Luftbefeuchtung in der RLT: Dampf, adiabat oder Ultraschall?

Ein Luftbefeuchter fügt der Luft Feuchte hinzu, um die gewünschte relative Luftfeuchtigkeit zu erreichen (typischerweise 40–60 % nach allgemeinen Komfort- und Gesundheitsempfehlungen; DIN EN 16798-1 gibt konkrete Bereiche je nach Kategorie und Jahreszeit an). Der Befeuchtungswasserstrom ergibt sich aus der Differenz des Wassergehalts: $\dot{m}_w = \dot{m} \cdot (x_2 - x_1)$ [kg/h], wobei $\dot{m}$ der Luftmassenstrom ist. (Eine Größe in kg/h ist ein Wasserstrom, keine Leistung — die elektrische Leistung eines Dampfbefeuchters wird separat in kW angegeben.)

Arten von Befeuchtern und ihre physikalischen Prinzipien

1. Dampfbefeuchter (isotherm)

Fügt der Luft Sattdampf oder überhitzten Dampf hinzu. Die Dampftemperatur ist höher als die Lufttemperatur, was zu einem leichten Anstieg der Lufttemperatur und zu einer Erhöhung der Feuchte führt.

Im Mollier-Diagramm: Der Prozess verläuft nahezu waagerecht ($\Delta ϑ$ klein, $\Delta x$ groß) – isotherme Befeuchtung. Genauer: eine Gerade nach rechts und leicht nach oben.

Vorteile:

• Hygienisch am sichersten – das Wasser wird durch die hohe Temperatur sterilisiert
• Präzise Feuchteregelung
• Funktioniert bis zu niedrigen Zulufttemperaturen

Nachteile:

• Höherer Energieverbrauch (elektrische Beheizung oder Dampf aus dem Dampfnetz)
• Überschüssige Wärmeleistung muss im Sommer kompensiert werden

Bauarten: Elektrodenbefeuchter (Stromdurchgang durch das Wasser), Widerstandsbefeuchter (Heizstab), gasbeheizt, Anschluss an das Dampfnetz.

2. Adiabater Befeuchter (mit Abkühlung der Luft)

Zerstäubt Wasser direkt in die strömende Luft. Die Enthalpie der Luft ändert sich nicht (adiabater Vorgang) – sensible Wärme wird in latente Verdampfungswärme umgewandelt.

Im Mollier-Diagramm: Der Prozess verläuft parallel zu den Enthalpie-Isolinien ($h = \text{konst.}$), schräg nach rechts unten.

Die Luft lässt sich adiabat höchstens bis zur Feuchtkugeltemperatur ($ϑ_{f}$) = 100 % Sättigung befeuchten.

Arten der adiabaten Befeuchtung:

Typ	Prinzip	Hygienerisiko
Sprühkammer (Spray)	Sprühdüsen, direkter Kontakt	Mittel (Legionellenrisiko)
Verdunstermatte (Kontaktbefeuchter)	Luft durch befeuchtete Füllung	Mittel
Ultraschall	Piezowandler bildet ein Aerosol	Höher (Mineralien, Biofilm)
Rotationsbefeuchter (Verdunsterrad)	Luft durch befeuchtetes Rad	Niedriger

Vorteile der adiabaten Befeuchtung:

• Kein Energieverbrauch für die Erwärmung (nur die Pumpe)
• Gleichzeitige Abkühlung der Luft – ideal im Sommer
• Niedrigere Betriebskosten

Nachteile:

• Hoher Hygieneanspruch (Legionellenrisiko, sofern kein entsalztes Wasser verwendet wird)
• Erfordert VE-Wasser oder UV-Desinfektion
• Keine Befeuchtung bis 100 % möglich (praktischer Wirkungsgrad max. 90–95 %)

3. Ultraschallbefeuchter

Ein piezoelektrischer Wandler versetzt die Wasseroberfläche mit 1,6–2 MHz in Schwingung, und es bilden sich Mikrotröpfchen (kalter Nebel, Ø 1–5 μm). Der Luftstrom trägt die Tröpfchen fort, und diese verdunsten.

Achtung: Der Ultraschallbefeuchter überträgt auch die im Wasser gelösten Mineralien in die Luft (z. B. weißer Staub auf Möbeln). VE-Wasser oder UV-Desinfektion erforderlich. Ohne Wasseraufbereitung = Hygienerisiko.

Berechnung des Befeuchtungswasserstroms

Befeuchtungswasserstrom [kg/h]:

$$\dot{m}_w = \dot{V} \cdot \rho \cdot \frac{x_2 - x_1}{1000}$$

wobei:

• $\dot{V}$ = Luftvolumenstrom [m³/h]
• $\rho \approx 1{,}20\ \text{kg/m}^3$ (für 20 °C)
• $x_1$, $x_2$ = Wassergehalt vor und hinter dem Befeuchter [g/kg]

Beispiel: Luftvolumenstrom 5000 m³/h, Eintritt: t = 20 °C, φ = 25 % (Winterzustand nach der Erwärmung), Ziel: φ = 50 %

• $x_1 \approx 3{,}6$ g/kg, $x_2 \approx 7{,}3$ g/kg, $\Delta x = 3{,}7$ g/kg
• $\dot{m}_w = 5000 \cdot 1{,}20 \cdot \dfrac{3{,}7}{1000} =$ 22,2 kg/h

Wann welchen Typ wählen?

Situation	Empfehlung
Krankenhaus, Reinbereich, hohe Hygiene	Dampf (Elektroden- oder Widerstandsbefeuchter)
Büro, Einkaufszentrum	Dampf oder adiabat (mit VE-Wasser)
Industriehalle, große Volumenströme, Sommer	Adiabat (niedrige Betriebskosten)
Zuhause, kleines Volumen	Ultraschall (mit gefiltertem Wasser)
Museum, Archiv, Konservierung	Dampf (präzise Regelung ± 3 %)

Normen und Hygiene

Nach VDI 6022 und DIN EN 16798-3 muss jeder Befeuchter regelmäßig gereinigt und desinfiziert werden. Stehendes Wasser über 25 °C = optimale Bedingungen für Legionellen. Adiabate Systeme müssen bei der Inbetriebnahme einen mikrobiologischen Test bestehen.