Vergleich der Membrandurchlässigkeit von Enthalpietauschern

Die Permeabilität ist eine der wichtigsten Eigenschaften von Enthalpietauschern. Idealerweise sollte der Tauscher nur Wassermoleküle übertragen.

Wir haben Membranen von zwei etablierten Herstellern testen lassen und deren Permeabilität mit der RECUTECH Membran Metalpic verglichen.

Wie haben die Membranen in einem unabhängigen Test abgeschnitten?


Die Membranen wurden in einem unabhängigen Labor an der Universität für Wissenschaft und Technologie in Prag getestet. Der Test konzentrierte sich auf die Messung der Durchlässigkeit für die Gase CO2, CH4 und N2.

Die Messungen wurden bei 2, 4, 6 und 8 bar auf der Seite des zu prüfenden Gases durchgeführt, der Druck auf der gegenüberliegenden Seite entsprach dem atmosphärischen Standarddruck. Für jeden Membrantyp wurden mindestens 3 Proben getestet.

Die Permeabilität wurde zunächst mit einem Blasenmessgerät gemessen, das die Gaskonzentration nach der Permeation durch die Membran misst. Diese Messmethode ist jedoch nur für Membranen mit höherer Gasdurchlässigkeit geeignet. Wenn bei dieser Messung keine minimale Gaskonzentration festgestellt wird, bedeutet das nicht automatisch, dass kein Gas durch die Membran gelangt ist. Daher wurde die GC-FID-Methode verwendet, um niedrigere Konzentrationen genauer zu messen.

Diese Methode verwendet einen Gaschromatographen zur Messung der Gaskonzentration und ist genauer als die einfache Messung mit einem Blasenmessgerät.

Für die GC-FID-Methode wurde eine Agilent J&W HP-PLOT Q Megabore Chromatographiesäule mit einer Länge von 30 m, einem Innendurchmesser von 0,53 mm und einer stationären Phasenschicht von 40 um verwendet.

Messwerte

 



Gastype

Thickness (µm)CO2CH4N2
Pressure gradient (bar)
246824682468
Permeability (Barrer)
Material No. 1 10575007607797794780478003798481489156906090748881
Material No. 240237177147103,2823934,333,82,94,64,33,06
Metalpic2046,740,440,240,72,812,312,111,993,012,32,12,01

Gauges:
FOCUS GC gas chromatograph with methaniser and flame ionisation detector (FID)
Chromatography column Agilent J&W HP-PLOT Q Megabore

Testergebnisse


Wie man an den Messwerten unschwer erkennen kann, sind die Unterschiede in der Durchlässigkeit der einzelnen Membranen enorm. Bei Probe 1 konnten wir die Gaskonzentration durch einfache Messung mit einem Blasenmessgerät bestimmen, die anderen Membranen mussten aufgrund ihrer geringeren Permeabilität mit einem Chromatographen analysiert werden.

Ist der Enthalpie-Wärmetauscher auch für den Sommerbetrieb geeignet?

Aus den Permeabilitätsergebnissen lässt sich schließen, dass Membran 1 mikroporös ist, während die beiden anderen Membranproben ionenaustauschfähig sind. Wie aus den Messwerten hervorgeht, geht eine relativ große Menge aller getesteten Gase durch die Membran 1, was für den Einsatz dieser Membran in der Klimatechnik definitiv nicht wünschenswert ist. Besser ist es, eine Ionenaustauschermembran zu verwenden, die eine Größenordnung weniger der getesteten Gase durchlässt.

Im Vergleich zu mikroporösen Membranen sind Ionenaustauschermembranen wesentlich vorteilhafter, da sie die Poren nicht mit der Zeit verstopfen, die Membran nicht verschmutzt und der gewünschte Feuchtetransfer nicht verringert wird.

Wie aus den Messdaten weiter hervorgeht, hat die Metalpic-Membran von Recutech eine deutlich geringere Permeabilität für alle getesteten Gase und geht somit aus den Messungen als beste Wahl für die Herstellung von Enthalpieaustauschern hervor.

Was ist die Einzigartigkeit des von RECUTECH angebotenen Enthalpie-Wärmetauschers?

Metalpic


In Recutech-Enthalpietauschern verwenden wir ein einzigartiges Material namens Metalpic. Dieses Material wurde nur für diesen Zweck entwickelt und von Recutech geschaffen. Es handelt sich um ein Sandwichmaterial, bei dem jede Komponente eine klar definierte Funktion hat.

Es besteht aus speziell behandeltem Streckmetall aus Aluminium mit der größtmöglichen offenen Oberfläche. Seine Hauptfunktion besteht darin, eine tragende Struktur für die zweite Komponente zu schaffen, bei der es sich um eine sehr dünne Polymermembran handelt. Warum Aluminium?  Nun, weil dieses Material die Wärme sehr gut leitet und leicht recycelbar ist.

Der zweite Teil des Sandwiches ist die Polymermembran. Ihre Hauptfunktion ist die Übertragung von Feuchtigkeit und sie muss die Dichtheit des resultierenden Materials gewährleisten. Es handelt sich um eine Ionenaustauschermembran, die selektiv durchlässig ist.

Dank der Unterstützung durch das Streckmetall kann die Membran sehr dünn sein, und je dünner die Membran, desto besser ist der Feuchtigkeitstransport. Beide Teile dieses Sandwiches werden durch Laminierung miteinander verbunden. 

Anschließend wird dieses Material bereits als klassische Aluminiumfolie für Wärmetauscher der Serien REK und REC verarbeitet. Dabei müssen die beiden Teile dieses Sandwiches die relative Dehnung von Aluminium beim Dehnen aushalten.

Dank dieser Eigenschaften ist es jedoch möglich, eine Lamelle zu schaffen, die bei der Verformung verstärkt wird und deren Wärmeaustausch- und Feuchtigkeitsaustauschoberfläche vergrößert wird. Durch die Dehnung wird die Membran noch dünner und je dünner sie ist, desto besser ist die Feuchtigkeitsübertragung, wie wir bereits oben geschrieben haben.

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