Überflüssig, kostspielig, unhygienisch – die Liste der Vorurteile ist lang. Und so verwundert es kaum, dass Luftbefeuchtungssysteme noch immer vernachlässigt werden und bei der Planung und Ausführung von Raumlufttechnischen Anlagen (RLT) häufig keine Rolle spielen. Dabei sind die beschriebenen Vorurteile längst widerlegt und der Nutzen einer kontrollierten Raumluftfeuchte liegt auf der Hand. Das gilt für die Technik, noch viel mehr aber für gesundheitliche Aspekte.
Schutz vor Atemwegserkrankungen
Die Luftfeuchtigkeit hat großen Einfluss auf Lebensdauer, Reichweite und Infektiosität von Viren und anderen Krankheitserregern. Bei einer Luftfeuchtigkeit von unter 40 Prozent können virenbeladene Aerosole beispielsweise länger durch den Raum schweben und sich ungestört ausbreiten. Zudem trocknen bei niedriger Luftfeuchtigkeit die Schleimhäute in Mund, Rachen, Nase, Hals und Augen aus, wodurch natürliche Filter- und Reinigungsfunktionen beeinträchtigt werden können. Sehr hohe Luftfeuchten verlängern ebenfalls die Lebensdauer von Viren und Bakterien und begünstigen darüber hinaus die Bildung von Schimmel.
Bei welchen Werten besteht also das geringste Übertragungsrisiko? Wissenschaftlichen Studien zufolge, wie zum Beispiel von der RWTH Aachen aus dem Jahr 2021 (Einfluss der Luftfeuchte auf den Menschen und seine Gesundheit), liegt dieser Bereich bei einer Luftfeuchtigkeit von 40 bis 60 Prozent. In diesem Korridor zeigen die Abwehrmechanismen des Körpers ihre höchste Wirksamkeit und werden zahlreiche Viren innerhalb von wenigen Minuten inaktiviert. Nicht umsonst wurde vom Fachverband Gebäude-Klima e. V. (FGK) daher die Kampagne „Mindestfeuchte 40 Prozent“ ins Leben gerufen. Mit der Kampagne soll das Bewusstsein gestärkt werden, Luftbefeuchtung als integralen Bestandteil der Raumluftqualität zu verstehen.
Auswirkungen auf die Technik
Die Luftfeuchtigkeit spielt aber auch mit Blick auf die Technik eine wesentliche Rolle. So zum Beispiel in IT- und Server-Räumen. Diese Räumlichkeiten werden durchgehend im Umluftbetrieb klimatisiert, wodurch keine Feuchte durch einen Luftwechsel in den Raum eingebracht wird – die absolute Luftfeuchtigkeit in den Räumen reduziert sich also stetig. Dadurch erhöht sich der Oberflächenwiderstand, die statische Aufladung wird verstärkt und es entsteht Spannung. Im ungünstigsten Fall entladen sich die aufgeladenen Teilchen wieder und es kann zu Störungen und Ausfällen der Elektronik kommen.
In bestimmten Branchen ist eine präzise Befeuchtung zudem unerlässlich, um eine gleichbleibende Produktionsqualität zu sichern. Werkstoffe wie Papier, Holz oder Stoff reagieren äußerst sensibel auf Veränderungen in der Luftfeuchtigkeit und können im schlimmsten Fall austrocknen, brechen oder verbiegen. Viele Gründe sprechen daher für eine kontrollierte Luftfeuchtigkeit. Doch welche Befeuchtungstechnologien kommen dafür in Frage?
Befeuchtungstechniken
Für die Luftbefeuchtung werden im Wesentlichen zwei Techniken mit unterschiedlicher Funktionsweise angeboten: Isotherme und adiabate Systeme. Bei isothermen Lösungen wird Wasser auf 100 °C erhitzt und als heißer Dampf beziehungsweise Feuchtigkeit in die Lüftungsanlage oder den Raum abgegeben.
Isotherme Befeuchtungssysteme wie Elektrodendampfbefeuchter oder Widerstandsdampfbefeuchter werden vor allem in RLT-Anlagen mit kleinen Luftvolumenströmen eingesetzt. Denn sie sind kostengünstig in der Anschaffung, haben eine kurze Befeuchtungsstrecke und lassen sich einfach installieren. Demgegenüber stehen adiabate Befeuchtungssysteme, wie zum Beispiel Ultraschallbefeuchter. Hier wird das Wasser nicht verdampft, sondern in feinen Nebel zerstäubt.
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Funktionsweise von Ultraschallbefeuchtern
Ultraschallbefeuchter arbeiten nach dem Prinzip der Ultraschallvernebelung. Das bedeutet: In einem Ultraschallbefeuchter wird mit Hilfe eines Schwingelements elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Durch den Amplitudenwechsel des Schwingelements am Boden des Wassertanks entstehen hohe Druckstöße, durch die kleinste Luftbläschen freigesetzt werden. Die gleichzeitig entstehenden Druckwellen befördern diese Bläschen an die Oberfläche. Nach ca. 10 Amplituden (ca. 6 ms nach Einschalten) haben die Schallwellen eine Wassersäule über dem Schwinger erzeugt. Durch das Zerplatzen der Luftbläschen entstehen an der Oberfläche der Säule dann kleinste Wassertröpfchen mit ca. 0,001 mm Durchmesser, die besonders schnell von der Luft aufgenommen werden.
Ultraschallbefeuchter haben zahlreiche Vorteile: Sie sind langlebig, energieeffizient und stellen sofort die volle Leistung zur Verfügung. Eingesetzt werden Ultraschallbefeuchter beispielsweise in Krankenhäusern und Laboratorien, Druckereien, Technik- und Produktionsräumen sowie Lagerhäusern und Frischetheken. Gleichwohl haben Ultraschallbefeuchter mit hartnäckigen Vorurteilen zu kämpfen, die sich aber allesamt als irreführend entpuppen.
Bild: S-Klima
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Vorurteil 1: Ultraschallbefeuchter sind teuer
Diese Behauptung hat einen wahren Kern. Denn die Investitionskosten von Ultraschallbefeuchter sind höher als bei Dampfbefeuchtern. Übersehen wird aber ein wichtiger Aspekt: Die niedrigen Betriebskosten. Schließlich müssen Ultraschallbefeuchter das Wasser nicht auf 100 °C erhitzen, sondern lediglich mechanisch zerstäuben. Wegen dieser Technik benötigen adiabate Systeme rund 90 Prozent weniger Energie als herkömmliche Dampfbefeuchter mit gleicher Leistung. Gerade in Bereichen, die durchgehend klimatisiert und befeuchtet werden, amortisieren sich Ultraschallbefeuchter wegen der wesentlich geringeren Betriebskosten nach spätestens zwei Jahren. Hinzu kommt die lange Lebensdauer der wesentlichen Bauteile: Die Schwingelemente haben bei Nennleistung eine Mindestlaufzeit von 10 000 Betriebsstunden.
Zu erwähnen ist jedoch der physikalisch bedingte Kühleffekt von Ultraschallbefeuchtern. Um diesen auszugleichen, muss bei adiabaten Systemen die anströmende Luft häufig vorgeheizt werden. Der adiabate Kühleffekt kann aber auch ein Vorteil sein. Im Sommer lässt sich damit beispielsweise ein Teil der Kühlenergie einsparen und in Räumen mit dauerhafter Wärmelast kann der adiabate Kühleffekt die Kühlsysteme unterstützen.
Vorurteil 2: Ultraschallbefeuchter sind unhygienisch
Da Wasser bei Ultraschallbefeuchtern nicht auf 100 °C erhitzt wird, taucht immer wieder das Vorurteil auf, Ultraschallbefeuchter seien unhygienisch. Gutachten, wie zum Beispiel ein Hygienzertifikat des Institute for Hygiene and Microbiology von Dr. Brill und Dr. Steinmann zum Stulz UltraSonic Ultraschallbefeuchter, haben diese Annahme widerlegt. Sie betonen aber auch, dass beim Betrieb der Anlage auf bestimmte Aspekte geachtet werden muss. Bevor das Wasser in den Befeuchter gelangt, muss es entmineralisiert werden. Denn dadurch werden nicht nur Ablagerungen von Mineralstoffen und Salzen verhindert. Auch die Abnutzung des Schwingelements sowie der Wartungsaufwand wird reduziert. Darüber hinaus darf das Wasser nicht zu lange im Befeuchter stehen und der Wassertank muss in regelmäßigen Abständen sowie bei längerem Stillstand automatisch entleert werden.
Für einen hygienischen Betrieb ist darüber hinaus die fachgerechte Installation und Wartung der Anlage nach der Richtlinie VDI 6022 erforderlich. Dabei muss das gesamte System mit seinen unterschiedlichen Komponenten und Versorgungsleitungen in den Blick genommen werden. Adiabate und isotherme Systeme unterscheiden sich hierin übrigens nicht. So besteht bei beiden Systemen die Gefahr, dass abgetötete Keime in die luftführenden Systeme gelangen und dort als Biomasse eine Nahrungsquelle für durch die Außenluft eingeführte Bakterien und Pilze bilden. Umso wichtiger ist daher die professionelle Planung, Inbetriebnahme und Wartung durch geschultes Fachpersonal.
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Einfache Nachrüstung
Ultraschallbefeuchter werden mit 48 V betrieben. Um die Spannungsversorgung von 230 V auf die benötigten 48 V zu reduzieren, sind Transformatoren erforderlich. Zudem müssen Steuerplatinen, Schütze sowie kleinere elektrische Komponenten verbaut werden. Die meisten Hersteller integrieren all diese Bauteile unmittelbar in die Ultraschallgeräte. Manche Anwender verunsichert dieser Ansatz jedoch, da stromführende Komponenten in unmittelbarer Nähe zu wasserführenden Bauteilen liegen. Zudem werden die Geräte dadurch größer und sperriger. Nachteilig kann sich dieser Ansatz auch auf die Wartung und Reinigung auswirken, schließlich müssen die Geräte dafür erst aufwändig auseinandergebaut werden.
Einen anderen Weg geht der Hersteller Stulz. Er hat sich dafür entschieden, die Ultraschallbefeuchter der UltraSonic-Serie klein zu halten und die Ansteuerung in einem externen Schaltschrank zu verbauen. Stulz hat sowohl fertige Schaltschränke als auch Zubehörsets im Programm, bei denen die Komponenten einzeln verfügbar sind. Damit wird das UltraSonic-System auch für Nachrüstungen interessant, die aus Platzgründen andernfalls nur schwer zu realisieren wären.
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Individuelle Lösungen für individuelle Anforderungen
Um spezifischen Anforderungen gerecht zu werden, entwickelt Stulz auch individuelle Lösungen. Aus Platzgründen können Schaltschränke beispielsweise nicht immer sinnvoll neben den Befeuchtern angebracht werden. Der Hersteller hat daher einen Mehrfachschrank konstruiert, der über einezentrale Master/Slave-Regelung bis zu sechs Ultraschallbefeuchter gleichzeitig ansteuern kann.
Bei manchen Projekten können die Schaltschränke aus Platzmangel zudem nur im Freien aufgestellt werden. Eigens für diesen Zweck wurde der Mehrfachschaltschrank um eine Variante mit Schutzklasse IP55 erweitert, die sowohl für die Innen- als auch für die Außenaufstellung geeignet ist. Beide Ausführungen gehören mittlerweile zum festen Stulz-Programm und unterstützen mehr Flexibilität bei der Planung größerer Projekte.
Fazit
Welches System letztendlich zum Einsatz kommen soll, ist abhängig von den Einsatzszenarien und den spezifischen Anforderungen. Ingenieurbüros, Fachfirmen und Endnutzer sollten daher immer den Kontakt mit dem Anbieter suchen und gemeinsam die passende Lösung für den jeweiligen Anwendungsbereich konzipieren. Eines aber ist klar: Mit der richtigen Befeuchtungslösung lassen sich viele Probleme von Anfang an vermeiden.
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S-Klima / Supply
