ist grundsätzlich bekannt und zum Beispiel in einer perspektivischen Darstellung einer vergleichbaren Anordnung von Röhrchen in Fig. 2 der vorerwähnten US 2005/0 252 982 gezeigt.

[0028] Vorteile der Verwendung von Kapillarmembranen gegenüber Flachmembranen liegen neben den oben genannten Punkten der höheren Packungsdichte und der grösseren mechanischen Stabilität auch darin, dass hier die Abdichtung des Wasserkanals zur Luftseite konstruktiv einfacher sein kann und diese kann durch ein bekanntes Verfahren, das sogenannte «potting» erzielt werden. Nachteilig ist die Verwendung der Kapillarmembrane hinsichtlich der Reinigung (luft- und wasserseitig).

[0029] Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist die Wassertemperatur des in den Behälter einströmenden Wassers im Bereich von 20 Grad Celsius bis 60 Grad Celsius einstellbar, insbesondere im Bereich von 25 Grad Celsius bis 45 Grad Celsius. Bevorzugt ist es weiter, dass der Wasserinhalt der Wasserführungsanordnung kontinuierlich oder diskontinuierlich ergänzbar ist, um die durch die Membran verdunstende Wassermenge zu ersetzen. Weiter ist es bevorzugt, dass die Wasserführungsanordnung einen Wasserkreislauf umfasst und ferner, dass der Wasserkreislauf einen Wassertank umfasst. Weiter ist es bevorzugt, dass die Wasserführungsanordnung mindestens eine Heizeinrichtung für das Wasser umfasst und es ist bevorzugt, dass die Heizeinrichtung einen Fluid-Fluid-Wärmetauscher, zum Beispiel einen Wasser-Wasser-Wärmetauscher umfasst und/oder dass die Heizeinrichtung eine elektrische Wasserheizung umfasst. Die Heizeinrichtung, insbesondere die elektrische Wasserheizung, ist weiter bevorzugt im Wassertank angeordnet.

[0030] Vorzugsweise ist die Membran eine hydrophobe, mikroporöse Membran mit einem nominellen Porendurchmesser im Bereich von 0.05 und 0.25 Mikrometer und insbesondere im Bereich von 0.1 bis 0.2 Mikrometer.

[0031] Die Luftbefeuchtungsvorrichtung kann Mittel zum Einblasen von Luft in den Wasserstrom vor oder beim Eintritt des Wassers in den Behälter aufweisen und ausgestaltet sein, dass Luft kontinuierlich oder diskontinuierlich auf der Wasserseite zuführbar ist. Weiter ist es bevorzugt, dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Strömung auf der Luftseite aufweist. Und weiter, dass der Behälter mit der Membran derart angeordnet wird, dass das Wasser von unten nach oben entgegen der Schwerkraft an der Membran vorbeiströmt.

[0032] Der Erfindung liegen weiter die Aufgaben zu Grunde, eine Membrananordnung für eine Luftbefeuchtungsvorrichtung zu schaffen und ein Verfahren zu deren Herstellung. Dadurch soll eine stabile, langlebige Membrananordnung geschaffen werden und diese soll einfach herstellbar sein.

[0033] Diese Aufgaben werden durch eine Membrananordnung nach Anspruch 33 und ein Verfahren nach Anspruch 36 gelöst.

[0034] Das Einbringen der Membran direkt in die Stege schafft eine sehr gute Dichtigkeit der Membrananordnung und eine kostengünstige Herstellung.

[0035] 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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0036] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von Ausführungsformen der Luftbefeuchtungsvorrichtung gemäss der Erfindung, zur Erläuterung von deren Aufbau und deren Betrieb;

Fig. 2 zeigt schematisch eine Anordnung einer mit Flachmembranflächen ausgeführten Membran eines Luftbefeuchters mit einem horizontalen Schnitt durch den Behälter der Luftbefeuchtungsvorrichtung;

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Membran mit Kapillarmembranflächen anhand eines horizontalen Schnitts durch den Behälter der Luftbefeuchtungsvorrichtung;

Fig. 4 zeigt schematisch eine Membrananordnung mit einem Rahmen und einer Membranfläche; und

Fig. 5 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen der Stege von Fig. 4 mit der Einbettung der Membranfläche im

Kunststoff des Stegs.

Weg(e) zur Ausführung der Erfindung [0037] Fig. 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.

[0038] 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.

[0039] Die Luftbefeuchtungsvorrichtung 10 umfasst eine nur schematisch dargestellte Membran 1 mittels welcher der zu befeuchtenden Luft Wasserdampf der Menge Ml 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 Gesamtfläche F 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.

[0040] Die Membran 1 ist in einem Behälter 2 angeordnet, welcher die Membranelemente bzw. Membranflächen enthält. Diese können insbesondere flächige Elemente oder zylindrische Elemente sein, wie ebenfalls bereits erläutert. In dem Behälter sind die die Membran 1 bildenden Membranelemente so angeordnet, 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 Eingang 4 für das warme Wasser und einen Ausgang 4' für das weniger warme Wasser, welches durch die benötigte Verdunstungsenergie eine geringer Temperatur aufweist als das beim Eingang 4 in den Behälter eingetretene Wasser. Die Ein- und Ausgänge für die Luft und 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.

[0041] 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.

[0042] In dem gezeigten Beispiel gelangt das beim Auslass 4' aus dem Behälter 2 austretende Wasser über 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. 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 das Abschlämmen der sich im Wasser anreichernden Mineralien. Sofern eine 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.

[0043] Bevorzugt ist mindestens ein Sensor vorgesehen, der die Wassertemperatur in der Wasserführungsanordnung ermittelt. Insbesondere bevorzugt ist ein Sensor, der die Wassertemperatur an einer Stelle zwischen der Pumpe und der

Membran ermittelt. Dieser 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.

[0044] 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-Wär-metauscher 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.

[0045] 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 Fig. 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 die Leitung 5 aus dem Behälter 2 austritt. Dies ist nur grob schematisch dargestellt, dem Fachmann ist aber bekannt, wie er die beiden Wasserleitungen 5 und 9" 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.

[0046] 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 Abschlämmung. Eine Aufmineralisierung des Wassers im Tank bzw. die Schlammbildung am Tankboden kann insbesondere bei der Verwendung von Leitungswasser im Wasserkreislauf erfolgen. Der Ablauf kann ebenfalls über ein steuerbares Ventil aktiviert werden, wenn Wartungs- oder Reinigungsarbeiten ein Entleeren des Tanks und ggf. der ganzen Wasserführungsanordnung nötig machen.

[0047] Die Steueranordnung kann mittels eines Rechner oder einer industriellen Steuerung auf eine dem Fachmann bekannte Weise ausgeführt werden. Die Steuerung erhält insbesondere über eine Signalleitung 36 und einen Sensor 37 die Information über die Menge des Wasserdampfmassenstroms am Ausgang des Behälters 2 und somit die 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. 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 insbesondere über die Steuerung der Lüfter 24 und 24' steuern. Dies wird hier nicht weiter erläutert.

[0048] Die Steueranordnung stellt gemäss der Erfindung den Wassermassenstrom durch den Behälter 2 pro Zeit so ein, dass der Wassermassenstrom (der zum Beispiel ebenfalls in kg/h bestimmt ist), dass der Wassermassenstrom mindestens um den Faktor 5 grösser ist als der Wasserdampfmassenstrom. Bevorzugt ist dieser Faktor grösser als 10 und besonders grösser als 20 und insbesondere im Bereich von 20 bis 250.Damit 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 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 Fig. 1 zu deren Vereinfachung in der Steuerleitung 38 zusammengefasst.

[0049] Der Behälter 2 kann - anders als in der schematischen Fig. 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.

[0050] Fig. 2 zeigt grob schematisch einen Horizontalschnitt durch einen vertikal angeordneten Behälter 2, 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 Membranelemente dargestellt, in denen das in den Behälter eingeführte Wasser (über den Einlass 4 von Fig. 1) im Behäl-

Claims (36)

1. ter nach oben fliesst und Membranelemente, in denen das Wasser wieder nach unten zum Auslass des Behälters fliesst (Auslass 4' in Fig. 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. [0051] Fig. 3 zeigt einen schematischen Horizontalschnitt durch einen Behälter 2, dessen Behälterwand nur mit unterbrochenen Linien angedeutet ist, in welchem Behälter die Membran von einer Vielzahl von in Reihen angeordneten zylindrischen Membranelementen 50 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 50 fliesst das Wasser und die Luft wird gemäss Pfeil L durch die Zwischenräume 55 geführt, um die Luft zu befeuchten. [0052] Fig. 4 zeigt schematisch einen Rahmen 42 in welchem ein flächiges Teil 40 aus dem vorgenannten Membranmaterial eingespannt ist. Ein solches Element 41 ' bildet mit einem zweiten derartigen Element oder mit einer geschlossenen Rückwand ein Membranelement 41, in dem ein von dem Membranelement begrenzter Raum für das Wasser gebildet wird. In diesem Raum befindet sich in der Regel eine - hier nicht dargestellte - Stützstruktur für die Membranfläche, auf welcher die wasserseitige Membranfläche mit einem Teil ihrer Fläche befestigt ist, insbesondere 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 Laminieren oder Kleben. [0053] Gemäss einem Aspekt der Erfindung ist ein Membranelement für eine Luftbefeuchtungsvorrichtung, insbesondere für die vorbeschriebene Luftbefeuchtungsvorrichtung so gebildet, das das Membranmaterial 40 der Membrananordnung ein hydrophobes, mikroporöse Material ist, insbesondere ein Material mit einem nominellen Porendurchmesser im Bereich von 0.05 und 0.25 Mikrometer ist und insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polypropylen (PP) oder Polyurethan (PU) gebildet ist, das flächig angeordnet ist und mit seinem Rand 44 in einem Spannrahmen 42 befestigt ist, 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 die Membran an den Stegen befestigt ist, indem sie mit ihren Randbereichen von dem Kunststoff umgeben ist. Fig. 5, die einen Schnitt durch den Rahmen und das Membranmaterial entlang der Linie A-A von Fig. 4 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. [0054] 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 Membran verstärkt ist. Dabei kann die Membran auf die Stützstruktur auflaminiert werden, oder die Membran 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. [0055] 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. Patentansprüche

   1. Verfahren zum Betrieb einer Luftbefeuchtungsvorrichtung, welche Luftbefeuchtungsvorrichtung (10) eine wasserundurchlässige, wasserdampfdurchlässige hydrophobe Membran (1) umfasst, welche Membran in einem Behälter (11) der Luftbefeuchtungsvorrichtung derart angeordnet ist, dass die Membran auf ihrer einen Seite von vorbeiströmendem Wasser einer Wasserführungsanordnung (3) der Luftbefeuchtungsvorrichtung beaufschlagt wird und die Membran auf ihrer anderen Seite mit einem durch den Behälter führenden Luftkanal (4) der Luftbefeuchtungsvorrichtung in Kontakt ist, derart, dass die andere Seite der Membran von der Luft in dem Luftkanal beaufschlagt wird, wobei 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 und wobei der Faktor X grösser als 5 ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor X grösser als 10, insbesondere grösser als 20 und weiter insbesondere im Bereich von grösser als 20 bis 250 gewählt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassertemperatur des in den Behälter einströmenden Wassers im Bereich von 20 Grad Celsius bis 60 Grad Celsius eingestellt wird, insbesondere im Bereich von 25 Grad Celsius bis 45 Grad Celsius eingestellt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Luftkanal aus der Membran austretenden Wasserdampfmassenstrom durch Beeinflussung der Temperatur des Wassermassenstroms gesteuert wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Luftkanal aus dem Membran austretende Wasserdampfmassenstrom durch Beeinflussung des Faktors X gesteuert wird. 6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des in dem Luftkanal aus der Membran austretenden Wasserdampfmassenstroms sowohl durch Beeinflussung der Wassertemperatur als auch durch Beeinflussung des Faktors X erfolgt und ferner, dass die Beeinflussung auf die eine und andere Weise in Abhängigkeit von der Wassertemperatur des zur Membran fliessenden Wassers erfolgt.
6. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserinhalt der Wasserführungsanordnung (3) kontinuierlich oder diskontinuierlich ergänzt wird, um die durch die Membran verdunstende Wassermenge zu ersetzen.
7. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserführungsanordnung einen Wasserkreislauf umfasst.
8. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserkreislauf einen Wassertank umfasst, insbesondere einen Wassertank mit einer Füllstandsermittlung und insbesondere einen Wassertank mit einem wahlweise aktivierbaren Ablauf zur Abschlämmung von auf dem Tankboden befindlichen Rückständen.
9. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserführungsanordnung mindestens eine Heizeinrichtung für das Wasser umfasst.
10. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung einen Fluid-Fluid-Wärmetauscher umfasst, insbesondere einen Wasser-Wasser-Wärmetauscher (31) umfasst und/oder dass die Heizeinrichtung eine elektrische Wasserheizung (32) umfasst.
11. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung, insbesondere die elektrische Wasserheizung, mindestens teilweise im Wassertank angeordnet ist.
12. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran eine hydrophobe, mikroporöse Membran mit einem nominellen Porendurchmesser im Bereich von 0.05 und 0.25 Mikrometer ist und insbesondere eine hydrophobe, mikroporöse Membran mit einem nominellen Porendurchmesser von 0.1 bis 0.2 Mikrometer ist.
13. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung Mittel zum Einblasen von Luft in den Wasserstrom vor oder beim Eintritt des Wassers in den Behälter aufweist und dass beim Betrieb kontinuierlich oder diskontinuierlich Luft auf der Wasserseite zugeführt wird.
14. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Strömung auf der Luftseite aufweist, insbesondere, dass die Mittel von einer Stützstruktur für die Membran gebildet sind.
15. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit der Membran derart angeordnet wird, dass das Wasser von unten nach oben entgegen der Schwerkraft an der Membran vorbeiströmt.
16. 17. Luftbefeuchtungsvorrichtung (10) umfassend eine wasserundurchlässige, wasserdampfdurchlässige hydrophobe Membran (1), welche Membran in einem Behälter (2) der Luftbefeuchtungsvorrichtung derart angeordnet ist, dass die Membran auf ihrer einen Seite von vorbeiströmendem Wasser einer Wasserführungsanordnung (3) der Luftbefeuchtungsvorrichtung beaufschlagbar ist, wobei die Wasserführungsanordnung mindestens eine steuerbare Wasserpumpe aufweist, und wobei die Membran auf ihrer anderen Seite mit einem Luftkanal (4) in dem Behälter in Kontakt ist, derart, dass die andere Seite der Membran von der Luft in dem Luftkanal beaufschlagbar ist, wobei die Luftbefeuchtungsvorrichtung mindestens einen Sensor am strömungsseitigen Ausgang des Luftkanals aufweist, welcher Sensor zur Messung der Menge von Wasserdampf in dem Luftstrom ausgestaltet ist, und wobei die Luftbefeuchtungseinrichtung eine Steueranordnung aufweist, welche zur Auswertung des Sensorsignals des Sensors zur Ermittlung des den Behälter verlassenden Wasserdampfmassenstroms und zur Steuerung der Wasserpumpe ausgestaltet ist, derart, dass der der an der Membran vorbeiströmende Wassermassenstrom in kg/h um einen Faktor X grösser einstellbar ist als der in dem Luftkanal aus der Membran austretende Wasserdampfmassenstrom in kg/h und wobei der Faktor X grösser als 5 ist.
17. 18. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgestaltet ist, den Faktor X im Bereich von grösser als 10, insbesondere grösser als 20... und insbesondere im Bereich von 20 bis 250 einzustellen.
18. 19. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung eine durch die Steueranordnung steuerbare Heizeinrichtung für das an der Membran vorbeiströmende Wasser aufweist und dass die Steuerung zur Einstellung einer Wassertemperatur des in den Behälter einströmenden Was- sers im Bereich von 20 Grad Celsius bis 60 Grad Celsius ausgestaltet ist, insbesondere zur Einstellung der Wassertemperatur im Bereich von 25 Grad Celsius bis 45 Grad Celsius ausgestaltet ist.
19. 20. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung ausgestaltet ist, um den in dem Luftkanal aus der Membran austretenden Wasserdampfmassenstrom durch Beeinflussung der Temperatur des Wassermassenstroms zu steuern.
20. 21. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgestaltet ist, um den in dem Luftkanal aus dem Membran austretenden Wasserdampfmassenstrom durch Beeinflussung des Faktors X zu steuern.
21. 22. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung zur Steuerung des in dem Luftkanal aus der Membran austretenden Wasserdampfmassenstroms sowohl durch Beeinflussung der Wassertemperatur als auch durch Beeinflussung des Faktors X ausgestaltet ist und ferner dazu ausgestaltet ist, den Grad der Beeinflussung auf die eine und andere Weise in Abhängigkeit von der Wassertemperatur des zur Membran fliessenden Wassers durchzuführen.
22. 23. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wassertemperatursensor vorgesehen ist, mit dem die Temperatur des in den Behälter einfliessenden Wassers ermittelbar ist und dessen Ausgangssignal mit der Steueranordnung verbunden ist.
23. 24. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ergänzung des Wasserinhalts der Wasserführungsanordnung (3) ausgestaltet ist, insbesondere, dass die Steueranordnung ausgestaltet ist, um aufgrund des Sensorsignals die durch die Membran verdunstende Wassermenge zu ersetzen.
24. 25. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserführungsanordnung einen Wasserkreislauf umfasst.
25. 26. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserkreislauf einen Wassertank umfasst, insbesondere, dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung einen Wassertank mit einer Füllstandserkennung umfasst und/oder dass die Luftbefeuchtungsanordnung einen Wassertank mit einem in dessen Boden angeordneten offenbaren und schliessbaren Ablauf umfasst.
26. 27. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung einen Fluid-Fluid-Wärmetauscher umfasst, insbesondere einen Wasser-Wasser-Wärmetauscher umfasst und/oder dass die Heizeinrichtung eine elektrische Wasserheizung umfasst.
27. 28. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung, insbesondere die elektrische Wasserheizung, mindestens teilweise im Wassertank angeordnet ist.
28. 29. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran eine hydrophobe, mikroporöse Membran mit einem nominellen Porendurchmesser im Bereich von 0.05 bis 0.25 Mikrometer und bevorzugt mit einem nominellen Porendurchmesser von 0.1 Mikrometer bis 0.2 Mikrometer ist.
29. 30. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung Mittel zum Einblasen von Luft in den Wasserstrom vor oder beim Eintritt des Wassers in den Behälter aufweist und insbesondere, dass die Steueranordnung zur Steuerung der Mittel zum Einblasen von Luft ausgestaltet und zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Einblasung von Luft auf der Wasserseite ausgestaltet ist.
30. 31. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbefeuchtungsvorrichtung Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Strömung auf der Luftseite aufweist, insbesondere, dass das Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Strömung auf der Luftseite von einer Struktur zur Verstärkung der Membrane gebildet ist.
31. 32. Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit der Membran derart angeordnet ist, dass das Wasser von unten nach oben entgegen der Schwerkraft an der Membran vorbeiströmt.
32. 33. Membrananordnung für eine Luftbefeuchtungsvorrichtung, insbesondere für eine Luftbefeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 32, wobei das Membranmaterial (40) der Membrananordnung ein hydrophobes, mikroporöse Material ist, insbesondere ein Material mit einem nominellen Porendurchmesser im Bereich von 0.05 und 0.25 Mikrometer ist, insbesondere ein Material mit einem nominellen Porendurchmesser von 0.1 bis 0.2 Mikrometer ist, und insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polypropylen (PP) oder Polyurethan (PU) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass 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 die Membran an den Stegen befestigt ist, indem sie mit ihren Randbereichen von dem Kunststoff umgeben ist, oder dass das Membranmaterial mit seinem Rand an der Aussenseite eines Spannrahmens aufliegend an diesem durch Laminierung oder Klebung befestigt ist.
33. 34. Membrananordnung nach Anspruch 33, 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 die Membran verstärkt ist.
34. 35. Membrananordnung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran auf die äussere Stützstruktur auflaminiert ist oder, dass die Membran auf einer äusseren Stützstruktur lose aufliegt.
35. 36. Membranordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei diese eine innere Stützstruktur aufweist, auf welche die Membranflächen mit einem Teil ihrer wasserseitigen Fläche auflaminiert oder aufgeklebt sind.
36. 37. Verfahren zur Herstellung einer Membrananordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei die Rahmenstege über ihren Querschnitt gesehen mindestens teilweise aus einem Kunststoff spritzgegossen werden, wobei die Membran an den Stegen befestigt wird, indem sie mit ihren Randbereichen direkt beim Spritzgiessprozess in die Rahmenstege eingegossen wird.