Projekt 28676/01

Integration eines elektrostatischen Filters in einem Faltwärmeübertrager

Projektträger

ProVentecs GmbH
Andreestr. 13
28215 Bremen
Telefon: 04 21/59 05-2231

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Im Zuge dieses Vorhabens soll ein bereits entwickelter, neuartiger Enthalpie-Wärmeübertrager daraufhin untersucht werden, inwieweit ein Außenluftfilter auf Basis des elektrostatischen Prinzips in den Wärme-übertrager integriert werden kann. Ziel dabei ist es, den Wärmeübertrager so fortzuentwickeln, so dass Filterklassen größer F6 erreicht werden können.
Durch die Vereinigung der beiden Bauelemente Filter und Wärmeübertrager mit jeweils etwa gleich langen Standzeiten kann der Wartungsaufwand minimiert und die Umweltbelastung erheblich reduziert werden. Die Integration des Filters in den Wärmeübertrager bringt daneben noch ein erhebliches Einsparpotential an elektrischer Leistung mit sich, da der Differenzdruck gegenüber den Einzelkomponenten bedeutend reduziert werden kann. Hierdurch können bis zu 20% der Ventilatorleistung eingespart werden.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Vordergrund der Untersuchungen steht zunächst die Entwicklung eines leitfähigen Spezialpapiers zur Herstellung des Filter-Wärmeübertragers. Die elektrische Leitfähigkeit darf dabei die erforderlichen Ei-genschaften des Papiers für den Betrieb des Wärmeübertragers nicht beeinflussen. Auf Basis dieses neuen Mediums werden dann verschiedene Prototypen des Filter-Wärmeübertragers gefertigt.
Auf einem neu zu errichtenden Filterprüfstand sollen dann die Abscheideleistungen der Prototypen unter veränderlichen klimatischen Verhältnissen (Feuchte, Temperatur) vermessen werden. Hierbei sollen neben den filtertechnischen Eigenschaften des Filter-Wärmeübertragers auch der Einfluss der Bestaubung auf den Wärmeübertrager untersucht werden. Hierbei sind insbesondere der Wirkungsgrad des Wärme-übertragers sowie der Einfluss der Staubablagerungen auf die Feuchteübertragung zu beachten.
Ebenfalls geprüft werden soll der Einfluss verschiedener kostengünstiger Einrichtungen zur Ionisierung des Luftmassenstroms auf die Abscheideleistung des Filter-Wärmeübertragers. So sollen vorgeschaltete Ionisierungseinrichtungen mit besonders kleiner Stromaufnahme auf dessen Wirksamkeit untersucht werden.



Ergebnisse und Diskussion

Es wurde im Zuge dieses Forschungsvorhabens ein Prüfstand aufgebaut, mit dem es möglich ist, Filter-wirkungsgrade im Bereich der Feinstaubfilterklasse zu ermitteln. Mit Hilfe dieses Prüfstands ist es zudem möglich, verschiedene Ionisierungseinrichtungen auf deren Effizienz zu untersuchen.
Im Bereich der Ionisierungseinrichtungen zeigten doppelseitige Sprühkämme die besten Ergebnisse. Die Messungen zeigten einen großen Einfluss des Abstandes zwischen Sprühelektrode und Abscheideelekt-rode. Als Optimum erwies sich ein Abstand von ca. 100mm.
Der ermittelte erforderliche Abstand von ca. 100mm zwischen Sprühelektrode und Abscheideelektrode ist technisch nur bedingt umsetzbar, da die Sprühelektrode nur direkt oder mit größeren Abstand vor den Wärmeübertrager platziert werden kann und somit keine gleichmäßige Abscheidung resultierend aus der Tiefe des Wärmeübertragers gewährleistet ist.
Bei einer Umsetzung der Integration des Elektrofilters in den Faltwärmeübertrager muss zudem eine gute Reinigbarkeit des Lüftungsgerätes im Bereich zwischen der Sprühelektrode und dem Wärmeübertrager gegeben sein. Die Versuche zeigten hier relativ starke Verschmutzungen sowohl an dem Gehäuse als auch direkt auf der Sprühelektrode.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Veröffentlichung und Präsentation der Ergebnisse sind bisher aufgrund des derzeitigen Stands der Entwicklung weitestgehend zurückgehalten worden. Der erreichte Filterwirkungsgrad in Bezug auf den Aufwand (Ionisierung, Reinigbarkeit des Gerätes etc.) lässt zurzeit noch keine öffentliche Präsentation zu. Es ist geplant, in einem auf diesem Projekt aufbauenden Forschungsvorhaben das System weiter zu entwickeln und die Ergebnisse dann gemeinsam zu präsentieren.


Fazit

In diesem Forschungsprojekt "Integration eines elektrostatischen Filters in einem Faltwärmeübertrager" konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, den Faltwärmeübertrager technisch so auszustatten, so dass dieser die Funktion eines Filters mit übernimmt. Insbesondere mit einer Weiterentwicklung der Imprägnierung hin zu einer leitfähigen Oberfläche kann damit gezielt nur die Außenluft gereinigt werden. Die erzielten Leitfähigkeiten reichten aus, um den Wärmeübertrager mittels einer an der Masse angeschlossenen Einfassung als Abscheideelektrode zu nutzen. Es besteht jedoch noch weiterer Entwicklungsbedarf im Bereich der Ionisierungseinrichtung, da Versuche mit Hochspannungsquellen kleiner 10kV keine ausreichenden Abscheidungen zeigten. Dieses ist sowohl in Bezug auf die erforderliche elektrische Leistungsaufnahme als auch hinsichtlich der Ozonbildung kritisch zu sehen. Gerade hier ist zu untersuchen, ob gesundheitsgefährdende Mengen an Ozon bei der Filterung ent-stehen.