CN110848830A - 用于改善室内空气的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善室内空气质量的装置，包括：竖直保持装置(2)，该竖直保持装置(2)上设置有至少两个载体组(30、31)，每个载体组具有多个在垂直方向上彼此上下布置的平面载体(3)，其中，i)每个载体(3)都具有上载体面(4)和相对的下表面(6)，所述上载体面(4)上设置有苔藓层(5)，其中，所述上载体面(4)水平定向或在垂直方向上倾斜至多45°，ii)在每个载体组(30、31)内，相邻的平面载体(3)在垂直方向上彼此间隔开，使得平面载体(3)的苔藓层(5)与位于其上方的平面载体的下表面(6)之间留有自由间隙(7)，并且iii)两个载体组(30、31)在水平方向上彼此间隔开，和/或两个载体组(30、31)的载体(3)在垂直方向上彼此错开，从而于第一载体组(30)和第二载体组(31)之间在垂直方向上形成通道(16)；以及b)加湿装置(14)，其具有至少一个雾化器(15)，所述雾化器(15)布置和设置成使得来自所述至少一个雾化器(15)的雾化水可以最后落到所述通道(16)。

Description

用于改善室内空气的装置
技术领域
本发明涉及一种用于改善室内空气质量的装置，特别是用于减少粉尘等污染物，同时改善室内气候的装置。
发明背景
空气污染物对人类健康的影响不能仅考虑室外空气的质量。我们在封闭的房间里待的时间要超过我们人生的80-90％的时间，这使室内空气质量成为评价空气污染物对人类健康影响的决定性因素。
减少室内污染物，同时改善室内气候是必要的，特别是在污染物含量高、空气极度干燥的季节。室内不仅受到外界空气污染物的污染，还受到来自建筑材料和家具的有机污染物的污染。
为了减少室内污染物，人们尝试使用垂直绿化系统，也称为“绿墙”、植物墙或“苔藓墙”。
例如，KR 100858993 B1公开了一种包含苔藓的室内绿化系统。US 20130118070A1描述了一种用于净化空气的具有绿植的模块化系统。
利用现有技术中已知的设备，在相对较高的付出下才有可能且有限的实现对室内空气质量的有效改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效减少室内污染物，同时改善室内气候的装置。
为达到上述目的，本发明提供了一种改善室内空气质量的装置，包括：
a)竖直保持装置，其上设置有至少两个载体组，每个载体组具有多个沿垂直方向彼此上下布置的平面载体，其中：
i)每个载体均具有上载体面和相对的下表面，该上载体面上设置有苔藓层，其中，所述上载体面水平定向或在垂直方向上倾斜最多45°，
ii)在每个载体组中，相邻的平面载体在垂直方向上彼此间隔开，使得平面载体的苔藓层与位于其上方的平面载体的下表面之间保持有自由间隙，并且
iii)所述两个载体组在水平方向上彼此间隔开和/或所述两个载体组的载体在垂直方向上彼此错开，从而第一载体组和第二载体组之间在垂直方向上形成通道，以及
b)加湿装置，其具有至少一个雾化器，雾化器的布置和设置使得来自至少一个雾化器的雾化水可以最后落到所述通道中。
本发明的装置能够净化室内空气，还可以特别是通过调节空气湿度来改善室内气候，从而起到生态技术空气调节系统的作用。这不仅可以减少污染物，而且可以预防“病态建筑”综合症。
同时，本发明的装置还可以作为室内设计的设计对象。使空气湿润和净化的苔藓层可用于依据个人品味设计苔藓景观。
本发明的装置消除了细尘和其他及有机空气污染物。由各种来源释放的挥发性有机化合物经常在室内产生，这些来源包括新应用的材料，如地板和地毯粘合剂、家具、漆器、油漆和其他涂料。污染物可以从绝缘材料、害虫防治材料和清洁剂中散发出来。这些污染物被苔藓可靠地结合和降解。除了细尘，空气中的花粉和细菌也可以固定在苔藓表面。
室内空气通常过于干燥，特别是在供暖季节，会降低人的幸福感。空气湿度可以调节，例如，通过使用本发明的装置中的传感器控制优化。本发明的装置使各自房间空气得到了循环，这也有助于提高幸福感。
本发明的装置可以产生天然的、类似森林中的大气。与纯技术性的加湿器/空调装置不同，活苔藓提供了一种宜人的、类似森林中空气的气氛。由光合二氧化碳呼吸作用引起的氧气的产生是室内的人额外的收益。
该装置可以单独布置，例如作为房间的间隔物，也可以布置在墙上或其类似物上。此外，本发明的多个装置可以模块化地组装成更大的单元。
本发明的装置还可以设计为“智能家居”中的组件。为此，可提供传感器、接口、发送和接收装置等，通过这些装置可将本发明的装置集成到相应的系统中(“智能家居”连接)。
本发明装置的设计使得苔藓表面特别容易接触污染空气和光线。本发明的装置省去了植物盆栽或其类似物，并在基本水平或倾斜的载体上设置苔藓层。载体可以被待清洁空气吹扫，由此，例如细尘颗粒因流动可以被沉积在苔藓层上，因此可以从空气中去除。除了更好地为苔藓层提供要清洁的空气外，本发明的装置还能够提供充足的光照。虽然苔藓能在相对较低的光照条件下生长，但是，充足的光辐射对苔藓是至关重要的。基于对“光照”方面的设计，即使没有额外的光源，光照通常也是足够的。但是，如果需要，也可以提供额外的光源。
该装置包括至少两组在垂直方向上彼此上下布置的载体，所述载体上覆盖有苔藓层。所述载体组相对于彼此布置成使得在所述第一载体组和所述第二载体组之间在垂直方向上形成通道。所述通道可以沿垂直方向围绕载体的前侧直线或蜿蜒延伸。例如，第一载体组在水平方向上与第二载体组的间隔设置，可以形成所述通道。替代性地或额外地，还可以由两个载体组的载体在垂直方向上彼此错开来形成所述通道。所述通道可以布置在所述载体组之间的中心位置处，或者，例如对于具有不同尺寸的载体，所述通道也可以偏移到一侧。所述通道用于将水分配给各个载体，所述水通过至少一个雾化器被雾化并在该通道中耗尽。水的雾化通过蒸发冷却引起局部冷却，由此产生的温差提供了通过通道的空气流，并将小水滴分配给载体。所述至少一个雾化器可以布置在本发明装置的上部，并且例如通过超声或高压泵产生雾化喷雾。最小的水滴约为19-70μm，蒸发后不会在空气中形成较大的水滴。通过分布在苔藓上的雾化喷雾形成有利的室内气候。
“改善空气质量”在本发明中被理解为是指降低至少一种空气污染物(如细尘)的空气浓度。
本发明所说的“平面载体”是指基本上是在二维空间延伸的载体，而在第三维上延伸相对较少。在本发明的上下文中，平面载体最好是刚性且坚固的，并且形成可设置苔藓层的表面。这并不排除载体或其表面不平坦，例如，具有弯曲或曲线形状。
上载体面“沿垂直方向倾斜”的表述是指载体围绕其纵轴倾斜，使上苔藓表面最好指向污染源的方向或污染空气的预期流动方向。
“相邻载体在垂直方向上彼此间隔开，以便载体的苔藓层与位于其上的载体的下表面之间保持自由间隙”的表述是指相邻载体(即直接位于彼此上下的载体)之间间隔开，使得一个载体的苔藓层和位于其上的载体的下表面之间留有自由间隙(即不被苔藓占据的间隙)，空气可以在下面的苔藓层上方自由流动，并且有足够的光可以到达苔藓层。关于载体的术语“位于彼此上下”包括载体相互之间的水平偏移，例如，楼梯状偏移。然而，在本发明的上下文中，当载体位于彼此上下且基本上没有水平偏移时，则优选。
本发明的装置优选设计成使得所述保持装置和/或所述载体能够同时容纳用于供水和分配水的装置，例如管线和雾化器。优选地，所述装置例如在其下部包括用于收集和储存通过至少一个雾化器已被雾化或要被雾化的水的收集容器。优选的，水可以通过泵和管道以这种方式循环利用，其中损失的水可以自动或手动添加到苔藓层或室内空气中。可选地，可以将过滤器集成到回路中，该过滤器还可以结合细尘。
每个苔藓层还可以配备湿度传感器，其信号通过有线或无线网络(例如物联网)路由到加湿装置。这样，苔藓层的湿度就适于各自的情况，并且可以调节室内气候。
至于苔藓层，有适合室内的苔藓类型，如白发藓属(Leucobryum)。
在本发明装置的优选实施例中，平面载体的横截面是弯曲的，例如，呈S形。此处的“S形”是指大体上轻微的S形，其中优选所述载体定向成使其前部形成槽，该槽位于污染空气源或主气流方向，而后部向上隆起。通过这种方式，所述载体被有利地设计成能够有效地沉积例如通过对流或旋流方式流过所述自由间隙和所述载体上方的气流中存在的污染物。然而，将所述载体设计成其他形状也是可行的。此外，所述载体优选至少在其前、后侧具有抬高的壁，这样在优选实施方案中，所述载体呈槽形或杯形。
所述载体可至多倾斜45°，使苔藓表面更朝向受污染空气源。但是，优选倾斜角≤40°、≤30°、≤20°、≤15°或≤10°。
在本发明装置的优选实施例中，所述自由间隙在垂直方向上的平均净高H为15-50cm，优选20-45cm，更优选20-40cm，尤其优选25-35cm。所述间隙的高度选择成使要清洁的空气最不受阻碍和最佳地进入苔藓层，并且可以供给苔藓层充足的自然光，而无需人工照明。
优选地，所述通道的宽度选择成使得雾化器产生的雾化喷雾可以尽可能地分布在具有所有载体的装置的整个高度上。例如，所述通道的宽度可以是5-15cm，优选5-10cm。
优选地，所述平面载体由适合的塑料制成，但也可以由例如不锈钢组成。塑料优选再生塑料或易回收塑料。
所述苔藓层可以直接或间接地设置在所述上载体面上。苔藓层可以直接设置在适合的例如多孔载体材料的上载体面上。然而，优选地在上载体面和苔藓层之间设置基质层和无纺布层。基质层优选直接布置在上载体面上，无纺布层直接布置在基质层上和苔藓层下。所述无纺布层优选地设计成使苔藓的细胞线状体(cell threads)(假根)能够突出所述无纺布层并找到载体。此外，优选所述基质层具有最大可能的保水能力。优选地，所述基质层由有机材料(例如，椰棕)、矿物材料(例如，粘土颗粒)或生物塑料制成，所述生物塑料的耐用时间要尽可能的长，但需具有生物相容性。
在本发明的装置中，除苔藓外，优选不使用维管植物。因此，在本发明的装置中，不需要在苔藓层中额外布置维管植物。
特别优选地，所述平面载体易拆卸地连接到所述保持装置，以便可以单独地拆下所述载体。为此，例如，可以设置快速释放装置，例如卡口锁(bayonet lock)等。这样，如果需要，可以很容易地移除和更换具有苔藓层的单个载体。
在本发明装置的又一优选实施例中，所述保持装置设计成使得平面载体之间的距离相对于彼此能够进行调整。为此，可以在保持装置上的特定网格中设置固定装置，借助所述固定装置，可以将载体固定到保持装置上。这样，可以对例如载体数量和载体间距进行调整以适应各自的使用位置或各自的使用情况。当然，在安装之后，仍然可以通过这种方法进行调整。
在本发明装置的再一优选实施例中，所述保持装置上还设有照明装置，借助于所述照明装置可以在所述载体上对所述苔藓层进行照射。优选地，所述照明装置包括发射出尤其是适于所使用的苔藓的光的LED。
更优选地，所述装置还包括用于循环室内空气的装置。空气循环装置的布置和设计使得在其运行期间，室内空气通过所述载体上的苔藓层。例如，所述空气循环装置(例如，风扇)可布置在所述装置的下部，如水收集容器内，其在此吸入室内空气，吸入的室内空气例如通过设置在装置一侧的管道输送至设置在装置上部的流出口。所述流出口的出口角度可以调整，从而可以在房间内产生最佳的循环空气流动。所述空气循环装置操作产生的气流还可以确保室内空气更好的循环。
优选地，所述空气循环装置包括具有空气过滤器的空气过滤器单元，其中，所述空气过滤器单元的布置和设计使得在所述空气循环装置运行期间，室内空气通过所述载体上的苔藓层并通过所述空气过滤器。优选地，所述空气过滤器为微粒过滤器，优选其对于0.1至0.3μm的颗粒具有至少99.95％的总分离度，例如，根据欧盟标准EN 1822-1:2009，过滤等级为H13或H14的HEPA过滤器。这样，室内空气不仅可以通过苔藓层进行清洁和更新，而且还可以通过所述空气过滤器去除花粉、微生物、灰尘等颗粒。
除所述空气过滤器外，所述空气过滤器单元还可包括例如UV灯，其可以利用紫外光杀死诸如细菌、病毒和孢子等微生物。所述UV灯还可以防止所述空气过滤器滋长微生物。此外，所述空气过滤器单元还可以具有活性炭过滤器、离子发生器(ionizer)和/或臭氧发生器。
本发明还涉及一种布置结构，该布置结构包括至少两个，但优选多个，如上文所述的根据本发明的装置。优选地，所述布置结构包括多个本发明的装置，该些装置可以以模块化方式组合成空气净化系统。本发明提供的布置结构作为一项生态系统服务能够减少室内空气中污染物的含量。
此外，本发明还涉及将本发明的装置或将本发明的布置结构用于改善室内空气质量的应用，优选用于降低细尘颗粒的空气浓度。为此，根据本发明的装置或根据本发明的布置结构，可以设置在室内，独立设置或设置在墙上，或悬挂起来等，以便周围的空气可以流过载体上的苔藓层，空气污染物可以被苔藓层最佳地结合并从空气中去除。
附图说明
下面将参照附图对本发明作详细描述，但此描述仅出于说明性目的。
图1为一实施例中本发明装置的简化侧视图；
图2为另一实施例中本发明装置的简化侧视图；
图3为另一实施例中本发明装置的简化侧视图；
图4为另一实施例中本发明装置的简化侧视图；
图5为图1所示的实施例中本发明装置的简化空间视图；
图6为一实施例中本发明装置的载体的简化剖视图；
图7为一实施例中本发明装置的简化正视图。
具体实施方式
图1为一实施例中本发明装置1的简化侧视图，此处所示的实施例包括用于两个载体组30、31的架式的保持装置2，每个载体组具有六个沿垂直方向彼此上下布置的平面载体3，所述平面载体的横截面呈S形，并且沿基本水平的方向定向。保持装置2可由例如不锈钢或优质塑料组成。每个平面载体3都构造成细长型并在垂直于纸张平面的平面上沿纵向延伸。载体3通过快速释放装置(未详细示出)与保持装置2的垂直部分连接。第一载体组30的载体3相对于第二载体组31的载体3在垂直方向上错开布置。在每个载体3的上载体面4上设置有苔藓层5，在苔藓层5和上载体面4之间设置有无纺布层8和基质层9(图1未示出)(见图5)。装置1可例如在室内自由布置。第一载体组30和第二载体组31彼此相对地设置在保持装置2上，使得第一载体组30的载体3的前侧10朝向第二载体组31的载体3的前侧10。载体3在垂直方向彼此间隔开，形成高度H的自由间隙7，空气可以通过所述间隙7自由流动。此外，载体组30、31彼此水平间隔开，以便在它们之间形成垂直延伸的通道16。由于载体3的横截面呈S形，就形成了凹陷或槽12和隆起13。因此，流过载体3上方的空气中的污染物(特别是细尘)在苔藓层5上的沉积得到了改善。载体3的壁在前侧10、11处抬高，因此载体3的横截面大体呈U形。装置1具有用于湿润苔藓层5的加湿装置14。图中仅示意性地示出了加湿装置14，其可包括管17，该些管17可例如容置在保持装置2的支架中或固定在保持装置2上。管17本身也可构成保持装置2的一部分，例如载体3的支架。管17可部分穿孔并适用于输送水。然而，在图中所示的实施例中，至少一个雾化器15布置在装置1的上部，即，在两个载体组30、31的载体3上方，借助于该雾化器水可以雾化成喷雾。然后，小水滴可沿通道16和载体3上方分布，或蒸发到空气中，以保持载体的苔藓层5湿润。小水滴的这种分布是通过气流实现的，气流既可以利用装置(未示出)单独产生，也可以通过水雾化过程中蒸发冷却形成的温差来产生。湿度传感器20用于测量苔藓层5或其周围环境中的湿度，是用于向苔藓层5供水的控制系统(未示出)的一部分。来自雾化器15的未被苔藓层5吸收的水收集在收集容器19中，该容器也用作储水器，并且例如通过泵18和管17再循环到雾化器15。雾化器15的布置仅通过示例的方式示出。此外，当然本发明的装置1也可以设置另外的雾化器15，例如，设置在一个或多个载体3的正上方。
图2为另一实施例中本发明装置1的简化侧视图，其中载体3在垂直方向上倾斜。为此目的，此处所示的实施例中，弯曲载体3的横截面呈S形，载体3相对于水平方向绕其纵轴倾斜一个角度α，使每个载体组30、31的载体3向内朝向的前侧10明显高于向外朝向的前侧11。载体3的内前侧10彼此相对，没有垂直偏移。此实施例中还设置了沿垂直方向延伸的通道16，来自雾化器15的水滴沿着通道16落向收集容器19，在途中被气流旋动并沉积在苔藓层5上，未被沉积的水也被收集在收集容器19中，然后输送回雾化器。
图3为另一实施例中本发明装置1的简化侧视图，其中第一载体组30的载体3和第二载体组31的载体3相对于水平面绕其纵轴倾斜相同角度，但在垂直方向上相对于彼此错开。
图4为另一实施例中本发明装置1的简化侧视图，其中第一载体组30的载体3和第二载体组31的载体3相对于水平面绕其纵轴倾斜、在垂直方向上彼此错开、并且部分重叠布置。在本实施例中，如箭头所示，通道16在垂直方向上蜿蜒设置。在此实施例中，在收集容器19中示意性地示出了包括具有HEPA过滤器的空气过滤器单元的空气循环装置21，其可以提供或至少有助于吸入室内空气并在苔藓载体3上方引导室内空气。室内空气然后通过HEPA过滤器并释放回房间内。例如，室内空气可以通过相应的管道23被引导至装置1上部的出口开口22，室内空气再次从该出口开口排出。由此，可以通过苔藓层5和HEPA过滤器对室内空气进行清洁。
图5为图1所示的实施例中本发明装置的简化空间视图，然而，与图1相比，每个载体组30和31只示出了五个载体3。为了更清楚地显示，保持装置2的前部透明显示。图中示出的载体3为一个近似方形的表面。然而，当载体3在纵向上延伸更长时，即在平行于前侧10、11的方向上延伸更长，并提供更大的表面时，则是优选的。图中示意性简化示出的保持装置2可以建造得更复杂，可以包括除固定载体3的装置外的其他装置，例如，用于固定为苔藓层供水的加湿装置14的其他部件的装置或用于控制供水的控制装置。图中示出的是简化的位于收集容器19内的包括空气过滤器单元的空气循环装置21(出口开口22和通向出口开口22的管道23未示出)，其可用于对空气进行额外清洁并促进室内空气的循环。空气循环装置21被布置和设计成使得在其运行期间，其通过苔藓层5将室内空气流引导至载体3，空气流随后被引导通过空气过滤器单元中的空气过滤器，优选HEPA过滤器。
图6显示了优选实施例中本发明装置的载体3的剖视图和载体3前部区域的放大图。载体3由横截面为S形的塑料板组成，在前侧10、11具有升高的壁。在上载体面4上设置有由例如椰棕组成的基质层9，无纺布层8设置在基质层9上，该无纺布层和载体3一样由塑料组成。无纺布层8用于更好地锚定苔藓层5。载体3配备有湿度传感器20，湿度传感器20穿过载体3、基质层9和无纺布层8，到达苔藓层5，以测量苔藓层中的含水量。测量值通过线路(图中未示出)或无线电发送至控制器，通过该控制器以及同样未示出的泵来对苔藓层5进行灌溉。还可以在载体上设置加湿装置，例如雾化器。
图7示出了一实施例中本发明的布置结构100的简化前视图。为了清楚起见，图中仅示出了其中一个载体组30、31中的载体3。本发明第一个装置1中的S形载体3(左)基本上水平地布置，因此可以看到外前侧11和载体3的具有隆起13的部分。另一个装置1位于在第一个装置1的右侧。加湿装置14的雾化器15安装在盖子后面，此处不可见。

Claims (13)

1.一种用于改善室内空气质量的装置(1)，其特征在于其包括：
a)竖直保持装置(2)，其上设置有至少两个载体组(30、31)，每个载体组具有多个沿垂直方向彼此上下布置的平面载体(3)，其中：
i)每个载体(3)都具有上载体面(4)和相对的下表面(6)，所述上载体面上设置有苔藓层(5)，其中，所述上载体面(4)水平定向或在垂直方向上倾斜至多45°，
ii)在每个载体组(30、31)内，相邻的平面载体(3)在垂直方向上彼此间隔开，使得平面载体(3)的苔藓层(5)与位于其上方的平面载体(3)的下表面(6)之间留有自由间隙(7)，并且
iii)两个载体组(30、31)在水平方向上彼此间隔开，和/或两个载体组(30、31)的载体(3)在垂直方向上彼此错开，从而于第一载体组(30)和第二载体组(31)之间在垂直方向上形成通道(16)，以及
b)加湿装置(14)，其具有至少一个雾化器(15)，所述雾化器(15)布置和设置成使得来自所述至少一个雾化器(15)的雾化水可以最后落到所述通道(16)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于所述平面载体(3)的横截面呈S形。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于所述自由间隙(7)在垂直方向上的平均净高H为15-50cm，优选20-45cm，进一步优选20-40cm，尤其优选25-35cm。
4.根据前述任一权利要求所述的装置(1)，其特征在于所述平面载体(3)由塑料组成，所述苔藓层(5)与所述上载体面(4)之间设置有基质层(9)和无纺布层(8)。
5.根据前述任一权利要求所述的装置(1)，其特征在于所述苔藓层(5)中没有设置维管植物。
6.根据前述任一权利要求所述的装置(1)，其特征在于所述平面载体(3)可以单个地从所述保持装置(2)上拆下。
7.根据前述任一权利要求所述的装置(1)，其特征在于所述保持装置(2)设计成使得所述平面载体(3)之间的距离能够相对于彼此进行调整。
8.根据前述任一权利要求所述的装置(1)，其特征在于所述装置(1)包括用于收集和储存通过至少一个雾化器(15)已经雾化或要雾化的水的收集容器(19)。
9.根据前述任一权利要求所述的装置(1)，其特征在于所述装置(1)还包括空气循环装置(21)，其被布置和设计成使得在运行期间空气流通过所述平面载体(3)上的苔藓层(5)。
10.根据权利要求9所述的装置(1)，其特征在于所述空气循环装置(21)包括空气过滤器单元，所述空气过滤器单元包括微粒过滤器，优选HEPA过滤器，并且，所述空气过滤器单元被布置和设计成使得在运行期间空气流通过所述平面载体(3)上的苔藓层(5)并通过所述微粒过滤器。
11.根据权利要求9所述的装置(1)，其特征在于所述空气循环装置(21)设置在所述收集容器(19)中。
12.一种布置结构(100)，其特征在于包括至少两个根据前述任一权利要求所述的装置(1)。
13.一种根据权利要求1-11中任一项所述的装置(1)或根据权利要求12所述的布置结构(100)的用途，其特征在于用于改善室内空气质量，优选用于降低细尘颗粒的空气浓度。
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