Physikalische Grundlagen

Bei der Lufttrocknung wird der Wassergehalt der Luft (absolute Feuchte) verringert. Dies ist auf verschiedene Arten möglich:

a) Kühlung der Luft mit Wasserausscheidung (Unterkühlungsmethode)

b) Absorption des Wassers durch Absorptionsstoffe (Absorptionsmethode)

c) Beimischen von trockenerer Luft!

Bei den Varianten a und b ist der Energieverbrauch und der technische Aufwand sehr hoch.

Bei der solaren Trocknung favorisieren wir das Mischen der Luft, da dies die technisch einfachste Lösung mit dem geringsten Energieaufwand ist.

Verdunstung

Der Wasserentzug erfolgt durch Verdunstung. Verdunstung ist die bei Temperaturen unter dem Siedepunkt stattfindende Art der Verdampfung, die von der Oberfläche einer Flüssigkeit aus erfolgt. Die hierzu aufzubringende Energie wird der Umgebung entzogen. Die Intensität der Verdunstung hängt vom Sättigungsdefizit der Dampfphase sowie Druck, Temperatur und Wärmeaustausch mit der Umgebung ab. Bei benetzten festen Flächen auch von deren Form und Rauhigkeit.

Der Wasserdampfanteil spielt in der Lüftungs- und Klimatechnik eine sehr wichtige Rolle, obwohl die physikalisch größtmögliche Menge Wasserdampf in der Luft – bei den in Frage kommenden Luftzuständen – nur einige Gramm pro kg trockener Luft beträgt.

Absolute Luftfeuchte

Die Ermittlung der absoluten Luftfeuchte in Gramm Wasser je Kubikmeter Luft ermöglicht eine einfache und physikalisch richtige Beurteilung der Trocknungsmöglichkeit und Leistung.

Absolut trockene Luft kommt in der freien Atmosphäre nicht vor. Ein gewisser Anteil an Wasserdampf ist stets in ihr enthalten. Feuchte Luft ist also eine Mischung von trockener Luft und Wasserdampf.

Die dabei notwendigen Luft-Zustandsänderungen lassen sich mit Hilfe der Gasgesetze berechnen und mit Hilfe des hx-Diagramms können die einzelnen Zustandsgrößen eines Luftzustandes grafisch dargestellt und ermittelt werden.

Bei unserem System wird die erforderliche Energie durch solare Energie bereitgestellt. Die Temperaturerhöhung der Umgebungsluft bewirkt ein absinken der relativen Luftfeuchte (Bei gleichbleibender absoluter Luftfeuchte). Das Sättigungsdefizit wird größer und somit steigt die Wasserabgabe des Trocknungsgutes. Der Feuchtegehalt der Trocknungsgutes sinkt bis zum erreichen der Ausgleichsfeuchte.

Die nachfolgende Tabelle zeigt auf, bei welcher Temperatur und relativer Luftfeuchte welche absolute Luftfeuchte vorliegt:

Praktisches Anwendungsbeispiel der Tabelle:

Angenommenes Klima Aussen 12°C., 80 % relative Luftfeuchte = absolute Luftfeuchte 8,5 Gramm Wasser je m3 Luft.

Herrscht in einer mit Schnittholz gefüllten Trockenkammer eine Temperatur von 20°C. und 80 % relative Luftfeuchte, so beträgt die absolute Luftfeuchte 13,9 Gramm Wasser je m3 Luft. Wird diese Luft nun abgesaugt und durch ebenfalls 20°C. warme Prozessluft (Solar um 8 °C. erwärmte Aussenluft) ersetzt, ergibt sich eine Feuchteabfuhr von 5,4 Gramm je m3 ausgetauschter Luft.

Ausgleichsfeuchte und Materialfeuchte am Beispiel Holztrocknung:

Je nach Verwendungszweck ist einen bestimmte Verarbeitungsfeuchte erforderlich. Nachfolgend wird die Abhängigkeit der relativen Luftfeuchte von der Temperatur als eigene Qualität dargestellt. Als Quantität für eine Regelung ist die absolute Luftfeuchte als direkt verwertbarer Wert für eine Regelung nutzbar.

Der Wert für die absolute Luftfeuchte bei 20°C und 60% relativer Luftfeuchte beträgt 10,4 Gramm Wasser je Kubikmeter Luft. Bei diesem Luftzustand gelagertes Holz nimmt 11 % Wasser auf.

Es ist reiner Zufall, daß absolute Luftfeuchte und Materialfeuchte zahlenmäßig in etwa korrelieren.

Bei Freilufttrocknung kann die Feuchte im Holz nur auf ca. 16 - 17 % gesenkt werden. Dies entspricht einer Luftfeuchte von 70 - 80 % bei 22 - 24 °C.

Aufsteigende Feuchte

Sogenannte aufsteigende Feuchte ist aus unserer 10jährigen Erfahrung mit Absolutfeuchte-Regelungen sehr oft eine Fehldiagnose, bzw. hat andere physikalische Ursache, wie

• Defekte Dachentwässerung, oder defekte Grundleitungen. Hier dringt oft über jahre eine geringe Menge an Wasser in die Bodenplatte des Hauses. Im Haus sind dann and den Wänden Feuchteränder sichtbar.
• Taupunktunterschreitung im Bereich des Mauerwerkssockels im Keller. Da hier das Erdreich angrenzt liegt hier auch der kälteste Bereich im Keller. Liegt die Temperatur unter dem Taupunkt, kondensiert hier das in der Raumluft enthaltene Wasser an der Wandoberfläche. Dadurch wird dem Mauerwerk wiederum Energie entzogen und das Mauerwerk wird wieder kälter. Den Effekt von feuchten Wänden kennt man auch aus anderen Bereichen. In Wohnungen mit feuchten Wänden sind die Heizkosten höher als normal. Denn man muss nebem dem Raum, das Mauerwerk (Ziegel, Putz, usw. erwärmen und zusätzlich das hier gebundene Wasser).

Erklärung direkte und diffuse Solarstrahlung:

Das Sonnenlicht auf der Erdoberfläche setzt sich aus einem direkten und einem diffusen Anteil zusammen. Die direkte Strahlung kommt aus der Richtung der Sonne und verursacht scharfe Schattenwürfe von Gegenständen. Die diffuse Strahlung hingegen besitzt keine vorgegebene Richtung. An klaren Tagen überwiegt der Anteil der direkten Strahlung an der Gesamt- oder Globalstrahlung. An stark bewölkten Tagen hingegen (vor allem im Winter) ist die Sonneneinstrahlung nahezu vollkommen diffus. In Deutschland liegt der Anteil der diffusen Sonneneinstrahlung bei ca. 60% und der Anteil der direkten Strahlung bei etwa 40%. Beide Strahlungsarten lassen sich für Solaranlagen nutzen.

Zuletzt aktualisiert am Dienstag, den 21. Februar 2012 um 10:31 Uhr