DE19513943A1 - Air conditioning process - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Raumluftqualität, bei welchem ein Luftstrom zur Grob- und Feinpartikelfilterung durch eine Filteranordnung zwangsgeführt wird, sowie Vorrichtungen nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 16 bis 29 zur Ausführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for improving the indoor air quality which an air flow for coarse and fine particle filtering through a Filter arrangement is positively guided, as well as devices according to the preambles of independent claims 16 to 29 for performing this method.
Aufgrund der sich ständig verschlechternden Umweltbedingungen und der dadurch ansteigenden Empfindlichkeit vieler Menschen auf allergene Substanzen, Schadstoffe etc. ist es wünschenswert, die Luftqualität in Wohn- und Arbeitsräumen zu verbessern und insbesondere die Allergen- und Schadstoffbelastung zu verringern.Because of the constantly deteriorating environmental conditions and the result increasing sensitivity of many people to allergenic substances, Pollutants etc., it is desirable to improve the air quality in living and working spaces to improve and in particular to reduce the allergen and pollutant load.
Zur Aufbereitung von Luft in Wohnräumen werden unter anderem Luftbefeuchter und Luftfilter sowie Ozon-Generatoren eingesetzt. Die bekannten Vorrichtungen weisen jedoch Nachteile auf.Among other things, humidifiers are used to treat air in living rooms and air filters and ozone generators. The known devices however, have disadvantages.
So kann eine Kombination aus Grobpartikelfilter und Feinpartikelfilter die wichtigsten Partikel zunächst hinreichend gut beseitigen. Aus dem Artikel "Filter einer lufttechnischen Anlage als Ökosystem und als Verbreiter von Pilzallergenen", J.H.Elixman, Dustri-Verlag, 1989, ist aber bekannt, daß in solchen Filtern ein Pilzwachstum bis durch den Feinpartikelfilter auftreten kann, so daß schließlich hinter dem Filter wieder Sporen freigesetzt werden. Eine Erneuerung des Feinpartikelfilters in kurzen Abständen würde beträchtliche Kosten verursachen und ein hohes Müllautkommen ergeben, so daß es für den kostengünstigen Betrieb erforderlich ist das Pilzwachstums zu vermeiden.So a combination of coarse particle filter and fine particle filter can remove the most important particles sufficiently well first. From the article "Filter a ventilation system as an ecosystem and as a spreading agent of fungal allergens ", J.H. Elixman, Dustri-Verlag, 1989, but is known to have such a filter Fungal growth can occur through the fine particle filter, so that eventually spores are released behind the filter. A renewal of the Fine particle filters in short intervals would cause considerable costs and result in a high level of waste, making it cost-effective to operate it is necessary to avoid fungal growth.
Zur Geruchsbeseitigung und Keimreduzierung in Luft und Wasser wird mit Korona- Entladungsvorrichtungen, wie z. B. einer Korona-Entladungsröhre, Ozon erzeugt und in die verschmutzte Luft bzw. das verschmutzte Wasser eingeleitet. Bei den Korona- Entladungsröhren handelt es sich um Glasröhren, die eine Innen-Elektrode und eine geerdete Metallgifter-Außenelektrode aufweisen, zwischen welchen eine Spannung von mindestens 1500 V angelegt wird, wobei das Ozon im dadurch ausgelösten Entladungsprozeß gebildet wird. Die gebildete Ozon-Konzentration steigt mit sinkender Luftfeuchtigkeit und sinkendem Luftvolumenstrom. Die Leistung der Röhre muß für den Betrieb bei hoher Luftfeuchtigkeit und maximalem Luftvolumen strom ausreichend ausgelegt sein. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit und/oder geringem Luftvolumenstrom ist nach dem Stand der Technik die Ozonkonzentration dann jeweils unnötig hoch, so daß nicht umgesetztes Ozon freigesetzt wird, welches gesundheitsschädlich wirkt.To eliminate odors and reduce germs in air and water, corona Discharge devices, such as. B. a corona discharge tube, generates ozone and introduced into the polluted air or the polluted water. With the corona Discharge tubes are glass tubes that have an inner electrode and a have grounded metal poison outer electrode, between which a voltage of at least 1500 V is applied, whereby the ozone is thereby released Discharge process is formed. The ozone concentration increases with decreasing humidity and decreasing air volume flow. The performance of the Tube must be used for operation with high humidity and maximum air volume current must be sufficiently designed. At low humidity and / or low Air volume flow is then the ozone concentration according to the prior art in each case unnecessarily high, so that unreacted ozone is released, which harmful to health.
In aufwendigen Anlagen kann durch kontinuierliche Ozon-Messungen nach P.N. Cheremisinoff, R.A. Young, in "Industrial Odor Technology Assessment", Ann Ar bor (1975) die produzierte Ozonmenge geregelt werden.In complex systems, continuous ozone measurements according to P.N. Cheremisinoff, R.A. Young, in Industrial Odor Technology Assessment, Ann Ar bor (1975) regulate the amount of ozone produced.
Eine automatische Regelung der Leistung einer Korona-Entladungsröhre zur Verringerung der Ozon-Bildung erfordert eine aufwendige Ozon-Messung, was aber für Raumverluftverbesserungsgeräte zu aufwendig ist. Es wurde daher im Stand der Technik bei derartigen Raumluftgeräten empfohlen, je nach subjektivem Ozon- Geruch einen manuellen Regler einzustellen. Weil dies jedoch unbefriedigend ist, werden bei Ozonisatoren verschiedene Verfahren zur Beseitigung von überschüs sigem Ozon eingesetzt.An automatic regulation of the output of a corona discharge tube Reducing the formation of ozone requires a complex measurement of ozone, but it does is too expensive for room ventilation improvement devices. It was therefore in the state of the Technology recommended for such room air devices, depending on the subjective ozone Odor to set a manual controller. However, because this is unsatisfactory different methods of eliminating excess are used in ozonizers ozone.
Es sind jedoch noch keine vollständig befriedigenden wirtschaftlichen Lösungen gefunden worden. Gebräuchlich zur Ozonzersetzung sind teure Katalysatoren aus Pd/Al₂O₃, (von der Firma Degussa) oder aus Mischoxid mit MnO₂ (Carulite von der Firma Keller), die aber durch Luftschadstoffe leicht desaktiviert werden können. Weiter wird in Wasserwerken ein aufwendiges Verfahren der thermischen Zersetzung von Ozon bei 300°C eingesetzt. Auch das von G.M.Schwab, G.Hartmann, wird in "Der katalytische Ozonzerfall", Z.phys.Chem.6, 72-82 (1956), als außergewöhnlich aktiv gegen Ozon beschriebene Nickel(III)oxid ist für die Zwecke der Raumluft-Aufbereitung noch nicht wirksam genug, wie eigene Versuche des Anmelders mit gekauftem und selbst präpariertem Nickel(III)oxid zeigten. Die genannten Schwermetall-Materialien würden außerdem ein hohes giftiges Müllaufkommen verursachen.However, they are not yet fully satisfactory economic solutions been found. Expensive catalysts are commonly used for ozone decomposition Pd / Al₂O₃, (from Degussa) or from mixed oxide with MnO₂ (carulite from Company Keller), which can easily be deactivated by air pollutants. Furthermore, a complex process of thermal is used in waterworks Decomposition of ozone used at 300 ° C. Also that of G.M. Schwab, G. Hartmann, is in "The catalytic ozone decay", Z.phys.Chem.6, 72-82 (1956), Nickel (III) oxide described as exceptionally active against ozone is for the Purposes of indoor air treatment are not yet effective enough, like own experiments of the applicant with purchased and self-prepared nickel (III) oxide. The Heavy metal materials mentioned would also be highly toxic Cause waste generation.
Der in jüngerer Zeit entwickelten Kunststoffs noXon ist zwar möglicherweise zur Ozonzersetzung hinreichend wirksam, kann aber nach Hersteller-Angaben in absehbarer Zeit noch nicht als Filter für Luftreinigungsgeräte eingesetzt werden.The recently developed plastic noXon may be used Ozone decomposition is sufficiently effective, but can, according to the manufacturer, in can not be used as a filter for air purification devices in the foreseeable future.
Es ist weiter bekannt, daß Aktivkohle ungiftig ist, gut regeneriert werden kann und zur Zersetzung von Ozon geeignet ist. Versuche des Anmelders haben aber gezeigt, daß die anfangs hohe Aktivität zur Zersetzung von Ozon schnell nachläßt. Dies wird auf die Oxidation der aktiven Zentren auf der Oberfläche der Aktivkohle durch das Ozon zurückgeführt. Die Lebensdauer der Aktivkohle könnte durch Verwendung einer dickeren Schicht verlängert werden. Dies ist aber nur begrenzt sinnvoll, weil die Kosten für den Ventilator, mit dem ein Luftstrom durch die Aktivkohle bewirkt werden kann, und sein Strombedarf entsprechend steigen würden.It is also known that activated carbon is non-toxic, can be regenerated well and is suitable for the decomposition of ozone. Attempts by the applicant have shown, however, that the initially high activity for the decomposition of ozone quickly subsides. this will on the oxidation of the active centers on the surface of the activated carbon by the Ozone returned. The lifespan of the activated carbon could be increased by use a thicker layer can be extended. However, this only makes sense to a limited extent because the cost of the fan that causes air to flow through the activated carbon and its electricity requirements would increase accordingly.
Alle genannten Verfahren zur Ozon-Beseitigung sind aber zu teuer und/oder nicht dauerhaft einsetzbar.However, all of the above-mentioned processes for removing ozone are too expensive and / or not permanently usable.
Nach dem Artikel "Ozone Generation From Oxygen And Air, Discharge Physics And Reaction Mechanisms", in Ozon Sci. & Eng. Vol. 10, S.367-378 (1988), von U.Kogelschatz, B.Eliasson, M.Hirth, werden in Korona-Entladungen neben Ozon auch hohe Konzentrationen an kurzlebigen Radikalen und Ionen gebildet. Es ist bekannt, daß kurzlebige Radikale effektiv zum Abbau von Luftschadstoffen beitragen, vgl. etwa P.Warneck, "Chemistry of the Natural Atmosphere", Academic Press Inc. (1988). Die in Korona-Entladungsröhren gebildeten hohen Konzentrationen bleiben jedoch nur in unmittelbarer Umgebung ihres Entstehungsortes bestehen und können so ihre Wirkung bei herkömmlichen Geräten nicht voll entfalten.According to the article "Ozone Generation From Oxygen And Air, Discharge Physics And Reaction Mechanisms ", in Ozone Sci. & Eng. Vol. 10, pp. 367-378 (1988), by U.Kogelschatz, B.Eliasson, M.Hirth, are in corona discharges alongside ozone high concentrations of short-lived radicals and ions are also formed. It is Known to be short-lived radicals effective for breaking down air pollutants contribute, cf. such as P. Warneck, "Chemistry of the Natural Atmosphere," Academic Press Inc. (1988). The high ones formed in corona discharge tubes However, concentrations only remain in the immediate vicinity of theirs Place of origin exist and can have their effect with conventional devices not fully unfold.
Zur Luftbefeuchtung sind Ultraschallvernebler und Verfahren nach dem Verdampfer- oder Verdunstungsprinzip bekannt. In solchen Luftbefeuchtern können sich Bakterien und Pilze jedoch bedenklich vermehren, was zu einem störenden Geruch, unappetitlichem Aussehen der Befeuchterkomponenten und gesundheitlichen Risiken führt. Als Gegenmittel werden z. T. dem Wasser Pestizide zugesetzt, die aber i.a. selber gesundheitsschädlich und umweltbelastend sind.For air humidification are ultrasonic nebulizers and processes according to Evaporator or evaporation principle known. In such humidifiers bacteria and fungi, however, multiply questionably, which becomes an annoying Odor, unsavory appearance of the humidifier components and health Leads risks. As an antidote z. T. pesticides added to the water, but the i.a. are themselves harmful to health and the environment.
Zur Entkeimung von Luft und Wasser können auch UV-Strahler eingesetzt werden können. Unter UV-Strahler wird hier eine Emissionsquelle verstanden, die im UV-C- Bereich bei einer Wellenlänge um 254 nm Strahlung emittiert. Solche UV-Strahler wirken aber nur in ihrer unmittelbaren Umgebung. In einer anderen Komponente, wie z. B. ein Filter oder Wasser könnte trotzdem mikrobielles Wachstum auftreten. Zur dauerhaften Entkeimung eines Luftreinigungssystemes müßten deshalb mehrere UV-Strahler eingesetzt werden, was z. T. durch die UV-Strahlung zu Materialschäden führen kann und hohe Kosten verursacht. Außerdem ist bekannt, daß die durch UV erzeugten Gen-Defekte in ca. 20 Minuten durch Reparaturmechanismen wieder aufgehoben werden können, so daß die Keime wieder lebensfähig werden. UV- Strahler als alleinige Methode der Entkeimung sind also nicht sinnvoll.UV lamps can also be used to disinfect air and water can. UV emitter is understood here as an emission source which is used in UV-C Range emitted at a wavelength around 254 nm radiation. Such UV lamps but only work in their immediate surroundings. In another component, such as B. a filter or water could still cause microbial growth. For the permanent disinfection of an air purification system, several would have to UV lamps are used, which, for. T. due to UV radiation to material damage can lead and causes high costs. It is also known that UV generated gene defects in about 20 minutes by repair mechanisms can be picked up so that the germs become viable again. UV Spotlights as the sole method of disinfection are therefore not sensible.
Es sind daher Verdampfer entwickelt worden, die bei höheren Temperaturen arbeiten und somit Keime abtöten. Bei diesen Verdampfern ist das prinzipiell vorhandene Problem einer Kalkstaubablagerung im Raum und eine Überfeuchtung des Raumes, die sich in feuchten Wänden auswirkt, besonders ausgeprägt. Dieses Problem der Kalkablagerungen wird bei Verdampfern und Ultraschallverneblern üblicherweise durch teure Ionenaustauscher zur Wasserentkalkung behoben werden.Evaporators have therefore been developed which operate at higher temperatures work and thus kill germs. In principle, with these evaporators existing problem of a lime dust deposit in the room and over-humidification of the room, which has an impact on damp walls, is particularly pronounced. This Lime deposits become a problem with evaporators and ultrasonic nebulizers are usually eliminated by expensive ion exchangers for water decalcification.
Mit der Verbesserung der Luftqualität und der Verwendung von Ozon befassen sich weiter insbesondere die EP 118811, die DE29 34 846, die DE34 05 142, die DE36 20 666, die DE36 37 702, die DE38 12 651, die DE40 15 506, die DE41 30 651, die ebenfalls keine befriedigende Lösung der o.g. Probleme vorsehen.Deal with the improvement of air quality and the use of ozone further in particular EP 118811, DE29 34 846, DE34 05 142, the DE36 20 666, DE36 37 702, DE38 12 651, DE40 15 506, DE41 30 651, the also not a satisfactory solution to the above Provide problems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erhöhung der Raumluftqualität zu schaffen, bei dem insbesondere auf kostengünstige Weise im dauerhaft wartungsarmen Betrieb Partikel, Mikroben und Schadgase ohne Freisetzung von Ozon abgeschieden werden, wobei aber kein Zusatz von Chemikalien erforderlich ist und umweltverträgliche Komponenten verwendet werden können, gleichzeitig eine wahlweise Luft-Befeuchtung vorgesehen werden kann und dennoch das Wachstum von Pilzen und Bakterien im Luftaufbereiter unterbunden wird.The invention has for its object an improved method for increasing to create the indoor air quality, in which in particular in a cost-effective manner permanently low-maintenance operation without particles, microbes and harmful gases Release of ozone are separated, but no addition of Chemicals are required and environmentally friendly components are used an optional air humidification can be provided at the same time can and still the growth of fungi and bacteria in the air conditioner is prevented.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Verbesserung der Raumluftqualität, bei welchem ein Luftstrom zur Grob- und Feinpartikelfilterung durch eine Filteranordnung zwangsgeführt wird, dadurch gelöst, daß vor der Feinpartikelfilterung im Luftströmungsweg eine Korona-Entladung vorgesehen wird, um den der Korona-Entladung ausgesetzten Luftstrom mit Ozon anzureichern, der Luftstrom zur Feinpartikelfilterung durch einen Feinpartikelfilter geführt wird und hinter dem Feinpartikelfilter das im Luftstrom verbliebene Ozon abgereichert wird.This object is achieved in a method for improving the Indoor air quality, in which an air flow for coarse and fine particle filtering is forced through a filter arrangement, solved in that before Fine particle filtering in the air flow path a corona discharge is provided, to enrich the air flow exposed to the corona discharge with ozone, the Air flow for fine particle filtering is passed through a fine particle filter and behind the fine particle filter the ozone remaining in the air flow is depleted.
Erfindungsgemäß wird also die Luft zuerst über die Oberfläche einer Korona- Entladungsröhre geleitet, bevor sie durch den Feinpartikelfilter gelangt und danach das verbliebene Ozon abgereichert wird. Das Ozon entkeimt zunächst die Luft und etwaige Keime im Feinpartikelfilter und wird erst danach zerstört. So kann die Wirkung der Ionen und Radikale im Luftstrom vollständig ausgenutzt werden, was einen Vorteil nicht nur zur Geruchsbeseitigung sondern auch zur effektiveren Entkeimung ergibt. Weiter wird auch das bei der Korona-Entladung entstehende UV- Licht noch zur Luftverbesserung optimal eingesetzt. Die UV-Strahlung wirkt anders als das Ozon vor allem durch die Erzeugung von Gen-Defekten in der Erbsubstanz der Mikroben. Deshalb ist es eine sinnvolle Ergänzung der chemischen Wirkung von Ozon. In dem Feinpartikelfilter wird somit dauerhaft ein Wachstum von Pilzen und Bakterien unterbunden. Deshalb kann der Feinpartikelfilter sehr langlebig, d. h. mit großer Filterkapazität, ausgelegt werden, was Kosten und Aufwand reduziert. Durch die kombinierte Wirkung von Ozon, UV, Ionen und Radikalen kann somit die Ozon- Konzentration niedriger gewählt werden als bei einer vorbekannten Einrichtung nach dem Stand der Technik.According to the invention, the air is therefore first of all over the surface of a corona Discharge tube directed before it passes through the fine particle filter and after the remaining ozone is depleted. The ozone first disinfects the air and any germs in the fine particle filter and is only destroyed afterwards. So it can Effect of ions and radicals in the air flow can be fully exploited what an advantage not only for odor removal but also for more effective Disinfection results. Furthermore, the UV radiation that occurs during corona discharge Light still optimally used for air improvement. The UV radiation works differently than the ozone mainly due to the generation of genetic defects in the genetic material the microbes. That is why it is a useful addition to the chemical effects of Ozone. In the fine particle filter, growth of fungi and Bacteria prevented. Therefore, the fine particle filter can be very durable, i.e. H. With large filter capacity, which reduces costs and effort. By the combined effect of ozone, UV, ions and radicals can thus reduce the ozone Concentration can be chosen lower than at a previously known facility the state of the art.
Die Ausführungsform, wonach der Luftstrom vor der Anreicherung mit Ozon durch einen Grobpartikelfilter hindurchgeführt wird, bewirkt, daß sich das Wartungsintervall sowohl der Korona-Entladeröhre als auch des Feinpartikelfilters verlängert.The embodiment, according to which the air flow through before the enrichment with ozone a coarse particle filter is passed through, causes that Maintenance interval for both the corona discharge tube and the fine particle filter extended.
Mit den Ausführungsformen, wonach die Entladungsleistung der Korona-Entladung veränderbar ist und die Entladungsleistung im Ansprechen auf die Luftfeuchtigkeit und/oder den Luftdurchsatz geregelt wird, wird die Variation der Ozonkonzentration deutlich verringert, so daß auch unter ungünstigen Bedingungen der Ozon-Ausstoß niedrig ist. Zur erfindungsgemäßen Regelung der Entladungsleistung in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit und des Luftvolumenstroms kann das Meßsignal eines Feuchtesensors und die Regelstufe des Ventilators von einem Mikrocontroller zur Steuerung der Korona-Entladungsröhre ausgewertet werden. Je höher die Luftfeuchtigkeit und je größer die Regelstufe des Ventilators ist, desto höher wird von dem Mikrocontroller die Leistung der Korona-Entladungsröhre eingestellt.With the embodiments according to which the discharge power of the corona discharge is changeable and the discharge power in response to the humidity and / or the air flow is regulated, the variation of the ozone concentration significantly reduced, so that even under unfavorable conditions, ozone emissions is low. For regulating the discharge power in accordance with the invention in Depending on the air humidity and the air volume flow, this can Measurement signal from a humidity sensor and the control level of the fan from one Microcontrollers for controlling the corona discharge tube can be evaluated. Each the higher the humidity and the higher the control level of the fan, the more The output of the corona discharge tube is higher by the microcontroller set.
Die Regelung auf die Luftfeuchtigkeit ist besonders vorteilhaft, da sie eine Ozonregelung unter Verwendung eines preiswerten und robusten Luftfeuchtesensors wie eines kapazitiven Feuchtesensors erlaubt anstelle eines teuren und unzuverlässigen Ozonsensors. Dies ermöglicht eine zuverlässige vollautomatische Regelung der Korona-Entladung. Die vorgesehene Pulsbreitenmodulation der Entladungsleistung ist dabei besonders günstig, da die Korona-Entladungsröhre stets im selben Arbeitspunkt, d. h. bei gleicher Elektrodenspannung betrieben werden kann und somit Nichtlinearitäten leicht vermieden werden können. Diese Regelung ist auch einfach und kostengünstig zu realisieren. Um mit der Pulsbreitenmodulation z. B. die halbe Leistung der Korona-Entladungsröhre einzustellen, kann die Spannung periodisch je für eine Dauer von z. B. 10 ms an- und 10 ms ausgeschaltet werden.The regulation on the air humidity is particularly advantageous since it is a Ozone control using an inexpensive and robust humidity sensor like a capacitive humidity sensor instead of an expensive and unreliable ozone sensor. This enables a reliable fully automatic Regulation of the corona discharge. The intended pulse width modulation of the Discharge power is particularly favorable because the corona discharge tube is always there at the same working point, d. H. can be operated with the same electrode voltage and thus nonlinearities can easily be avoided. This scheme is also easy and inexpensive to implement. To with pulse width modulation e.g. B. half the power of the corona discharge tube can adjust the voltage periodically for a period of z. B. 10 ms on and 10 ms off.
Die Ausführungsform, wonach mit einem Schadgassensor die Luftqualität überwacht wird und die Ventilatorleistung geregelt wird, ist besonders vorteilhaft, wenn gleichzeitig ein Feuchtesensor vorgesehen ist und somit die Querempfindlichkeit des Schadgassensors auf Luftfeuchtigkeit kompensiert werden kann. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft in Kombination mit der Luftbefeuchtung, weil in diesem Fall starke Schwankungen der Luftfeuchtigkeit auftreten. Die technische Umsetzung dieser Kompensation in dem vorgeschlagenen Verfahren ist besonders einfach, wenn das Meßsignal des Feuchtesensors für die Regelung der Korona-Entladungsröhre von einer Mikrocontroller-Regelung sowieso ausgewertet wird. Die Verbesserung der Regelung mit dem Schadgassensor bewirkt vorteilhaft, daß das Verfahren zuverlässiger automatisch in Abhängigkeit von der Luftqualität arbeiten kann. Dadurch wird der Ventilator durchschnittlich weniger laufen und damit der Energieverbrauch gesenkt.The embodiment according to which the air quality is monitored with a harmful gas sensor is and the fan power is regulated, is particularly advantageous if at the same time a moisture sensor is provided and thus the cross sensitivity of the Harmful gas sensor can be compensated for air humidity. This solution is particularly advantageous in combination with air humidification, because in this case strong fluctuations in air humidity occur. The technical implementation this compensation in the proposed method is particularly simple if the measurement signal of the humidity sensor for the regulation of the corona discharge tube from a microcontroller control is evaluated anyway. The improvement of Control with the harmful gas sensor advantageously causes the process can work more reliably automatically depending on the air quality. This means that the fan will run less on average and therefore the Reduced energy consumption.
Die Ausführungsform, wonach zur Ozon-Abreicherung der Luftstrom hinter dem Feinpartikelfilter durch einen Aktivkohlefilter geleitet wird, erlaubt eine weitere Verringerung des Ozon-Ausstoßes. Schon mit der durch die erfindungsgemäße Strömungsführung im Vergleich zum Stand der Technik geringere Konzentration des gebildeten Ozons erhöht sich die Lebensdauer der im Aktivkohlefilter eingesetzten Aktivkohle. Dieser vorteilhafte Effekt wird durch die bevorzugte Regelung der Korona-Entladungsleistung wesentlich begünstigt, was sich insbesondere bei trockener Luft und geringem Luftvolumenstrom stark bemerkbar macht. Die Aktivkohle ist zudem im Gegensatz zu den anderen Materialien zur Zersetzung von Ozon, ungiftig, preisgünstig, umweltfreundlich und läßt sich nach dem Auswechseln mit allenfalls geringen Verlusten kostengünstig wieder voll regenerieren, was die Abfallmenge reduziert. Vorteilhaft ist weiter, daß durch den Aktivkohlefilter nicht nur überschüssiges Ozon zersetzt wird, sondern darüberhinaus werden auch restliche Schadgase durch Adsorption aus der Luft eliminiert. The embodiment, according to which the air flow behind the ozone depletion Fine particle filter is passed through an activated carbon filter, allows another Reduction of ozone emissions. Already with the invention Flow control compared to the prior art lower concentration of The ozone formed increases the lifespan of those used in the activated carbon filter Activated carbon. This advantageous effect is due to the preferred regulation of the Corona discharge performance significantly favors, which is particularly the case with dry air and low air volume flow makes it very noticeable. The Activated carbon is also in contrast to the other materials for the decomposition of Ozone, non-toxic, inexpensive, environmentally friendly and can be replaced after replacement Regenerate fully at low cost with any losses, which the Reduced amount of waste. Another advantage is that the activated carbon filter does not only excess ozone is decomposed, but also residual ones Harmful gases eliminated by air adsorption.
Erfindungsgemäß läßt sich die Luft wahlweise auch hygienisch befeuchten. Die bevorzugte Verwendung einer Verdunstermatte oder einer anderen Verdunster anordnung mit großer Oberfläche ergibt eine große Phasengrenzfläche zwischen Luft und Wasser. So kann das Ozon schnell durch Diffusion in das Wasser eindringen. Es entkeimt hier die Befeuchteranordnung nicht nur, sondern setzt durch naßchemische Reaktionen zusammen mit den bei der Korona-Entladung gebildeten Ionen und Radikalen auch wasserlösliche Schadstoffe wie Schwefeldioxid und Stickoxide um, die ebenfalls in das Wasser übergehen und mit dem Restwasser entfernt werden können. Unterstützt wird dieser Vorgang durch die Tatsache, daß chemische Verbindungen aufgrund der Oxidation durch Ozon oder Oxiradikale im allgemeinen besser wasserlöslich werden.According to the invention, the air can optionally be hygienically humidified. The preferred use of an evaporator mat or another evaporator arrangement with a large surface area results in a large phase interface between air and water. In this way, the ozone can penetrate the water quickly by diffusion. It The humidifier arrangement not only disinfects here, but sets with wet chemical ones Reactions together with the ions and formed during the corona discharge Radicals also convert water-soluble pollutants such as sulfur dioxide and nitrogen oxides, which also pass into the water and are removed with the residual water can. This process is supported by the fact that chemical Compounds due to oxidation by ozone or oxiradicals in general become more water soluble.
Durch die Verdunsteranordnung stellt sich im Gegensatz zu Verdampfern und Ultraschallverneblern auch eine angenehme Luftfeuchtigkeit ohne die Gefahr der Überfeuchtung ein. Außerdem ist selbst bei Verwendung von Leitungswasser keine Entkalkung des Wassers nötig, weil die Verdunstermatte gegenüber Kalkabla gerungen sehr robust ist.In contrast to evaporators and Ultrasonic nebulizers also maintain a pleasant level of humidity without the risk of Over-humidification. In addition, even when using tap water there is none Decalcification of the water is necessary because the evaporator mat is compared to limescale wrestled is very robust.
Durch die Ausführung, wonach die Luft im Strömungsweg zusätzlich mit UV-Licht zwischen Korona-Entladung und Feinpartikelfilterung bestrahlt wird, wird der oben beschriebenen Kombinations-Effekt von UV-Licht und Ozon weiter vorteilhaft verstärkt.By executing the air in the flow path with UV light between corona discharge and fine particle filtering, the one above described combination effect of UV light and ozone further advantageous reinforced.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiter durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 16 gelöst.The object of the present invention is further achieved by a device with the Features of independent claim 16 solved.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments are in the dependent subclaims specified.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen dargestellt. In dieser zeigt:The invention is described below, for example, with reference to the drawings shown. In this shows:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Fig. 1 shows a preferred embodiment of the invention
Fig. 2 schematisch eine bevorzugte Anordnung von Komponenten zur Verbesserung der Luftqualität mit Darstellung des Luftströmungswegs und Fig. 2 schematically shows a preferred arrangement of components for improving the air quality with representation of the air flow path and
Fig. 3 eine Querschnitts-Detailansicht der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Korona- Entladungsröhre. Fig. 3 is a cross-sectional detail view of the embodiment shown in Fig. 1 and Fig. 2 corona discharge tube.
In Fig. 1 ist ein bis auf eine Lufteintritts- und eine Austrittsöffnung geschlossenes Luftreinigungs- und Befeuchtungssystem in einem von oben zu öffnenden Blech gehäuse 17 zur Aufstellung in Wohn- und Arbeitsräume gezeigt. In das Luftreinigungssystem wird Raumluft durch ein Eintrittsgitter 1 und einen durch ein Haltegitter 3 in seiner Position gehaltenen Grobpartikelfilter 2 von einem im Inneren des Gerätes angeordneten Ventilator 13 beispielsweise einen Radialventilator ange saugt. Mit Grobpartikelfilter ist in dieser Schrift ein Faserfilter gemeint, der einer der Filterklassen EU1 bis EU5 nach DIN 24185 oder G1 bis G5 nach EN 779 zuzu ordnen ist.In Fig. 1 is closed to an air inlet and an outlet air purification and humidification system in a sheet metal housing 17 to be opened from above for installation in living and working rooms. In the air purification system room air through an inlet grid 1 and a held by a holding grid 3 in position 2 of a coarse particle arranged in the interior of the unit fan 13, for example a centrifugal fan is sucked. In this document, coarse particle filter means a fiber filter that can be assigned to one of the filter classes EU1 to EU5 according to DIN 24185 or G1 to G5 according to EN 779.
Die angesaugte Luft wird an einem beispielsweise im Randbereich des Strömungsweges angeordneten Luftfeuchtesensor 18 und einem Schadgassensor 19 vorbeigeleitet, deren Signale zur Auswertung jeweils an eine zentrale Steuerung 20 über die Verbindungsleitungen 31 bzw. 30 geführt werden.The sucked-in air is directed past an air humidity sensor 18, for example, which is arranged in the edge region of the flow path, and a harmful gas sensor 19 , the signals of which are fed to a central controller 20 via the connecting lines 31 and 30 for evaluation.
Danach wird die Luft mittels eines Luftleitbleches 4 auf eine Korona-Entla dungsröhre 5 geleitet. Das Luftleitblech 4 weist nur eine Öffnung im Bereich der Korona-Entladungsröhre 5 auf, so daß deren Oberfläche mit relativ großer Strömungsgeschwindigkeit umströmt wird. Die Korona-Entladungsröhre 5 weist nach Fig. 2 eine Glasröhre 21 auf, die innen elektrisch leitend z. B. mit Silber beschichtet ist. Außen ist sie von einem Metallgitter 22 z. B. aus Edelstahlgewebe überzogen, das über eine Metallklammer 27 elektrisch geerdet ist.Then the air is passed by means of an air baffle 4 on a corona discharge tube 5 . The air baffle 4 has only one opening in the area of the corona discharge tube 5 , so that the surface of which is flowed around at a relatively high flow rate. The corona discharge tube 5 has, according to FIG. 2, a glass tube 21 , the inside of which is electrically conductive, for. B. is coated with silver. Outside it is from a metal grid 22 z. B. coated from stainless steel mesh, which is electrically grounded via a metal bracket 27 .
Die Glasröhre ist in einem Kunststoffsockel 23 mit einem metallischen Gewindestift 24 befestigt, der einerseits über eine einen von zwei Muttern 25 gehaltenen metallischen Kontaktblechstreifen 26 mit der Innenbeschichtung elektrisch leitend und andererseits mit einer zur vom Mikrocontroller geregelten Leistungsversorgung führenden elektrischen Leitung 32 verbunden ist. Über die Verbindungsleitung 32 wird eine Spannung von beispielsweise über 2000 V gegen Erde angelegt, die für die Korona-Entladung nötig ist.The glass tube is fastened in a plastic base 23 with a metallic threaded pin 24 , which is electrically conductive on the one hand via a metallic contact plate strip 26 held by two nuts 25 and on the other hand is connected to an electrical line 32 leading to the power supply regulated by the microcontroller. Via the connecting line 32 , a voltage of, for example, over 2000 V is applied to earth, which is necessary for the corona discharge.
Hinter der Korona-Entladungsröhre wird Luft an einer UV-Lampe 28, die beispielsweise UV-C-Licht im Bereich um 254 nm emittiert, vorbei durch den Fein partikelfilter 6 gesaugt. Mit Feinpartikelfilter ist in dieser Schrift ein Faserfilter gemeint, der einer der Filterklassen EU5 bis EU17 nach DIN 24185 oder F5 bis F9 nach EN 779 zuzuordnen ist.Behind the corona discharge tube, air is drawn past a UV lamp 28 , which for example emits UV-C light in the range around 254 nm, through the fine particle filter 6 . In this document, fine particle filter means a fiber filter that can be assigned to one of the filter classes EU5 to EU17 according to DIN 24185 or F5 to F9 according to EN 779.
Danach wird die Luft mit einer Verdunstermatte 7 befeuchtet, die als ein im Betrieb in eine mit Wasser 29 gefüllte Wasserwanne 8 eingetauchtes Band ausgebildet ist, das in ständiger Bewegung über eine Walze 9 sowie eine von einem Getriebemotor 11 angetriebene Walze 10 geführt wird. Dabei ist eine Trennwand 12 vorgesehen, so daß der Luftstrom dicht an der Wasseroberfläche in der Wanne 8 geführt wird.The air is then moistened with an evaporator mat 7 , which is designed as a belt immersed in operation in a water pan 8 filled with water 29 , which is guided in constant motion over a roller 9 and a roller 10 driven by a geared motor 11 . A partition 12 is provided so that the air flow is guided close to the water surface in the tub 8 .
Nach dem Durchtritt durch den eingangs bereits erwähnten Ventilator 13 gelangt der Luftstrom über einen beispielsweise trichterförmigen Verbindungskanal 14 in einen Aktivkohlefilter 15, von wo der Luftstrom schließlich durch das Austrittsgitter 16 aus dem Luftreinigungssystem geblasen wird.After passing through the fan 13 already mentioned at the beginning, the air flow passes via an, for example, funnel-shaped connecting channel 14 into an activated carbon filter 15 , from where the air flow is finally blown out of the air cleaning system through the outlet grille 16 .
Mit dieser Vorrichtung erfolgt eine Luftreinigung wie folgt.With this device, air is cleaned as follows.
Die im Luftstrom enthaltenen größeren Schwebstoffe wie Staub etc. werden zunächst im Grobfilter 2 entfernt. Auf diese Weise werden die nachgeordneten Komponenten vor Verschmutzung geschützt. The larger suspended matter such as dust etc. contained in the air flow is first removed in the coarse filter 2 . In this way, the downstream components are protected from contamination.
Mit dem Schadgassensor 19 wird danach ein Maß für die Luftverunreinigung bestimmt und an den Mikrocontroller gegeben, welcher den vom Ventilator 13 bewirkten Luftdurchsatz im Ansprechen auf die Luftverschmutzung regelt. Die vorhandene Querempfindlichkeit einfacher Schadgassensoren auf Luftfeuchtigkeit kann dabei vom Mikrocontroller unter Verwendung des Feuchtesensor-Signals kompensiert werden.With the harmful gas sensor 19 , a measure of the air pollution is then determined and given to the microcontroller, which regulates the air throughput caused by the fan 13 in response to the air pollution. The existing cross sensitivity of simple harmful gas sensors to air humidity can be compensated for by the microcontroller using the humidity sensor signal.
Der Mikrocontroller regelt weiter die Entladungsleistung der Korona-Entladeröhre 5, um die erforderliche Ozon-Menge zu erzeugen. Hierzu wird vorzugsweise vorgesehen, daß die an die Korona-Entladeröhre gelegte Spannung durch Pulsbreitenmodulation im Ansprechen auf die gemessene Luftfeuchtigkeit und/oder die Regelstufe des Ventilators geregelt wird. Je höher die Luftfeuchtigkeit und je höher die Regelstufe des Ventilators ist desto höher desto länger wird die Korona- Entladungsröhre eingeschaltet.The microcontroller further regulates the discharge power of the corona discharge tube 5 in order to generate the required amount of ozone. For this purpose, it is preferably provided that the voltage applied to the corona discharge tube is regulated by pulse width modulation in response to the measured air humidity and / or the control stage of the fan. The higher the air humidity and the higher the control level of the fan, the higher the longer the corona discharge tube is switched on.
Da der Luftstrom mit dem Luftleitblech 4 auf die Korona-Entladeröhre 5 gerichtet wird, erfolgt eine unmittelbare Durchmischung des Gasentladungs-Plasmas mit der aufzubereitenden Raumluft. Dadurch wird eine sofortige Reaktion der besonders aktiven, aber kurzlebigen Ionen und Radikale mit den Luftschadstoffen und eine besonders gründliche Entkeimung gewährleistet.Since the air flow is directed with the air baffle 4 onto the corona discharge tube 5 , the gas discharge plasma is mixed directly with the room air to be treated. This ensures an immediate reaction of the particularly active but short-lived ions and radicals with the air pollutants and a particularly thorough disinfection.
Zudem wird der Luftstrom mit dem UV-Licht bestrahlt, das bei der Entladung entsteht. Da UV-Strahlung anders als das Ozon vor allem durch die Erzeugung von Gen-Defekten in der Erbsubstanz der Mikroben wirkt, ist es eine sinnvolle Ergänzung der chemischen Wirkung von Ozon. Diese Wirkung wird durch die zusätzliche UV-Bestrahlung mit dem UV-Strahler 28 noch weiter begünstigt. In addition, the air flow is irradiated with the UV light that is created during the discharge. Since UV radiation, unlike ozone, works primarily through the generation of genetic defects in the genetic material of the microbes, it is a useful addition to the chemical effects of ozone. This effect is further enhanced by the additional UV radiation with the UV lamp 28 .
In dem nachfolgenden Feinpartikelfilter 6 wird somit dauerhaft ein Wachstum von Pilzen und Bakterien unterbunden. Deshalb kann der Feinpartikelfilter sehr langlebig, d. h. mit großer Filterkapazität, ausgelegt werden, was Kosten und Wartungsaufwand reduziert. Durch die kombinierte Wirkung von Ozon, UV, Ionen und Radikalen kann somit die Ozon-Konzentration niedriger gewählt werden als bei vorbekannten Einrichtungen nach dem Stand der Technik.The subsequent fine particle filter 6 thus permanently prevents the growth of fungi and bacteria. Therefore, the fine particle filter can be designed to be very durable, ie with a large filter capacity, which reduces costs and maintenance. Due to the combined action of ozone, UV, ions and radicals, the ozone concentration can thus be chosen to be lower than in prior art devices.
Hinter dem Feinpartikelfilter 6, der im Gegensatz zum Stand der Technik durch die
Ozon-Begasung aus der Korona-Entladung permanent entkeimt wird, erfolgt in der
Verdunstermatte 7 ein zumindest partielles Auswaschen von Ozon und Schadstoffen
Dies verringert gleichzeitig die Ozon-Konzentration, trägt zur Desinfektion des
Wassers 29 in der Wasserwanne 8 bei, befeuchtet die Raumluft und entfernt auch in
wesentlichem Umfang wasserlösliche Mikropartikel, die noch durch das
Feinpartikelfilter 6 treten konnten, sowie unerwünschte wasserlösliche Spurengase
wie Stickoxide und Schwefeldioxid aus der Luft.Behind the fine particle filter 6 , which, in contrast to the prior art, is permanently sterilized by the gassing of ozone from the corona discharge, at least partial washing out of ozone and pollutants takes place in the evaporator mat 7
This simultaneously reduces the ozone concentration, contributes to the disinfection of the water 29 in the water tub 8 , humidifies the room air and also removes to a significant extent water-soluble microparticles, which could still pass through the fine particle filter 6 , and unwanted water-soluble trace gases such as nitrogen oxides and sulfur dioxide the air.
Durch die in der Verdunstermatte 7 und dem Feinpartikelfilter 6 stattfindenden Reaktionen werden die durch die bevorzugte Regelung der Koronar-Entladung im Ansprechen auf die Luftfeuchtigkeit und Lüfterstufe ohnehin geringen Ozon- Konzentrationen, denen der nachfolgende Aktiv-Kohlefilter 15 ausgesetzt ist, zudem vorteilhaft weiter verringert.Due to the reactions taking place in the evaporator mat 7 and the fine particle filter 6 , the ozone concentrations, which are already low due to the preferred control of the coronary discharge in response to the air humidity and fan level, to which the subsequent active carbon filter 15 is exposed are also advantageously further reduced.
Die Anordnung des Ventilators 13 im Inneren des Gehäuses 17 zwischen Feinpartikelfilter 6 und Aktivkohlefilter 15 bewirkt eine billige und dennoch effektive Geräuschdämmung. Alle genannten Komponenten sind zweck mäßigerweise zum Auswechseln nach oben herausnehmbar. The arrangement of the fan 13 in the interior of the housing 17 between the fine particle filter 6 and the activated carbon filter 15 brings about a cheap but effective noise insulation. All of the components mentioned are expediently removable for replacement upwards.
Die vorstehende Beschreibung dient nur der Erläuterung und es sind Variationen möglich. So kann beispielsweise in einer anderen Ausführung der Ventilator 13 auch in Strömungsrichtung hinter dem Aktivkohlefilter 15 angeordnet sein. Die Anordnung des Ventilators 13 in Strömungsrichtung vor dem Aktivkohlefilter 15 hat jedoch den Vorteil, daß die Ventilatorgeräusche durch die Aktivkohle schallgedämmt werden.The above description is for illustration only and variations are possible. For example, in another embodiment, the fan 13 can also be arranged behind the activated carbon filter 15 in the flow direction. The arrangement of the fan 13 in the flow direction in front of the activated carbon filter 15 has the advantage, however, that the fan noises are soundproofed by the activated carbon.
Es ist einsichtig, daß die Verdunstermatte 7 in einer anderen Ausführung auch fest angebracht sein kann, wobei das Wasser mit einer Pumpe auf den oberen Bereich der Verdunstermatte gepumpt wird, von wo es über die Matte nach unten rieselt.It is obvious that the evaporator mat 7 can also be fixed in another embodiment, the water being pumped by a pump to the upper area of the evaporator mat, from where it trickles down over the mat.
Das in Fig. 1 dargestellte Luftreinigungssystem könnte zudem wahlweise auch ohne Befeuchtung betrieben werden.The air cleaning system shown in Fig. 1 could also optionally be operated without humidification.
Das Verfahren bzw. die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29 könnte auch zur Reinigung von Außenluft eingesetzt werden, wobei die gereinigte und ggf. befeuchtete Luft ebenfalls in den Innenraum abgegeben wird.The method or the device according to one of claims 1 to 29 could also be used for cleaning outside air, whereby the cleaned and possibly humidified air is also released into the interior.
BezugszeichenlisteReference list
1. Eintrittsgitter
2. Grobpartikelfilter
3. Haltegitter
4. Luftleitblech
5. Korona-Entladungsröhre
6. Feinpartikelfilter
7. Verdunstermatte
8. Wasserwanne
9. Walze
10. Walze mit Antrieb
11. Motor für Walzenantrieb
12. Trennwand
13. Ventilator
14. trichterförmiger Verbindungskanal
15. Aktivkohlefilter
16. Austrittsgitter
17. Blechgehäuse
18. Feuchtesensor
19. Schadgassensor
20. Steuerung
21. Glasröhre
22. Metallgitter
23. Kunststoffsockel
24. Gewindestift
25. Mutter
26. Kontaktblechstreifen
27 Klammer
28. UV-Strahler
29. Wasser
30. Verbindungsleitung vom Schadgassensor zur Steuerung
31. Verbindungsleitung vom Feuchtesensor zur Steuerung
32. Verbindungsleitung von der Steuerung zur Korona-Entladungsröhre
33. Verbindungsleitung von der Steuerung zum UV-Strahler
34. Verbindungsleitung von der Steuerung zum Ventilator 1. Entry grille
2. Coarse particle filter
3. Holding grille
4. Air baffle
5. Corona discharge tube
6. Fine particle filter
7. Evaporator mat
8.Water tub
9. roller
10. Roller with drive
11. Motor for roller drive
12. partition
13. Fan
14. funnel-shaped connecting channel
15. Activated carbon filter
16. Exit grille
17. Sheet metal housing
18. Moisture sensor
19. Pollutant gas sensor
20. Control
21. Glass tube
22. Metal grid
23. Plastic base
24. Setscrew
25. mother
26. Contact sheet strips
27 bracket
28. UV lamp
29. Water
30. Connection line from the harmful gas sensor to the control
31. Connection line from the humidity sensor to the control
32. Connection line from the controller to the corona discharge tube
33. Connection line from the controller to the UV lamp
34. Connection line from the control to the fan
Claims (29)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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