DD281754A5 - Verfahren zur luftentfeuchtung von innenraeumen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Luftentfeuchtung von Innenraeumen. Die Erfindung betrifft den Einsatz flaechenverteilter Trockenmittel zur Verhinderung des schaedigenden Einflusz hoher relativer Luftfeuchten sowie Kondensationserscheinungen in Innenraeumen vorzugsweise der Verkehrs- und Transporttechnik. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dasz flaechenverteilte Trockenmittel mit mittelporigen Adsorbentien, die auf oder in einem Traegermaterial gleichmaeszig verteilt sind, verwendet werden. Die Trockenmittel sind geeignet, praktisch die gesamten feuchtegefaehrdeten Innenraeume technischer Systeme auszukleiden. Das Prinzip des Verfahrens beruht auf der Adsorption und Desorption von Wasser durch thermische Wechselbeanspruchungen waehrend des Einsatz- und Lagerungsregimes.{Trockenmittel; Konservierung; Korrosionsschutz; Feuchteschutz}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung Das Verfahren zur Luftentfeuchtung von Innenräumen Ist Insbesondere für technische Erzeugnisse geeignet, die durch häufige Betriebsunterbrechungen der Gefahr von Kondensationserscheinungen sowie über längere Zeiträume dem direkten oder

indirekten Einfluß der relativen Luftfeuchte der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt sind. Hierzu zählen insbesondere die Technik des Transportwesens (Kfz, Flugzeuge) sowie die verschiedensten Arten von technischen Erzeugnissen in Lagerungs- und

Transportbehältern. Insbesondere ist das Verfahren einsetzbar zum Schutz elektrotechnischer, elektronischer, mikro- jnd optoelektronischer sowie

lasertechnischer Ausrüstungen vor allem in Phasen der Unterbrechung des Betriebsregimes.

Charakterisierung des bekannten Standes der Technik Zum Schutz vor direkten Einflüssen von Wasser (Spritzwasser, Regen) werden technische Systeme weitestgehend herme tisiert. In der Regel tritt aber der Fall auf, daß ein erzwungener (durch Temperaturänderungen) oder freier Luftaustausch

(Windkonvektion) zwischen Innenräumen technischer Systeme und der äußeren Atmosphäre besteht, so daß prinzipiell von einer Feuchtegefährdung auszugehen isi. Allgemein bekannte Erscheinungen derartiger Luftaustauschprozesse sind die

Schwitzwasserbildung in Hohlräumen sowie Kondensationserscheinungen auf inneren Oberflächen. Diese Erscheinungen werden insbesondere dann beobachtet, wenn Unterbrechungen im Betriebsregime erfolgen. Typische Beispiele sind das Abstellen von Kfz nach der Fahrt sowie das Stehen von Flugzeugen auf Flugplätzen. Zur Verhütung von Feuchteschäden unter derartigen Bedingungen sind Verfahren der Luftkonditionierung (Belüftung, Beheizen)

bekannt.

Diese Verfahren sind technologisch sehr aufwendig und erfordern einen hohen Energieaufwand. Eine ardere bekannte Methode ist der Einsatz von Trockenmitteln (hauptsächlich Kieselgel). Da aber Kondt nsationserscheinunpen in aller erscer Linie durch rasche Temperaturwechsel auf Oberflächen entstehen, zeigen die

bisherigen Applikationsformen von Trockenmitteln (Beutel, Patrone folgende Nachteile:

1. Die Forderung nach einer hohen Abriebfestigkeit verlangt den Einsatz endlicher Korngrößen (d > 2 mm). Damit wird nur eine relativ kleine äußere Oberfläche geschaffen. Die Diffusion des Wasserdampfes zum Korn erfolgt weitaus schneller, als die Diffusion auf und in dem Korn.

2. Die Applikationsform als Trockenmitte'beutel oder Trockenpatrone läßt keine glei .hmäßige Verteilung in geometrisch komplizierten räumlichen Systemen zu. Durch die zwangsläufig notwendige Schüttung wird die äußere Oberfläche gegenüber dem Einzelkorn weiter verkleinert, die Diffusionsprozesse werden verlangsamt.

3. Auf Grund der Adsorptionscharakteristik der bisher üblich angewandten engporigen Kieselgele (DDR-Produkt, Kieselgel A) ist eine Regeneration (Desorption c'es Wassers) erst oberhalb Temperaturen von 100⁰C möglich. Derartige Kieselgele sättigen sich bereits zu einem erheblichen Teil im Bereich unkritischer rela'iver Luftfeuchten (=£40% r. F.) ab.

Für die praktische Anwendung bedeutet dies, daß die Gleichgewichtseinstellung zwischen Wasseraufnahmekapazität und der angebotenen Feuchte weitaus langsamer erfolgt als die Änderung der relativen Luftfeuchte im System, insbesondere hervorgerufen durch Temperaturschwankungen. Letztendlich resultiert daraus die Forderung, relative Luftfeuchten &x50% im technischen System aufrechtzuerhalten, um Kondensationsprozesse auf Grün», der erwähnten Temperaturschwankungen auszuschließen (Änderung der Temperatur um 10 K entspricht einer Änderung der relativen Luftfeuchte von etwa 40 %). Relative Luftfeuchten unterhalb 50% treten in der Umgebungsatrr Dsphäre relativ selten auf. Deshalb kommt es auf Grund des stets vorhandenen Wasserdampfpartialdruckgefälles zwischen äußerer Umgebung und getrockneten Innenräumen zu einer ständigen Eindiffusion von Wasserdampf, die letztendlich zur Absättigung der eingesetzten Trockenmittel führt. Da die Umgebungsbedingungen praktisch stündlich Schwankungen unterliegen, ist die genaue Vorhersage des Zeitpunktes eines notwendigen Trockenmittelwechsels unmöglich. Ein hoher Kontroll- und Wartungsaufwand ist die Folge. Der zunehmende Anteil hochempfindlicher Ausrüstung zwingt deshalb darzu, effektivere Methoden der Luftentfeuchtung einzuführen, um die Gefährdung der Einsatzbereitschaft und Zuverlässigkeit moderner Technik durch Feuchteeinflüsse weitestgehend zu verhindern.

Praktisch wäre das Problem der Verhinderung von Feuchteeinflüssen auf moderne Technik nur durch ein Abstellen in klimatisierten Hallen bzw. durch Klimatisierung von Transport- oder Lagerungsbehältern zu lösen, was aus ökonomischen und technologischen Gründen kaum realisierbar ist.

Das Ziel der Erfindung ist die Erhaltung der Funktions- und Einsatzbereitschaft technischer Erzeugnisse vorzugsweise in, oder der Verkehrstechnik und Transporttechnik an sich, durch ein Verfahren der Luftentfeuchtung, das keine zusätzlichen Arbeiten bei der Herstellung der Betriebs-, Einsatz- oder Funktionsbereitschaft erfordert.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Anwendung flächenverteilter Trockenmittel und unter Nutzung thermischer Wechselbeanspruchungen während des Einsatz- und Lagerungsregimes, innerhalb feuchtegefährdeter Ausrüstung technischer Systeme derartige Luftfeuchten zu erzielen, die Schäden durch Feuchteeinflüsse über längere Zeiträume und jegliche Kondensationserscheinungen weitestgehend verhindnrn. Gelöst wird die Aufgabe durch die Anwendung fläche ·· /erteilter Trockenmittel, durch die praktisch die gesamten

feuchtegefährdeten Innenräume technisch sr Systeme ausgekleidet werden können. Als Trockenmittel werden mittelporige

Adsorbentien verwendet, die in oder auf ei.iem Trägerr laterial fixiert sind. Aufftillig an mittelporigen Adsorbentien ist ein steiler Anstip-j der Adsorptionsisothermen in Bereich relativer Luftfeuchten von 40-80%. In diesem Boreich haben geringe Veränderungen der relativen Luftfeuchte große Änderungen der Adsorptionskapazität zur Folge. Setzt man den Betrieb technischer Erzeugnisse voraus, so ist dies fast immer mit einer Wärmeentwicklung verbunden. In relativ

abgeschlossenen Sektionen, in denen sich hauptsächlich feuchtogefährdete Ausrüstung befindet, bedeutet eine

Temperaturerhöhung ein Absenken der relativen Luftfeuchte. Auf Gn ·, ,d der großen äußeren Oberflächen des flächenverteilten Adsorptionsmittel stellt sich sehr schnell das entsprechende Adsorp.ionsgleichgewicht ein, das durch eine Abgabe von Wasserdampf aus dem Adsorptionsmittel gekennzeichnet ist. Verbunden mit der Erwärmung ist gleichzeitig eine Volumonausdeh.iung der eingeschlossenen Atmosphäre. Dies bedeutet, bei

nicht vollständiger Hermetisierung, eine Abgabe erwärmter Luft rr.it einem absolut höheren Wasserdampfgehalt an die äußere

Atmosphäre. Diese Wasserdampfdesorption stellt praktisch einen Selbstregenerierungseffekt des flächenverteilten Trockenmittel unter Betriebsbedingungen dar. Bei Verwendung engporiger Trockenmittel (engporige Kieselgele, Zeolithe) sind derartige Desorptionsprozesse erst bei sehr

geringen Luftfeuchten (r. F. s20%) möglich. Derartige Feuchten treten aber bei Erwärmung innerhalb technischer Systeme nur selten auf.

Praktisch genau umgekehrt verlaufen die Prozesse bei Betriebsunterbrechungen, verbunden mit einer Abkühlung im Innern

technischer Systeme.

Vergleichbar mit dem Zyklus „Betrieb-Unterbrechung-Betrieb" ist auf Grund täglicher Temperaturschwankung sowie der Globalstrahlung der Sonne der Zyklus „Tag-Nacht-Tag". Hierbei laufen prinzipiell die gleichen Volumen- und Feuchteaustauschprozesse ab. Somit lassen sich ebenfalls Innenräume

technischer Systeme, die im Freien abgestellt sind, wirksam gegen Feuchteschäden, insbesondere gegen

Kondensationserscheinungen, schützen. Ausführungsbeispiele Einsatz flachenverteilter Trockenmittel In Flugzeugen über einen Zelt-aum von etwa Vi Jahr Die nachstehende Tabelle zaigt den durchschr ulichen Wert der relativon Luftfeuchte in Zeiträumen mit verschiedenartigen Witterungscharakter. Die Auswahl der Geräte uken erfolgte nach geometrischen und strah'ungs ^ysik3lisch Gesichtspunkten. Tabelle

Datum	Lukei	Luke 2	Luke 3	Witterungs
(1987)	rel.	rel.	rel.	charakter
	Feuchte %	Feuchte %	Feuchte %
22.6.	50	53	74	sonnig
24.6.	51	55	58	locker bewölkt
25.6.	48	65	60	locker fr* wölkt
26.6.	85	77	74	Dauerregen
29.6.	74	81	82	zeitweilig Regen
30.6.	47	64	70	sonnig und warm
18.8.	78	82	87	Schauer
20.8.	81	88	74	Regen
21.8.	73	79	76	Nebel
24.8.	82	78	78	Regen, windig
21.9.	74	69	64	leicht bewölkt
24.9.	77	72	67	stark bewölkt
30.9.	75	71	66	leicht bewölkt
1.10.	75	62	67	Frühnebel, bedeckt
2.10.	76	72	67	wechselhaft
5.10.	77	73	67	leicht bewölkt

Durchschnittswerte der relativen Luftfeuchte im Versuchszeitnum '

64 71 73

±11 ±11 ±10

Im Versuchszeitraum konnte lediglich 1 Ausfall an der elektronischen und mikroelektronischon Ausrüstung durch Feuchteeinflüsse nachgewiesen werden.

2. Einsatz flachenverteilter Trockenmittel In Transportbehältern

Transportbehälter zeichnen sich durch relativ gute Hermetjsierung aus. Dies bedeutet, daß ein Luftkonvektlon durch Windeinflüsse von außen vernachlässigbar ist. Luft- und Feuchteaustausch werden durch Volumenausdehnungen und -

kontraktion der eingeschlossenen Luftmenge realisiert.

Berechnete und gemessene Werte (der nachstehenden Tabelle) stellen den absoluten Maximalwert der relativen Luftfeuchte

(r. F.max) je Tag und dessen monatlichen Mittelwert (r. F. max) C¹T.

Tabelle Monat berechnete Werte Meßwerte

r.F.max(%) r.F.max(%) r.F. max(%) r.F.max(%)

69

68

64

63

64

64 57

62 53

62 55

64 67

67 59

72 63

71

Regressionsansatz: r.F. max = 22,55% + 0,52X%

Jan.	64
Febr.	62
März	56
April	55
Mai	56
Juni	56
Juli	54
Aug.	54
Sept.	56
Okt.	6J
Nov.	65
Dez.	65

Korrelationskoeffizient r = 0,82

Die Ergebnisse der Tabelle zeigen deutlich, daß entsprechend den einzelnen Monaten bestimmte Durchschnittswerte der relativen Luftfeuchte auftreten. Die berechneten Werte wurden durch eine Regressionsanalyse auf der Basis der monatlichen Durchschnittswerte einzelner Klimagrößen gewonnen (TGL 27217):

- Temperaturschwankung je Tag T (K)

- Tagesmitteltemperatur T ("C)

- Mittelwert der relativen Luftfeuchte r.F. (%)

- Globalstrahlung der Sonne Q (kJ/cm²)

Durch den Einsatz von flächenverteilten Trockenmittel lassen sich somit abgestellte technische Systeme wirksam vor dem schädigenden Einfluß hoher relativer Luftfeuchten schützen. Eine Vorhersage des Grades der Feuchtegefährdung ist somit auch für andere Klimazonen möglich.

3. Einsatz flächenverteilter Trockenmittel in Innenräumen von Kfz

In der kälteren Jahreszeit stellt das Beschlagen der Innenflächen von Sichtfenstern in Kfz, insbesondere PKW, eine unangenehme Beeinträchtigung der Rundumsicht des Fahrzeugführers dar. Unter besonders ungünstigen Witterungsbedingungen erfolgt sogar das Zufrieren der Sichtfenster auf der Innenseite. Derartige Effekte können durch Anwendung flächenverteilter Trockenmittel weitestgehend verhindert werden. Prinzip hierbei ist das Auskleiden dekorativer Flächen mit flächenverteilten Trockenmitteln. Bisher verwendete Dekorationsstoffe

(Kunstleder) können durch flächenverteilte Trockenmittel in Form von gefüllten Polyurethanschaum ersetzt werden.

Speziell in PKW können dekorativ gestaltete flächenverteilte Trockenmittel zum Auskleiden des Himmels, der Hutablage, der Innenseiten von Türen oder direkt zur Gestaltung von Schonbezügen genutzt werden. Damit erhält man eine relative große Wasserdampfaufnahmekapazität im gesamten Kfz. Mutzt man die Eigenschaften flächenverteilter Trockenmittel beim Betrieb des Kfz wie folgt aus:

- Regenerierung der flächenverteilten Trockenmittel durch Heizung während der Fahrt,

- Lüftung des Kfz vor dem Abstellen des Motors (Austausch der warmen Innenluft hoher absoluter Luftfeuchte mit kühlerer Außenluft geringerer absoluter Luftfeuchte),

- Verschließen der Öffnungen nach außen,

erzielt man während des Absteilens verringerte relative Luftfeuchten im Innern des Kfz. Besonders in den Wintermonaten kann man so ein Einfrieren der Innenseiten der Sichtfenster weitestgehend verhindern.

Bei Beginn der Fahrt ist dann auf Grund der im Innern abgesenkten Luftfeuchte, wie auch der verbleibenden Restkapazität des flächenverteilten Trockenmittels, ein Beschlagen der Sichtfenster weitestgehend ausgeschlossen.

Claims (3)

1. Verfahren zur Luftentfeuchtung von Innenräumen, die natürlich und/oder künstlich erzeugten thermischen Wechselbeanspruchungen ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mittelporige Adsorbentien verwendet werden, die auf oder in einem Trägermaterial gleichmäßig verteilt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximum der Porenradienverteilung zwischen 1,0 und 10nm liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der Adsorbentien vorzugsweise weniger als 100Mm beträgt.