Raum mit Wasserdampf erhitzen?

Haus & Garten Heizung & Sanitär
#1

Hallo,

bin gerade dabei eine Dämpfkammer für Schnittholz zu planen.
Ausgangspunkt ist folgender:
Als Kammer wird in Isolier- bzw. Kühlcontainer mit 67m³ Rauminhalt genommen. Laut Hersteller ist der Container dicht.
In diesen Container werden 25m³ Buchenschnittholz gestellt. Zusätzlich zur Beheizung und zur Erzeugung von fast gesättigter Luft soll ein Edelstahlbehälter mit 1000 Litern Wasser (befindet sich im Container, Wasser wird bei darf wieder aufgefüllt) mit Einschraubheizkörpern beheizt werden.
Das Wasser soll verdampfen und dabei ein gesättigtest Klima und hohe Raumtemperatur (mindestens 85 Grad Raumtemperatur) erzeugen.

Jetzt meine Fragen (Bin kein Physiker sondern ein Holzwurm):

  1. Ist sowas überhaupt möglich?
  2. Der Dampfbedarf pro Stunde ist ca. 50-60 kg, wieviel Heizleistung müssen die Einschraubheizkörper haben?
  3. Wieviel Wasser benötige ich bei einer Dämpfzeit von 25 Stunden.
  4. Bekomme ich durch den Dampf die Luft überhaupt erwärmt?!?

Danke für eure Antworten.

Andreas

#2

Hallo Andreas,
ich hätte einen besseren Vorschlag: Ich besorge Dir nasses Buchenholz, auf Wunsch auf 33cm geschnitten, und Du gibst mir Dein trockenes. :wink:

Wofür dämpft man das Holz? Rein interessehaber…

Also, zu Deinen Fragen:

Leider habe ich kein Mollier-Diagramm zu Deiner Temparatur von 85 Grad gefunden. Allerdings ein Berechnungsprogramm.
Das findest Du unter http://www.ib-rauch.de/Beratung/luftfeuchte3.html

Wenn das stimmt, dann hast Du bei 85 Grad und 100% Luftfeuchte 826 Gramm Wasser pro kg Luft in Deiner Kammer.
Wir nehmen jetzt einfach mal an, das Du pro m^3 bei der Temparatur einen kg Luft hast.
(Hier ist nicht berücksichtigt, ob der Wasserdampf mit zur Luft gehört oder nicht!!! Bei meinen Problemen musste ich das nie berücksichtigen)

Du müsstest also 0,826 Liter/m^3 X 67m^3 = 55 Liter Wasser verdampfen.

Ein Liter Wasser hat eine Verdampfungsenthalpie von 2,25MJ/kg. Das sind 0,625 Kwh/kg. Macht bei 55 Litern rund 35KW Heizleistung.

Das heißt, hättest Du eine Heizung von 35 KW Leistung, so wären Deine benötigten 55 Liter Wasser in einer Stunde verdampft. Hätte die Heizung 70KW, so würdest Du das in einer halben Stunde schaffen.

Nicht mit eingerechnet habe ich die Wärmekapazität des Holz und des Wassers. Die kommen noch hinzu, sind aber auf jeden Fall geringer als die berechnete Verdampfungswärme.

Ich hoffe, das ich das verständlich erklärt habe. Sonst frag nach!!!

Mit freundlichen Grüßen,

Achim Meyer

#3

Hallo Achim,

danke für deine Antwort. Ein Problem habe ich jetzt noch, wie lange dauert es, um den Raum von sagen wir 20 Grad mit diesem Dampf und deinen berechneten 35 KW Heizleistung auf 85 Grad zu erwärmen?

Mein Holz ist übrigens auch nass. Mein setzt frisch eingeschnittenes Buchenschnittholz (= Bretter für die Möbelindustrie) hohen Temperaturen aus im einen schönen gleichmäßigen Farbton (rötlich) zu erhalten. Das hohe Raumklima ist nur dafür da, um eine Rissbildung durch schnelles abtrocknen der Holzoberfläche zu verhindern.

Mit freundlichen Grüßen,

Andreas

#4

Hallo nochmal,

Holz hat eine Wärmekapazität von 1,3 KJ/Kg*K
Ein Festmeter trockene Buche wiegt 755kg.
Macht bei 25 Festmetern rund 19 Tonnen Holz.
Der Temperaturunterschied ist 85-20=75 Kelvin.
19.000*75*1,3=1,840.000KJ

1KJ entspricht eine Sekunde lang ein Watt.
Das sind dann 500kwh.

Wenn wir jetzt das Wasser in dem Holz mit 50 Prozent annehmen, dann sind im Holz rund 10 Tonnen Wasser.

Die Wärmekapazität ist 4,18 KJ/Kg*K
Also 10.000Kg*75K*4,18= 3,100.000KJ
Das entspricht 870KWh.

Um das Holz und das Wasser im Holz zu erhitzen brauchst Du also ungefähr 1.370KWh Leistung.
Eine 50KW-Heizung benötigt also etwas über 27 Stunden um auf 85 Grad zu kommen.

Somit muß ich den letzten Absatz meiner ersten Antwort wiederrufen und behaupte das Gegenteil!
Die meiste Energie benötigst Du zum Erhitzen und nicht zum Verdampfen.

Bevor Du sowas baust laß Dir das aber von einem Anderen nachrechnen!!!
Gruß,

Achim

#5

Hallo nochmal,

Holz hat eine Wärmekapazität von 1,3 KJ/Kg*K
Ein Festmeter trockene Buche wiegt 755kg.
Macht bei 25 Festmetern rund 19 Tonnen Holz.
Der Temperaturunterschied ist 85-20=75 Kelvin.
19.000*75*1,3=1,840.000KJ

1KJ entspricht eine Sekunde lang ein Watt.
Das sind dann 500kwh.

Wenn wir jetzt das Wasser in dem Holz mit 50 Prozent annehmen,
dann sind im Holz rund 10 Tonnen Wasser.

Die Wärmekapazität ist 4,18 KJ/Kg*K
Also 10.000Kg*75K*4,18= 3,100.000KJ
Das entspricht 870KWh.

Die Werte sind soweit nachvollziehbar.

Um das Holz und das Wasser im Holz zu erhitzen brauchst Du
also ungefähr 1.370KWh Leistung.
Eine 50KW-Heizung benötigt also etwas über 27 Stunden um auf
85 Grad zu kommen.

Also verhält sich die Zeit proportional zur Heizleistung.
Also wenn ich eine 75 KW Heizung installiere, dann brauche ich nur ca. 18 Stunden.

Was passiert nach diesen 18 Stunden? Wie viel Energie benötige ich, um diese 85 Grad für weitere 20 Stunden zu halten? Ich nehme mal an, dass das keine 75 KWh Strom pro Stunde mehr sind, oder?

Wäre es evtl. sinnvoll eine zusätzliche Raumheizung zu installieren oder macht das keinen Unterschied? Wichtig ist, dass das Raumklima oberhalb von 50 Grad fast gesättigt ist. Sonst besteht Gefahr für das Holz (Risse).

Somit muß ich den letzten Absatz meiner ersten Antwort
wiederrufen und behaupte das Gegenteil!
Die meiste Energie benötigst Du zum Erhitzen und nicht zum
Verdampfen.

Bevor Du sowas baust laß Dir das aber von einem Anderen
nachrechnen!!!
Gruß,

Achim

Hoffe du kannst mir diese Fragen noch beantworten.

Gruß

Andreas

#6

Welche Maße hat der Container genau und wie dick ist die Isolierung? Ich vermute mal das das Sandwitchplatten sind. Also innen und außen Blech und dazwischen Montageschaum.

#7

Welche Maße hat der Container genau und wie dick ist die
Isolierung? Ich vermute mal das das Sandwitchplatten sind.
Also innen und außen Blech und dazwischen Montageschaum.

Hallo,

der Container hat folgende Innenmaße:

Länge 11,58m
Breite 2,38m
Höhe 2,44m

Sandwichelemente mit 120mm Isolierung.

Hoffe das hilft dir weiter?

MfG.

Andreas

#8

Nehmen wir 12m X 2,5m X2,5m
12*2,5*4=120qm
2,5*2,5*2=12,5qm
also rund 130qm Fläche.
Das Material hat in etwa einen U-Wert von 0,35W/qm*K

Das sind dann:
0,35*130qm*75K=3400 Watt bei 75 Grad Temperaturunterschied.

Also nicht die Menge im Vergleich zu den anderen Werten.

Gruß,

Achim

#9

Wie oft soll Deine Anlage denn in Berieb sein? ggf. würde ich eine Holzheizung (Vigas, 40KW)empfehlen. Dadurch senkst Du die Betriebskosten wesentlich.

Ich hätte da auch mal eine Frage:
Bei mir geht es um das Trocknen von Buchenholz für die Heizung.
Habe irgendwo im Netz gelesen, das, wenn man probiert zu schnell zu trocknen, die äußeren Holzfasern sich verschließen und so die Feuchtigkeit im Kern eingeschlossen wird. Ist das Richtig?

Gruß,

Achim

#10

Hallo Achim,

wie oft die Anlage in Betrieb genommen wird, kann ich nicht genau sagen. Wahrscheinlich im Schnitt 3-4 Tage pro Woche.
Holzvergaser ist nicht das Richtige, da ich nur bis auf max. 90° C Vorlauftemperatur komme. Um Wasser zum kochen zu bringen, benötige ich wohl eine Vorlauftemperatur größer 100 ° C. Mit Verlusten usw. sollten es wohl so 110 - 120 ° sein. Will ich sowas mit einer Holzheizung realisieren, wird es 1. teuer und 2. ist eine jährliche TÜV-Abnahme fällig. Sowas wollte ich eigentlich vermeiden.
Wäre es möglich, mit Holz und zusätzlich die „fehlende“ Wärme mit Elektroheizkörpern zu erzeugen?

Zu deiner Frage bezüglich Trocknung von Buche.
Es ist richtig, dass bei zu schneller Trocknung(nennt sich in der Fachsprache zu scharfe Trocknung) die äusseren Randzonen „zu machen“ und keine Wasser von den inneren Zonen mehr durchlassen. Zu scharfe Trockung heisst, dass das Holzfeuchtegleichgewicht zu niedrig ist. Such doch mal im Netz nach Keylwerth-Diagramm. Da findest du mehr Infos.
Ich denke, um Brennholz schnell zu trocknen, brauchst du 1. Eine Temperatur von ca. 50-55 ° C. 2. Ein Holzfeuchtegleichgewicht (ugl) von ca. 10-14. Das entspricht lt. Diagramm einer relativen Luftfeuchte von min. 50 bis max. 70%. 3. Eine Luftbewegung um die feuchte vom Holz weg zu transportieren. Man sagt so ca. 2-3 m pro Sekunde.

Hoffe ich konnte dir ein etwas weiterhelfen. Mit dem Thema Holztrockung lassen sich ganze Bücher füllen.

MfG.

Andreas

#11

Wieso Wasser zum Kochen bringen? Am Anfang hattest Du von 85 Grad gesprochen. Verdampfen wird es auch bei dieser Temperatur schon.
So eine Holzheizung wird mit 3 Bar Betriebsdruck gefahren. Dann kocht es erst bei rund 130 Grad. Dafür müsste man allerdings ein paar Sicherheitsteile überbrücken :wink:
Wieso brauchst Du TÜV für eine Heizung? Ist ja kein Dampfdruckkessel.

Danke für den Tip mit dem Diagramm. Werde die Tage mal genau im Netz nachschauen.

Gruß,

Achim

#12

Hallo,
zu 1)
Ich denke theoretisch ist das möglich. Aber erkundige Dich nach der Isolierung des Containers. Wenn Du pech hast wird die Aussenwand ziemlich heiss. Ich denke eine Isolierung die etwa 5 cm Glasswolle (WLG040) entspricht (u-Wert = 0,8) sollte das
Minimum sein. Schlechte Isolierung = hohe Betriebskosten
2)
Ich würde 40 kW + x installieren. Die 40 kW verdampfen das Wasser und die x kW kompensieren die Wärmeverluste nach aussen.
x kannst Du folgendermassen berechnen:
80 * Oberfläche in qm * u-Wert / 1000 = x in kW.
Bei 5 cm Glaswolle als Isolierung und 150 qm Oberfläche währe x ca. 10 kW. Bei 10 cm Glasswolle nur noch 5kW => Denk mal über die Heizkosten nach. Mit 10 cm Glaswolle würdest du pro 25Stunden Betrieb bei 20 cent pro kWh 25 Euro sparen. Auch wenn Du 500 Euro für eine extra Isolierung ausgibst könnte das sich schon nach einem Monat (20 Betriebstagen a 25 Stunden) bezahlt machen.
Wichtig ist die Sicherheit:
Die Heizung musst unbedingt eine Regelung für die Temperatur erhalten und ein Notaus das über einen Drucksensor gesteuert wird. (Zulässiger Überdruck im Container erfragen!!!) Zusätzlich sollte der Container ein Überdruckventil besitzen, der genug Dampf ablassen kann wenn die Heizung verrückt speilt. Ansonsten baust Du die eine kleine Bombe die dir Dein Haus wegblasen kann.
Am besten einen Fachmann das machen lassen.
3)
Grob geschätzt 100 Liter pro Öffnung des Containers + Verluste durch Undichtigkeiten / Überdruckventil.