DE102005003923A1

DE102005003923A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Entkeimen von Raumluft

Info

Publication number: DE102005003923A1
Application number: DE102005003923A
Authority: DE
Inventors: Werner Schroeder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-04-20
Also published as: WO2006042740A2; JP2008516652A; WO2006042740A3; KR20070090162A; US20070253860A1; CA2584532A1; AU2005296758A1; EP1804841A2

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung zum Abbau gasförmiger Kohlenwasserstoff-Emissionen zum Entkeimen von in einem Luftleitkanal geführter Raumluft. Bei einer derartigen Vorrichtung sind in einem ersten Abschnitt des Luftleitkanals eine UV-Einheit zur Bestrahlung der Raumluft mit UV-Strahlung, in einem sich anschließenden zweiten Abschnitt ein Katalysator zum Abbau des von der UV-Einheit produzierten Ozons und in einem sich anschließenden dritten Abschnitt eine Ionisationseinheit zur Ionisation der Raumluft vorgesehen. Darüber hinaus ist bei einer Vorrichtung zum Entkeimen von in einem Luftleitkanal geführter Raumluft zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Filter für Mikroorganismen vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung zum Abbau gasförmiger Kohlenwasserstoff-Emissionen zum Entkeimen von in einem Luftleitkanal geführter Raumluft und eine Vorrichtung zum Entkeimen von in einem Luftleitkanal geführter Raumluft.

Aus EP 0 778 070 B1 ist eine Vorrichtung bekannt, um gasförmige Kohlenwasserstoff-Emissionen in einem Luftleitkanal abzubauen, durch den schadstoffhaltige Abluft abgeführt wird. Bei der bekannten Vorrichtung ist in einem ersten Abschnitt des Luftleitkanals wenigstens ein UV-Strahler vorgesehen, der die Abluft mit einer UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von vorzugsweise 254 nm und einer Wellenlänge von vorzugsweise 185 nm aussetzt, wobei die UV-Strahlung die Anregung der Kohlenwasserstoffe auf höhere energetische Niveaus und zusätzlich die Bildung von Ozon, von molekularem Sauerstoff und Radikalen aus dem Ozon und eine teilweise Oxidation der Kohlenwasserstoffmoleküle in der Gasphase bewirkt. In einem sich anschließenden zweiten Abschnitt ist ein Katalysator vorgesehen, an dessen Oberfläche eine katalytische Oxidation der Kohlenwasserstoffmoleküle derart durchgeführt wird, dass die Kohlenwasserstoffmoleküle adsorbiert, dann auf der aktiven Oberfläche durch das zusätzlich gebildete Ozon und/oder die Radikale oxidiert und von der Oberfläche des Katalysators in Form von H₂O und CO₂ als Reaktionsprodukt entfernt werden.

Aus EP 0 778 070 B1 ist es somit bekannt, Schadstoffe wie Lösungsmittel oder Geruchsstoffe in zwei aufeinander folgenden Abschnitten in einem die Raumluft führenden Luftleitkanal umzusetzen. In dem ersten Abschnitt entstehen infolge der Wechselwirkung von UV-Strahlung und der in dem Luftleitkanal geführten Abluft die für den Schadstoffabbau benötigten reaktiven Spezies. Durch die Absorption von UV-Licht durch Sauerstoff- und Wassermoleküle der Abluft entstehen die Oxidationsmittel Ozon, Wasserstoffperoxid sowie O- und OH-Radikale. Diese besitzen hohe Oxidationspotentiale und sind daher in der Lage, Schadstoffe zu oxidieren. Hierbei wird eine Kettenreaktion angestoßen, bei der neue Radikale entstehen, die ihrerseits wieder andere Moleküle angreifen können. Daneben erfolgt eine Absorption der UV-Strahlung durch die Schadstoffmoleküle und deren Zerfallsprodukte. Durch die Absorption der Lichtenergie werden die Schadstoffe auf höhere energetische Niveaus angeregt und damit für eine Umsetzung mit den reaktiven Spezies oder auch mit Luftsauerstoff aktiviert. Bei genügend hoher Zufuhr von Lichtenergie kommt es zum Zerfall des Moleküls. Die Zerfallsprodukte der Schadstoffphotolyse können ebenfalls OH-Radikale bilden oder radikalische Kettenreaktionen anstoßen. Infolge der Lichtanregung und der Gegenwart reaktiver Sauerstoffverbindungen starten homogene Gasphasenreaktionen. In Kombination zu dieser photooxidativen Umsetzung befindet sich im Anschluss an die erste Reaktionsstufe als zweite Reaktionsstufe eine Katalysatoreinheit, welche zusätzliche Abbaureaktionen erlaubt und in welcher überschüssiges Ozon abgebaut wird, so dass sichergestellt ist, dass das Schadgas Ozon nicht in die Umwelt gelangt.

Der aus der EP 0 778 070 B1 bekannte Katalysator ist vorzugsweise ein Aktivkohle-Katalysator. Die zur Anwendung kommende Aktivkohle ist ein hochporöses Material mit einer inneren Oberfläche von ca. 1200 m²/g, die als Reaktionsoberfläche genutzt werden. Die Aufgabe der Aktivkohle besteht zum einen darin, schwer oxidierbare Verbindungen zurückzuhalten und damit ihre Verweilzeit im Reaktor zu erhöhen. Dadurch wird die Konzentration dieser Komponenten im Vergleich zur Gasphase erhöht, was zu einer Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit mit den gebildeten Sauerstoffspezies auf der Aktivkohle-Oberfläche führt. Zum anderen wird durch die Verwendung der Aktivkohle als nachgeschalteter Katalysator sichergestellt, dass das Schadgas Ozon nicht in die Umwelt gelangt, da Aktivkohle als Ozonfilter wirkt.

In der EP 0 778 070 B1 ist es auch erwähnt, in einem dritten Abschnitt eine Ionisation der Abluft vorzusehen.

Die aus der EP 0 778 070 B1 bekannte Vorrichtung und das daraus bekannte Verfahren werden dazu verwendet, in der Abluft enthaltene Geruchs- und Schadstoffe, insbesondere in Form von Kohlenwasserstoffen, abzubauen. Andere Verwendungen dieser Vorrichtung und dieses Verfahrens sind nicht bekannt.

Aus US 5 230 220 ist ein Luftreinigungsgerät für den Innenraum eines Kühlschranks bekannt, das unter anderem auch zur Reduzierung von Bakterien in der dem Luftreinigungsgerät zugeführten Luft dient. Das Luftreinigungsgerät umfasst einen UV-Strahler sowie einen Katalysator, wobei die zu reinigende Luft zuerst den UV-Strahler passiert und danach durch den Katalysator strömt. Der Katalysator hat die Aufgabe, das durch den UV-Strahler entstandene überschüssige Ozon abzubauen.

WO 91/00708 A1 beschreibt ein kompaktes Luftreinigungsgerät, das in einer Lampenfassung integriert ist. Im Inneren der Lampenfassung befindet sich ein UV-Strahler, der mit einem Glühfaden umwickelt ist. Der Glühfaden soll im Inneren der Lampenfassung Wärme produzieren und gleichzeitig die in der Lampenfassung befindliche Luft ionisieren. Ein integrierter Ventilator saugt Luft durch den Sockel der Lampenfassung an. Am oberen Rand der Lampenfassung befindet sich ein Filter, durch den die angesaugte Luft wieder aus der Lampenfassung austritt. UV-Strahler und Glühfaden wirken als eine gemeinsame Reaktionsstufe auf die vorbeiströmende Luft. Es wird erwähnt, dass dieses Luftreinigungsgerät auch zur Abtötung von Mikroorganismen verwendet werden kann.

Aus JP 062 05930 A ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von mit Zigarettenrauch belasteter Raumluft bekannt. Ein Ausführungsbeispiel zeigt einen UV-Strahler, um den die Elektrode einer Ionisationseinheit gewickelt ist. UV-Strahler und Ionisationseinheit wirken in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls als eine gemeinsame Reaktionsstufe auf die vorbeiströmende Luft.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist der beschränkte Anwendungsbereich. Beim Betrieb von Klimaanlagen wurde beispielsweise der Bedarf festgestellt, die in der Klimaanlage umgewälzte Luft zu entkeimen. Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind für einen derartigen Anwendungsbereich insbesondere aufgrund der geringen Durchsatzmengen nicht geeignet. Die aus der EP 0 778 070 B1 bekannte Vorrichtung setzt das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen voraus.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entkeimen von in einem Luftleitkanal geführter Raumluft zu finden.

Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung durch die Verwendung einer Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung durch eine Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 18 gelöst.

Grundlage beider erfindungsgemäßen Lösungen ist dabei die Verbindung von UV-Einheit und Ionisationseinheit. Es hat sich gezeigt, dass eine sehr effektive entkeimende Wirkung der zugeführten Raumluft und gleichzeitig eine nachhaltige Entkeimung der abgeführten Raumluft eintritt, wenn die Vorrichtung aus einer UV-Einheit und einer nachfolgenden Ionisationseinheit besteht.

Die UV-Einheit in dem ersten Abschnitt bewirkt eine Abtötung von Mikroorganismen, die im Wesentlichen auf der Bildung von reaktiven Reaktionsmitteln wie Ozon und/oder Sauerstoffradikalen sowie auf der Absorption der UV-Strahlung beruht.

Es ist bekannt, dass die Bildung von reaktiven Reaktionsmitteln wie Ozon und/oder Sauerstoffradikalen und damit eine ozon-produzierende Wirkung insbesondere dann erzielt werden kann, wenn die Wellenlänge der von der jeweiligen UV-Einheit abgegebenen Strahlung unter 240 nm, beispielsweise im Bereich von 185 nm, liegt. Aufgrund der Bildung von Ozon tritt die entkeimende Wirkung in dem Wellenlängenbereich unter 240 nm insbesondere durch die Oxidation der Mikroorganismen ein.

Darüber hinaus kann Absorption der UV-Strahlung durch die Mikroorganismen sowie die Bildung von Radikalen durch UV-Strahlung über 240 nm, beispielsweise im Bereich von 254 nm, erreicht werden. Eine Abtötung der Mikroorganismen kann zunächst dadurch erreicht werden, dass die UV-Strahlung von den Mikroorganismen absorbiert wird. In diesem Wellenlängenbereich wird außerdem das bereits produzierte Ozon wieder in ein Sauerstoffmolekül und ein reaktives Sauerstoffatom aufgespalten, so dass die bereits beschriebene entkeimende Wirkung durch Radikale auch in diesem Wellenlängenbereich auftritt. Schließlich bewirkt die in diesem Bereich abgegebene Strahlung die Anregung der in der Raumluft enthaltenen organischen Moleküle wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe auf höhere energetische Niveaus. Auch hierdurch wird eine entkeimende Wirkung durch Abtötung der in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen erreicht.

Die in dieser Form vorgereinigte Raumluft wird in einem weiteren Abschnitt einer Ionisationseinheit zugeführt, in der eine Ionisation der Raumluft erfolgt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ionisationseinheit aus mindestens einer Ionisationsröhre besteht. Bei einer Ionisationsröhre sind zwei Elektroden durch ein nicht-leitendes Dielektrikum voneinander getrennt. Die Ionisation basiert dabei auf einer kontrollierten Gasentladung, die zwischen den beiden Elektroden und dem dazwischen liegenden Dielektrikum stattfindet, wobei die Elektroden typischerweise mit einer Wechselspannung mit Scheitelwerten zwischen 500 V und 10 kV angesteuert werden. Die Frequenz der Wechselspannung liegt vorzugsweise im Bereich von 50 Hz, es können allerdings auch hochfrequente Wechselspannungen bis 50 kHz verwendet werden. Die Gasentladung stellt eine Barriereentladung dar, wobei das Dielektrikum als dielektrische Barriere wirkt.

Hierdurch werden zeitlich begrenzte Einzelentladungen erreicht, die vorzugsweise homogen über die gesamte Elektrodenfläche verteilt sind. Charakteristisch für diese Barriereentladungen ist, dass der Übergang in eine thermische Bogenentladung durch die dielektrische Barriere verhindert wird. Die Entladung bricht ab, bevor die bei der Zündung entstehenden hochenergetischen Elektronen (1–10 eV) durch Thermalisierung ihre Energie an das umgebene Gas abgeben. Die durch den Entladungsprozess frei werdende Energie wird von Sauerstoff- und Wassermolekülen der Luft aufgenommen, wobei sich Sauerstoff- und Hydroxyl-Radikale sowie Sauerstoffionen und Ozonmoleküle bilden. Diese Spezies sind aufgrund ihres erhöhten Energie- und Ladungszustands chemisch sehr reaktiv und streben nach einer Vereinigung mit oxidierbaren Stoffen, wie organischen und anorganischen Geruchsstoffen. Hierdurch werden die Geruchsstoffe chemisch verändert, so dass sich neue, nicht riechende und ungefährliche Substanzen (beispielsweise H₂O und CO₂) bilden. Zudem sind die reaktiven Spezies zusätzlich in der Lage, die aus den ersten beiden Reaktionsstufen noch verbliebenen Mikroorganismen zusätzlich zu schädigen und abzutöten.

Die in der Ionisationseinheit produzierten Ionen können eine Verweilzeit von einigen Stunden haben. Ein weiterer Effekt der Ionisation besteht daher darin, dass die produzierten Ionen von der in dem Luftleitkanal geführten Raumluft weiter transportiert werden und in den nachfolgenden Einheiten ebenfalls noch eine reinigende Wirkung erzielen können.

Bei der alleinigen Verwendung einer UV-Einheit in Kombination mit einer Ionisationseinheit ist allerdings zu beachten, dass die entkeimte Luft nach Austritt aus der Vorrichtung einen hohen Anteil von Ozon aufweisen kann.

Eine derartige Entkeimungsvorrichtung ist deshalb auf Gebiete beschränkt, bei denen das produzierte Ozon keine schädigende Wirkung ausüben kann.

Grundsätzlich ist es zwar möglich, zum Ozonabbau als dritten Abschnitt einen Katalysator hinter die Ionisationseinheit zu schalten. Dies hat allerdings wiederum den Nachteil, dass die durch die Ionisationseinheit produzierten Ionen typischerweise ebenfalls in dem Katalysator neutralisiert werden, wodurch die reinigende Wirkung der Ionen in nachgeschalteten Abschnitten wieder abgeschwächt wird. Um dennoch eine gewünschte Menge an Ionen in der den Katalysator austretenden Luft zu erreichen, müsste ein Katalysatormaterial verwendet werden, das entweder selektiv den Ozonabbau katalysiert oder diesen im Vergleich zu dem Ionenabbau zumindest bevorzugt.

Die erste erfindungsgemäße Lösung gemäß dem Patentanspruch 1 besteht deshalb darin, eine an sich bekannte Vorrichtung zum Abbau gasförmiger Kohlenwasserstoff-Emissionen nunmehr zum Entkeimen von in einem Luftleitkanal geführter Raumluft zu verwenden.

Bei einer derartigen Vorrichtung sind in einem ersten Abschnitt des Luftleitkanals eine UV-Einheit zur Bestrahlung der Raumluft mit UV-Strahlung, in einem sich anschließenden zweiten Abschnitt ein Katalysator zum Abbau des von der UV-Einheit produzierten Ozons, und in einem sich anschließenden dritten Abschnitt eine Ionisationseinheit zur Ionisation der Raumluft vorgesehen.

Eine wesentliche Erkenntnis der ersten erfindungsgemäßen Lösung besteht somit darin, dass die an sich bekannte Vorrichtung zum Abbau von Kohlenwasserstoff-Emissionen eine entkeimende Wirkung auf Raumluft ausübt, wobei das Vorhandensein von Kohlenwasserstoff-Emissionen in der Raumluft zur Erzielung der entkeimenden Wirkung nicht mehr vorausgesetzt werden muss. Bisher wurde davon ausgegangen, dass eine derartige Vorrichtung nur für den Schadstoffabbau von Kohlenwasserstoff-Emissionen einzusetzen ist.

Die zweite erfindungsgemäße Lösung gemäß dem Patentanspruch 18 besteht aus einer an sich bekannten Vorrichtung mit einer UV-Einheit zur Bestrahlung der Raumluft mit UV-Strahlung in einem ersten Abschnitt des Luftleitkanals, mit einem Katalysator zum Abbau des von der UV-Einheit produzierten Ozons in einem sich anschließenden zweiten Abschnitt und mit einer Ionisationseinheit zur Ionisation der Raumluft in einem sich anschließenden dritten Abschnitt. Die erfindungsgemäße Erkenntnis gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt einen Filter für Mikroorganismen vorzusehen, wodurch die Vorrichtung die in dem Luftleitkanal geführte Raumluft entkeimen kann.

Gemäß dieser zweiten erfindungsgemäßen Lösung werden die Mirkoorganismen von dem Filter abgehalten und können damit nicht in den Katalysator gelangen. Vorzugsweise ist der Filter dabei so dicht an den UV-Röhren angeordnet, dass die Mirkoorganismen aufgrund der Langzeitbestrahlung wirkungsvoll abgetötet werden.

Im Folgenden werden für beide erfindungsgemäße Lösungen bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die UV-Einheit aus mindestens einem zylindrisch ausgebildeten UV-Strahler besteht. Die erwähnten Wellenlängenbereiche von 185 nm und 254 nm können beispielsweise mit Quecksilberdampflampen erzeugt werden. Um beim Einsatz herkömmlicher Quecksilberdampflampen die genannten Wellenlängenbereiche und insbesondere den Bereich unter 240 nm abdecken zu können, ist es dabei erforderlich, dass die Glassorte des die Quecksilberdampflampe umgebenden Glases diese Wellenlängenbereiche nicht absorbiert. Diese Forderung kann beispielsweise durch synthetische Quarze erfüllt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt des Luftleitkanals im Bereich der UV-Strahlung reflektierende Oberflächen aufweist. Hierdurch kann die Intensität der UV-Strahlung verstärkt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Innenwände des Luftleitkanals im Bereich der UV-Strahlung eine Beschichtung zur Erzielung einer photokatalytischen Wirkung aufweisen. Eine photokatalytische Wirkung kann beispielsweise durch die Beschichtung mit einem breitbandigen Halbleitermaterial erzielt werden und wurde bereits in WO 2005/002638 A2 und DE 103 30 114 A1 beschrieben. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Titandioxid (TiO₂) oder dotiertes Titandioxid als Halbleitermaterial geeignet ist. Durch Bestrahlung des Titandioxyds bzw. dotierten Titandioxid mit UV-Strahlung, deren Energie größer oder gleich der Energiedifferenz zwischen Valenz- und Leitungsband des Halbleiters ist, werden zunächst Elektron/Loch-Paare im Halbleitermaterial generiert. Daraufhin kommt es zur Bildung sauerstoffhaltiger Radikale, die den Prozess der Oxidation von Mikroorganismen und damit der Abtötung von Mikroorganismen wirkungsvoll unterstützen. Die entkeimende Wirkung dieses photokatalytischen Prozesses tritt damit insbesondere auf den beschichteten Oberflächen selber ein, wobei hierdurch eine weitere Steigerung der Effizienz des Entkeimungsgeräts erreicht werden kann.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass zur Erzielung einer optimalen Wechselwirkung zwischen der UV-Strahlung und dem Katalysatormaterial der Abstand zwischen dem UV-Strahler und den Innenwänden des Luftleitkanals zu beachten ist. Zur Optimierung eines derartigen Luftleitkanals wird also der Abstand immer so gewählt sein, dass sich bei gegebenem Katalysatormaterial und vorgegebenem UV-Strahler eine optimale Abbaurate der jeweiligen Schadstoffe erzielen lässt.

Die photokatalytische Wirkung kann grundsätzlich im gesamten Wellenlängenbereich der beschriebenen UV-Strahler erzielt werden. Versuche mit Titandioxid haben gezeigt, dass bei einer Wellenlänge im Bereich zwischen 350 nm und 420 nm der von dem jeweiligen UV-Strahler abgegebenen Strahlung eine besonders starke photokatalytische Wirkung eintritt.

Der in dem zweiten Abschnitt eingesetzte Katalysator besteht vorzugsweise aus einem Aktivkohlefilter. Der Aktivkohlefilter besteht dabei seinem grundsätzlichen Rufbau nach aus einem Behälter, der mit Aktivkohle gefüllt ist und durch den die Raumluft geführt wird.

Darüber hinaus ist der Einsatz von so genannten Träger-Katalysatoren möglich, die aus einem Trägermaterial, der sogenannten Gerüstsubstanz, und gewissen Zusätzen, sogenannten Promotoren, zusammengesetzt sind. Als Trägermaterialen können beispielsweise Aktivkohle, Bimsstein, Zeolithen oder Ton verwendet werden. Als Zusätze kommen katalytisch wirkenden Metalloxide, insbesondere Oxide von Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Si, Ti oder Zr in Frage.

Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Edelmetalle Pt, Pd oder Rh, als Zusätze einzusetzen. Gegebenenfalls ist es auch möglich, dass die Zusätze aus Mischungen der genannten Metalloxide und der genannten Edelmetalle bestehen. Als Verfahren zur Herstellung des Träger-Katalysators sind beispielsweise die Fällung und die Imprägnierung bekannt. Bei der ersten Methode erfolgt eine Fällung der aktiven Komponenten aus den entsprechenden Salzlösungen. Die Imprägnierungsmethode beruht auf einer Tränkung des Trägermaterials mit Metall-Salzlösungen oder Schmelzen (z.B. Metalloxid-Schmelzen) sowie durch Aufbringen der aktiven Komponenten auf den Träger aus der Dampfphase.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann durch eine zickzackförmige Anordnung des Katalysatorbehälters dessen Wandstärke und damit auch dessen Strömungswiderstand bei vorgegebenem Volumen verringert werden.

Es hat sich gezeigt, dass die den ersten und zweiten erfindungsgemäßen Lösungen zugrunde liegenden Vorrichtungen wirkungsvoll in Lüftungsanlagen eingesetzt werden können, um die dort geführte Raumluft nachhaltig zu entkeimen, da der dafür notwendige Luftdurchsatz erreicht werden kann. Für handelsübliche Klimaanlagen ist beispielsweise vorgesehen, dass die den zu belüftenden Raum ausfüllende Raumluft pro Stunde mehrfach umgewälzt wird.

Die erfindungsgemäße Entkeimung der in dem Luftleitkanal geführten Raumluft umfasst dabei die Abtötung der in der Raumluft enthaltenen Mikroorganismen auf ein für den Menschen gesundheitsverträgliches Maß. Zu den abzutötenden Mikroorganismen zählen Viren, Bakterien, Hefen oder auch Schimmelsporen. Es wurde festgestellt, dass insbesondere auch mit umhüllten Viren belastete Raumluft wirkungsvoll entkeimt werden kann. Dies gilt unter anderem für SARS-Viren, Hühnergrippe-Viren, Ebola-Viren und Influenza-Viren.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1: ein Blockschaltbild zur Anordnung der grundlegenden Vorrichtung mit zwei Abschnitten,
2: einen Querschnitt eines Luftleitkanals mit der Anordnung der grundlegenden Vorrichtung mit zwei Abschnitten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3: ein Blockschaltbild zur Anordnung einer Vorrichtung mit drei Abschnitten,
4: einen Querschnitt eines Luftleitkanals mit der Anordnung dreier Abschnitte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
5: einen Querschnitt eines Luftleitkanals mit der Anordnung dreier Abschnitte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
6: ein Blockschaltbild, bei dem die erfindungsgemäße Entkeimungsanlage in einer Klimaanlage verschaltet ist,
7: eine perspektivische Darstellung von drei hintereinander geschalteten Abschnitten gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
8: eine perspektivische Darstellung einer Reinigungsanlage mit drei Abschnitten gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel aus 7,
9: eine perspektivische Darstellung von drei hintereinander geschalteten Abschnitten gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
10: eine perspektivische Darstellung einer Reinigungsanlage mit drei Abschnitten gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel aus 9,
11: eine perspektivische Darstellung eines Reinigungsgeräts gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
12: einen Querschnitt eines Reinigungsgeräts gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel,
13: einen Querschnitt eines Reinigungsgeräts gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
14: einen Querschnitt eines Reinigungsgeräts gemäß einem achten Ausführungsbeispiel und
15: einen Querschnitt eines Reinigungsgeräts gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt ein Blockschaltbild zur Anordnung der grundlegenden Vorrichtung mit zwei Abschnitten. Der erste Abschnitt enthält die UV-Einheit während der zweite Abschnitt die Ionisationseinheit enthält. Die beiden Abschnitte bilden als Einheit eine Reinigungsstufe 101, die in den Luftleitkanal einer Lüftungsanlage integriert ist. Es ist allerdings zu beachten, dass die aus der Reinigungsstufe 101 austretende Luft 106 einen hohen Ozongehalt aufweist und daher Vorkehrungen zur Neutralisierung des Ozons getroffen werden müssen, bevor die entkeimte und gereinigte Luft in den zu belüftenden Raum strömt. Insbesondere bei dem Betrieb von Klimaanlagen tritt immer wieder das Problem auf, dass sich innerhalb der Klimaanlage schädliche Mikroorganismen wie Viren, Schimmelsporen, Hefen und Bakterien vermehren können, die bei der Belüftung von Räumen dann zu einer gesundheitsschädigenden Wirkung führen können. Die Reinigungsstufe 101 ist somit vorzugsweise in einen die betreffende Raumluft führenden Luftleitkanal verschaltet, so dass die Raumluft in dem Luftleitkanal von einer Reaktionsstufe zur nächsten Reaktionsstufe transportiert werden kann.
Die in die Reinigungsstufe 101 eintretende Raumluft 102 wird dem ersten Abschnitt 103 zugeführt, in dem sich eine UV-Einheit zur Bestrahlung der durchtretenden Raumluft mit UV-Strahlung befindet. Die in der Raumluft befindlichen Mikroorganismen werden durch die UV-Strahlung wirkungsvoll abgetötet. Darüber hinaus bewirkt die UV-Strahlung zusätzlich die Bildung von Ozon, von molekularem Sauerstoff und von Radikalen aus dem Ozon. Die in dieser Form vorbehandelte Raumluft 104 wird sodann dem zweiten Abschnitt 105 zugeführt, der eine Ionisationseinheit zur Ionisation der Raumluft aufweist. Durch die Ionisation entstehen zusätzliche Sauerstoff- und Hydroxyl-Radikale sowie Sauerstoffionen und Ozonmoleküle, die aufgrund ihres erhöhten Energie- und Ladungszustandes nach einer Vereinigung mit oxidierbaren Stoffen streben. Dadurch werden organische und anorganische Geruchsstoffe chemisch verändert, so dass sich neue, nicht riechende und ungefährliche Substanzen (beispielsweise H₂O und CO₂) bilden. Zudem hat die Ionisation der Luft eine zusätzliche keimabtötende Wirkung, so dass die aus der zweiten Reaktionsstufe austretende Luft 106 als entkeimte Luft einem nachfolgenden Lüftungsabschnitt wieder zugeführt werden kann.
Aufgrund der hohen Reaktionsfähigkeit der beiden Reaktionsstufen 103 und 105 ist allerdings zu beachten, dass die austretende Luft 106 unmittelbar am Ausgang der zweiten Reaktionsstufe 105 einen Ozongehalt aufweist, der die zulässigen Grenzwerte für die Belüftung von Räumen überschreiten kann. Dieser Effekt kann jedoch erfolgreich genutzt werden, indem die Reinigungsstufe 101 beispielsweise vor das in dem Luftleitkanal befindliche Zentralgerät einer Klimaanlage verschaltet wird. Die mit Ozon und Ionen aufgeladene und gereinigte Raumluft 106 kann in dieser Weise zunächst das Zentralgerät der Klimaanlage passieren und damit auch innerhalb des Zentralgeräts der Klimaanlage eine reinigende und entkeimende Wirkung entfalten.
Soweit die dem Raum zugeführte Raumluft eine noch zu hohe Ozonkonzentration aufweist, kann ein Katalysator vorgesehen werden, um das in der zugeführten Raumluft enthaltene Ozon auf ein zulässiges Maß abzubauen. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass der oben erwähnte Weitertransport der in der zweiten Reaktionsstufe produzierten Ionen von dem Katalysator ebenfalls unterdrückt werden kann. Um dennoch eine gewünschte Menge an Ionen in der den Katalysator austretenden Luft zu erreichen, muss ein Katalysatormaterial verwendet werden, das entweder selektiv den Ozonabbau katalysiert, oder diesen im Vergleich zu dem Ionenabbau bevorzugt. Alternativ kann in diesem Fall auch eine zweite Ionisationseinheit dem Katalysator nachgeschaltet werden, wodurch wiederum Ionen erzeugt werden, die in nachfolgenden Abschnitten oder dem zu belüftenden Raum selbst eine reinigende Wirkung entfalten können.
2 zeigt einen Querschnitt eines Luftleitkanals mit der Anordnung der grundlegenden Vorrichtung mit zwei Abschnitten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Zwischen die Wände des Luftleitkanals 201 sind direkt eine UV-Röhre 203 und eine Ionisationsröhre 205 verschaltet. Die eintretende Raumluft 202 umströmt zunächst eine oder mehrere UV-Röhren 203. Die derart vorbehandelte Raumluft 204 umströmt danach eine oder mehrere Ionisationsröhren 205, bevor die danach austretende Luft 206 als gereinigte und entkeimte Luft in dem Luftleitkanal 201 weitergeführt werden kann. Diese Bauform gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann sehr kompakt gehalten und daher leicht in vorhandene Anlagen eingebaut werden. Eine Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann auch zur Entkeimung von beispielsweise mit SARS-Viren behafteten Oberflächen eingesetzt werden. Experimentelle Untersuchungen an einer mit SARS-Viren infizierten Zellkultur zeigten, dass eine Anordnung nach 2 mit einem Abstand von etwa 20 cm zwischen der Ionisationseinheit und der zu entkeimenden Oberfläche und einem Abstand von etwa 3 cm zwischen der UV-Einheit und der zu entkeimenden Oberfläche zu einer rapiden Abtötung der auf der Oberfläche innerhalb einer Zellkultur befindlichen SARS-Viren führte. Versuchstechnisch bedingt wurde das Experiment mit einer natürlichen Luftströmung durchgeführt. Es zeigte sich jedoch dabei, dass diese natürliche Luftströmung bei der Entkeimung von mit Viren behafteten Oberflächen ausreichend ist und keine Luftströmung durch einen Luftleitkanal erzeugt werden muss. Probenentnahmen aus jeweils zwei Vertiefungen wurden zu Beginn und mehrmals über einen Zeitraum von 40 Minuten an einer dem Entkeimungsgerät ausgesetzten Zellkultur und an einer Kontrollzellkulturplatte durchgeführt, die keiner UV-Strahlung und ionisierter Luft ausgesetzt war. Doppelproben wurden jeweils entnommen und kühl gelagert. 55 μl von allen Proben wurde anschließend in 96 well Zellkulturplatten überführt und in Vierfachbestimmung Verdünnungsreihen zur Basis 10 angelegt (10° bis 10^–7). Diese Verdünnungen wurden mit abtrypsinierten Vero-Zellen versetzt und für 4 Tage in einem Zellkulturinkubator bei 37°C in Gegenwart von 5% CO₂ inkubiert. Der Zustand der Zellen wurde täglich mit einem Mikroskop kontrolliert. Nach Beendigung des Experiments nach vier Tagen zeigte sich, dass die Infektiosität der SARS-Viren durch die Behandlung mit dem Entkeimungsgerät drastisch reduziert wurde. Bereits nach einer Minute Behandlung durch diese Vorrichtung konnte die Infektiosität der SARS-Viren auf einen Wert unterhalb der Nachweisgrenze reduziert werden. In den Proben, die nach 20 Minuten Entkeimung gewonnen wurden, befand sich eine Substanz, die bei höchster Konzentration (10°) toxisch auf die Zellkultur wirkte. Dieser Effekt trat auch bei 30 und 40 Minuten Entkeimung auf. Im Vergleich zu Angaben in der Fachliteratur (Duan et al., Stability of SARS coronavirus in human specimens and environment and its sensitivity to heating and UV irradiation, SARS Research Team, Biomed Environ Sci. 2003 Sep, 16(3): 246–55), wonach die Infektiosität von SARS-Viren nach 1 Stunde Bestrahlung mit UV-Licht inaktiviert wird, bewies die getestete Entkeimungsanlage durch eine Inaktivierung bereits nach 1 Minute eine signifikante Beschleunigung des Entkeimungsrozesses.
3 zeigt ein Blockschaltbild zur Anordnung der Vorrichtung mit drei Abschnitten. Grundsätzlich bilden die drei Abschnitte eine Entkeimungsanlage 301, die in den Luftleitkanal einer Lüftungsanlage integriert ist.
Ihrem grundsätzlichen Aufbau nach besteht die Entkeimungsanlage 301 aus einem ersten Abschnitt 303, einem zweiten Abschnitt 305 und einem dritten Abschnitt 307.
Die in die Entkeimungsanlage 301 eintretende Raumluft 302 wird dem ersten Abschnitt 303 zugeführt, in dem sich eine UV-Einheit zur Bestrahlung der durchtretenden Raumluft mit UV-Strahlung befindet. Die dadurch vorbehandelte Raumluft 304 wird sodann dem zweiten Abschnitt 305 zugeführt, in dem überschüssiges Ozon an der Oberfläche des Katalysators zu molekularem Sauerstoff abgebaut wird. Das in dem ersten Abschnitt erzeugte Ozon hat daher keine für die Umwelt schädigende Wirkung. Die am Austritt des zweiten Abschnitts vorhandene Raumluft 306 wird sodann dem dritten Abschnitt 307 zugeführt, der eine Ionisationseinheit zur Ionisation der Raumluft aufweist. Die gereinigte Luft 308 verlässt die Entkeimungsanlage 301.
4 zeigt einen Querschnitt eines Luftleitkanals mit der Anordnung dreier Abschnitte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Zwischen die Wände des Luftleitkanals 401 sind direkt eine UV-Röhre 403, ein Katalysator 405 und eine Ionisationsröhre 407 verschaltet. Die eintretende Raumluft 402 umströmt zunächst eine oder mehrere UV-Röhren 403. Die derart vorbehandelte Raumluft 404 durchströmt danach den Katalysator 405. Die dadurch weiterbehandelte Raumluft 406 umströmt schließlich eine oder mehrere Ionisationsröhren 407, bevor die danach austretende Raumluft 408 als gereinigte und entkeimte Luft in dem Luftleitkanal 401 weitergeführt werden kann.
5 zeigt einen Querschnitt eines Luftleitkanals mit der Anordnung dreier Abschnitte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Zwischen die Wände des Luftleitkanals 501 sind direkt eine UV-Röhre 503, ein Katalysator 506 mit einem Filter 505 für Mikroorganismen und eine Ionisationsröhre 508 verschaltet. Die eintretende Raumluft 502 umströmt zunächst eine oder mehrere UV-Röhren 503. Die derart vorbehandelte Raumluft 504 durchströmt danach den Filter 505 und den Katalysator 506. Der Filter 505 hält die in der Raumluft 504 noch enthaltenen Mikroorganismen ab, wobei durch die kontinuierliche Bestrahlung des Filters durch die UV-Röhren eine zusätzliche entkeimende Wirkung erzielt wird. Die dadurch weiterbehandelte Raumluft 507 umströmt schließlich eine oder mehrere Ionisationsröhren 508, bevor die danach austretende Raumluft 509 als gereinigte und entkeimte Luft in dem Luftleitkanal 201 weitergeführt werden kann.
6 zeigt ein Blockschaltbild, bei dem die erfindungsgemäße Entkeimungsanlage in einer Klimaanlage verschaltet ist. Die dargestellte Anlage besteht aus einem Luftmischer 603, einer Entkeimungsanlage 605, einem Zentralgerät der Klimaanlage 607 sowie dem mit Raumluft gefüllten Raum 610. Es soll verhindert werden, dass sich in dem Zentralgerät der Klimaanlage 607 Mikroorganismen vermehren können. Hierzu ist die Entkeimungsanlage 605 dem Zentralgerät der Klimaanlage 607 vorgeschaltet.
Zunächst wird in dem Luftmischer 603 zugeführte Frischluft 601 mit der Abluft 602 des Raums 610 gemischt. Die derart gemischte Luft 604 wird der Entkeimungsanlage 605 zugeführt. Die Entkeimungsanlage 605 besteht dabei aus einer der oben beschriebenen Hintereinanderschaltungen von mehreren Abschnitten gemäß dem ersten, zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel. Beispielsweise kann die Entkeimungsanlage 605 aus einem ersten Abschnitt mit einer UV-Einheit, einem zweiten Abschnitt mit einem Katalysator und einem vorgeschalteten Filter für Mikroorganismen und einem dritten Abschnitt mit einer Ionisationseinheit bestehen. Die auf die gewünschte Temperatur gebrachte Luft 608 wird sodann dem Raum 610 wieder zugeführt. Das durch das Zentralgerät der Klimaanlage 607 erzeugte Temperaturgefälle wird auf die Luft 609 übertragen und abtransportiert.
Für hohe Volumenströme hat es sich allerdings auch bewährt, die in 2, 4 und 5 gezeigten UV-Strahler und Ionisationsröhren nicht quer, sondern längs zum Luftstrom anzuordnen. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung von drei hintereinander geschalteten Abschnitten 701, 702, 703 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, das eine Anordnung der UV-Strahler und Ionisationsröhren längs zum Luftstrom vorsieht. Die drei Abschnitte 701, 702, 703 sind als kastenförmige Einschübe konstruiert, die in einen rechteckförmigen Luftleitkanal eingeschoben werden können. Der erste Abschnitt umfasst eine Vielzahl von parallel geschalteten, wabenförmigen Reaktionskanälen 704. In den Reaktionskanälen des ersten Abschnitts befindet sich jeweils längs angeordnet ein UV-Strahler. Dem ersten Abschnitt schließt sich der zweite Abschnitt an, der den Katalysator 702 beinhaltet. Dieser kann beispielsweise wie oben beschrieben aus Aktivkohlematerial bestehen. In der gezeigten Ausführungsform besteht der Katalysator aus einer dünnwandigen Konstruktion, die zickzackförmig in den Luftleitkanal eingepasst ist. Vor dem Katalysator 702 kann ein Filter für Mikroorganismen geschaltet sein. Der dritte Abschnitt 703 umfasst wiederum eine Vielzahl von parallel geschalteten, wabenförmigen Reaktionskanälen, in denen sich jeweils längs angeordnet eine Ionisationsröhre befindet.
Der Einfachheit halber wird im Folgenden der Aufbau des ersten Abschnitts 701 mit den darin enthaltenen UV-Strahlern beschrieben. Der analoge Aufbau gilt dementsprechend für den dritten Abschnitt 703 mit den darin enthaltenen Ionisationsröhren.
In jedem Reaktionskanal 704 des ersten Abschnitts 701 ist jeweils ein röhrenförmiger UV-Strahler angeordnet. Die in dieser Weise zusammen geschalteten Reaktionskanäle 704 sind von einem Metallgehäuse umgeben. An der Lufteintrittsöffnung und der Luftaustrittsöffnung sind jeweils Kontaktschienen 705 vorgesehen, die zum einen als Kabelkanäle für die elektrischen Zuführungen der UV-Strahler dienen und die zum anderen die UV-Strahler mechanisch in den Reaktionskanälen 704 halten. Zur elektrischen Ansteuerung der UV-Strahler sind seitlich entsprechende Vorschaltgeräte 706 vorgesehen. An den Unterseiten des ersten Abschnitts 701 sind Gleitschienen 707 und 708 vorgesehen, damit der erste Abschnitt 701 im Luftleitkanal zu Wartungszwecken auf entsprechenden Rollen ein- bzw. ausgeschoben werden kann.
8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Reinigungsanlage mit drei Abschnitten gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel aus 7. Die schadstoffbelastete Raumluft 801 gelangt über ein Zuführrohr 802 zunächst in eine Verteilerkammer 803, in der die zugeführte Luft gleichmäßig verteilt wird. An die Verteilerkammer schließen sich ein erster Abschnitt 804, ein zweiter Abschnitt 805 und ein dritter Abschnitt 806 an, die ihrem Aufbau nach den drei Abschnitten 701, 702 und 703 gemäß 7 entsprechen, so dass hier auf die obige Beschreibung von 7 verwiesen wird. Der zweite Abschnitt 805 ist dem ersten Abschnitt 804 direkt nachgeschaltet und der dritte Abschnitt 806 ist dem zweiten Abschnitt 805 direkt nachgeschaltet. Dem dritten Abschnitt 806 schließt sich eine weitere Verteilerkammer 807 an, bevor die derart gereinigte und entkeimte Raumluft 808 über ein Abführrohr 809 weitergeleitet wird. Vorzugsweise befindet sich im Verlauf des Abführrohrs 809 ein Sauggebläse, das für den Lufttransport der Raumluft sorgt, da auf diese Weise das Sauggebläse ausschließlich von der bereits gereinigten und entkeimten Raumluft 808 durchströmt wird.
9 zeigt eine perspektivische Darstellung von drei hintereinander geschalteten Abschnitten 901, 902, 903 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, das eine Anordnung der UV-Strahler längs zum Luftstrom und eine Anordnung der Ionisationsröhren senkrecht zum Luftstrom vorsieht. Die drei Abschnitte 901, 902, 903 sind als kastenförmige Einschübe konstruiert, die in einen rechteckförmigen Luftleitkanal eingeschoben werden können. Der erste Abschnitt umfasst eine Vielzahl von parallel geschalteten, wabenförmigen Reaktionskanälen 904. In den Reaktionskanälen des ersten Abschnitts befindet sich jeweils längs angeordnet ein UV-Strahler. Dem ersten Abschnitt schließt sich der zweite Abschnitt an, der einen Katalysator 902 umfasst. Der Katalysator kann beispielsweise wie oben beschrieben aus Aktivkohlematerial bestehen. In der gezeigten Ausführungsform besteht der Katalysator aus einer dünnwandigen Konstruktion, die zickzackförmig in den Luftleitkanal eingepasst ist. Eine derartige Konstruktion kann auch für den kombinierten Katalysator und einen davor geschalteten Filter für Mikroorganismen gewählt werden. Der dritte Abschnitt 903 umfasst eine Vielzahl von Ionisationsröhren, die senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet sind.
Der Aufbau des ersten Abschnitts 901 mit den darin enthaltenen UV-Strahlern entspricht dem des ersten Abschnitts 701 aus 7, so dass auf die entsprechende Beschreibung von 7 verwiesen wird.
Die Ionisationsröhren 909 des dritten Abschnitts 903 sind auf sogenannten Einschubgeräten 910 befestigt und werden senkrecht zur Strömungsrichtung installiert. Jedes Einschubgerät umfasst dabei eine bestimmte Anzahl von Ionisationsröhren. Die Gesamtanzahl der Ionisationsröhren 909 sowie deren Größe wird in Abhängigkeit von den Räumlichkeiten sowie den spezifischen Luftbelastungen gewählt. Die Einschubgeräte 910 können dabei einen Intensitätsregler umfassen, mittels dessen die Röhrenspannung bedarfsgerecht einreguliert werden kann. Es ist jedoch auch möglich, mittels eines Gassensors die Intensität der Ionisationsröhren 909 automatisch zu regeln. Beispielsweise kann die Regelung unter Verwendung eines Gassensors erfolgen, so wie dies gemäß WO 2004/014442 A1 oder DE 102 36 196 A1 beschrieben ist. Durch die dort beschriebene Kompensationsregelung wird gewährleistet, dass eine bedarfsgerechte Luftreinigung auch bei extremen und/oder schnell wechselnden Luftbelastungen erfolgen kann.
10 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Reinigungsanlage mit drei Abschnitten gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel aus 9. Die schadstoffbelastete Raumluft 1001 gelangt über ein Zuführrohr 1002 zunächst in eine Verteilerkammer 1003, in der die zugeführte Luft gleichmäßig verteilt wird. An die Verteilerkammer schließen sich ein erster Abschnitt 1004, ein zweiter Abschnitt 1005 und ein dritter Abschnitt 1006 an, die ihrem Aufbau nach den drei Abschnitten 901, 902 und 903 aus 9 entsprechen, so dass hier auf die Beschreibung von 9 verwiesen wird. Der zweite Abschnitt 1005 ist dem ersten Abschnitt 1004 direkt nachgeschaltet und der dritte Abschnitt 1006 ist dem zweiten Abschnitt 1005 direkt nachgeschaltet. Dem dritten Abschnitt 1006 schließt sich eine weitere Verteilerkammer 1007 an, bevor die derart gereinigte und entkeimte Raumluft 1008 über ein Abführrohr 1009 weitergeleitet wird. Vorzugsweise befindet sich im Verlauf des Abführrohrs 1009 ein Sauggebläse, das für den Lufttransport der Raumluft sorgt, da auf diese Weise das Sauggebläse ausschließlich von der bereits gereinigten und entkeimten Raumluft 1008 durchströmt wird.
11 zeigt ein Reinigungsgerät gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Es handelt sich dabei um eine im Vergleich zu dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel verhältnismäßig kompakte Anlage, die nicht in eine Klimaanlage integriert werden muss und demnach als frei stehendes Gerät betrieben werden kann. Die Anwendungsgebiete umfassen dabei unter anderem Arztpraxen, Räume in Krankenhäusern wie beispielsweise ein Krankenzimmer, Kindergärten oder Besprechungsräume. Das Gerät wird mit einem herkömmlichen Stromanschluss betrieben, wobei in einem Bereich des in 11 dargestellten Gehäuses Transformatoren, Vorschaltgeräte und eine etwaige Steuereinrichtung untergebracht sind. Das Reinigungsgerät kann je nach Anwendungsgebiet entweder wie in 11 dargestellt mit Rollen ausgestattet sein oder auf festen Füßen stehen.
12 zeigt einen Querschnitt eines Reinigungsgeräts gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. Es ist bevorzugt für den mobilen Einsatz konzipiert, beispielsweise zum Reinigen und Entkeimen von Luft in Flugzeugen am Boden bei Wartungsarbeiten, in Schiffen oder Krankenhäusern. Die schadstoffbelastete Raumluft 1201 gelangt über Eintrittsöffnungen an der Unterseite des Gehäuses 1202 in das Reinigungsgerät. Die schadstoffbelastete Raumluft 1201 durchströmt dabei zunächst einen ersten Abschnitt. Der erste Abschnitt umfasst eine Vielzahl von parallel geschalteten, wabenförmig angeordneten Reaktionskanälen 1203. In den Reaktionskanälen 1203 des ersten Abschnitts befindet sich jeweils längs angeordnet eine UV-Röhre 1204. Die Wände 1205 der Reaktionskanäle 1203 sind vorzugsweise mit einem reflektierenden Material beschichtet. Die Anordnung der UV-Röhren 1204 in Strömungsrichtung erlaubt einen Betrieb des Reinigungsgeräts bei hohen Volumenströmen. Die in dieser Weise vorbehandelte Luft 1206 durchströmt nun den zweiten Abschnitt bestehend aus einem Katalysator 1207. Die aus dem zweiten Abschnitt austretende Luft 1208 gelangt anschließend in das Sauggebläse 1209, das für den Lufttransport der Luft durch das Reinigungsgerät sorgt. Abschließend durchströmt die Luft einen dritten Abschnitt, der aus Ionisationsröhren 1210 besteht. Die Ionisationsröhren sind vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet, um eine geringe Bauhöhe des Reinigungsgeräts zu ermöglichen. Die gereinigte Luft 1211 tritt durch Öffnungen an der Oberseite des Gehäuses 1202 aus.
13 zeigt einen Querschnitt eines Reinigungsgeräts gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel. Es ist wie das sechste Ausführungsbeispiel bevorzugt für den mobilen Einsatz konzipiert und kann in einem entsprechenden Gehäuse beispielsweise gemäß 11 untergebracht werden. Die schadstoffbelastete Raumluft 1301 gelangt über Eintrittsöffnungen an der Unterseite des Gehäuses 1302 in das Reinigungsgerät. Die schadstoffbelastete Raumluft 1301 durchströmt dabei zunächst einen ersten Abschnitt. Der erste Abschnitt umfasst eine Vielzahl von parallel geschalteten, wabenförmig angeordneten Reaktionskanälen 1303. In den Reaktionskanälen 1303 des ersten Abschnitts befindet sich jeweils längs angeordnet eine UV-Röhre 1304. Die Wände 1305 der Reaktionskanäle 1303 sind vorzugsweise mit einem reflektierenden Material beschichtet. Die Anordnung der UV-Röhren 1304 in Strömungsrichtung erlaubt einen Betrieb des Reinigungsgeräts bei hohen Volumenströmen.
Die in dieser Weise vorbehandelte Luft 1306 durchströmt nun den zweiten Abschnitt bestehend aus einem Filter für Mikroorganismen 1307 und einem sich anschließenden Katalysator 1308. Die aus dem zweiten Abschnitt austretende Luft 1309 gelangt anschließend in das Sauggebläse 1310, das für den Lufttransport der Luft durch das Reinigungsgerät sorgt. Abschließend durchströmt die Luft einen dritten Abschnitt, der aus Ionisationsröhren 1311 besteht. Die Ionisationsröhren sind vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet, um eine geringe Bauhöhe des Reinigungsgeräts zu ermöglichen. Die gereinigte Luft 1312 tritt durch Öffnungen an der Oberseite des Gehäuses 1302 aus.
Von Nachteil ist in diesem Ausführungsbeispiel, dass der Filter für Mikroorganismen 1307 durch die UV-Röhren 1304 nur bedingt bestrahlt wird. Die Abtötung von Mikroorganismen, die von dem Filter für Mikroorganismen 1307 aufgefangen werden, ist daher nicht so effektiv wie in dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 5. Ebenfalls nachteilig wirkt sich aus, dass auch große Schmutzpartikel bis zu dem Filter für Mikroorganismen 1307 vordringen können. Bei zu großer Verschmutzung muss daher der Filter für Mikroorganismen 1307 ausgewechselt werden.
14 zeigt einen Querschnitt eines Reinigungsgeräts gemäß einem achten Ausführungsbeispiel. Die schadstoffbelastete Raumluft 1401 gelangt über Eintrittsöffnungen an der Unterseite des Gehäuses 1402 in das Reinigungsgerät. Als erstes durchströmt die schadstoffbelastete Raumluft 1401 einen Staubfilter 1403. Zum einen werden dabei grobe Schmutzpartikel wie Staubkörner abgefangen, zum anderen bleiben in dem Staubfilter 1403 teilweise auch Mikroorganismen haften. Diese Mikroorganismen werden durch die andauernde UV-Bestrahlung der sich anschließenden UV-Röhren 1404 unschädlich gemacht. Die durch den Staubfilter 1403 gelangte Luft durchströmt nun den ersten Abschnitt, der aus den UV-Röhren 1404 und reflektierenden Oberflächen 1405 besteht. Die UV-Röhren 1404 sind dabei vorzugsweise senkrecht zur Luftströmungsrichtung angeordnet, um eine geringe Bauhöhe des Reinigungsgeräts zu ermöglichen. Gleichzeitig wird bei dieser Anordnung eine optimale Bestrahlung des Staubfilters 1403 erzielt, wodurch eine effektive Abtötung aufgefangener Mikroorganismen möglich ist. Die reflektierenden Oberflächen 1405, die sich zwischen den UV-Röhren 1404 sowie an den Seitenwänden des Gehäuses 1402 befinden, verstärken die Wirkung der UV-Strahlung. Die in dieser Weise vorbehandelte Luft 1406 durchströmt nun den zweiten Abschnitt bestehend aus einem Filter für Mikroorganismen 1407 und einem Katalysator 1408. Der Zweck des Filters für Mikroorganismen 1407, nämlich die Abtötung von aufgefangenen Mikroorganismen durch andauernde UV-Bestrahlung, wird durch die Anordnung der UV-Röhren 1404 optimiert. Die aus dem zweiten Abschnitt austretende Luft 1409 gelangt anschließend in das Sauggebläse 1410, das für den Lufttransport der Luft durch das Reinigungsgerät sorgt. Abschließend durchströmt die Luft einen dritten Abschnitt, der aus Ionisationsröhren 1411 besteht. Die Ionisationsröhren sind vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet, um eine geringe Bauhöhe des Reinigungsgeräts zu ermöglichen. Die gereinigte Luft 1412 tritt durch Öffnungen an der Oberseite des Gehäuses 1402 aus.
Um höhere Volumenströme zu ermöglichen und gleichzeitig eine optimale Wirkung der Staub- und Partikelfilter zu gewährleisten, kann eine Vorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel nach 15 eingesetzt werden.
Die schadstoffbelastete Raumluft 1501 gelangt über Eintrittsöffnungen an der Unterseite des Gehäuses 1502 in das Reinigungsgerät. Als erstes durchströmt die schadstoffbelastete Raumluft 1501 einen Staubfilter 1503. Die dabei aufgefangenen Mikroorganismen werden durch die andauernde UV-Bestrahlung der sich anschließenden UV-Röhren 1504 unschädlich gemacht. Die UV-Röhren 1504 sind dabei senkrecht zur Luftströmungsrichtung angeordnet, so dass eine optimale Bestrahlung des Staubfilters 1503 erzielt wird, wodurch eine effektive Abtötung aufgefangener Mikroorganismen möglich ist. Die durch den Staubfilter 1503 gelangte Luft durchströmt nun den ersten Abschnitt, der aus UV-Röhren 1504 und den vorteilhafterweise reflektierenden Oberflächen 1505 besteht. Die vorteilhafterweise reflektierenden Oberflächen 1505, die sich zwischen den UV-Röhren 1504 sowie an den Seitenwänden des Gehäuses 1502 befinden, verstärken die Wirkung der UV-Strahlung. Die Luft durchströmt anschließend einen Bereich, der eine Vielzahl von parallel geschalteten, wabenförmig angeordneten Reaktionskanälen 1506 umfasst. In den Reaktionskanälen 1506 befindet sich jeweils längs angeordnet eine UV-Röhre 1507. Die Wände 1508 der Reaktionskanäle 1506 sind vorzugsweise mit einem reflektierenden Material beschichtet. Die Anordnung dieser UV-Röhren 1507 in Strömungsrichtung ermöglicht den Betrieb des Entkeimungsgeräts bei hohen Volumenströmen. Anschließend durchströmt die Luft wiederum einen Bereich mit UV-Röhren 1509 und mit vorteilhafterweise reflektierenden Oberflächen 1510, die senkrecht zur Luftströmung angeordnet sind. Neben der primären Wirkung der UV-Strahlung zur Abtötung von in der Luft befindlichen Mikroorganismen, wird durch diese Anordnung eine optimale Bestrahlung des sich anschließenden Filters für Mikroorganismen 1511 gewährleistet. Die in dieser Weise vorbehandelte Luft durchströmt nun den zweiten Abschnitt bestehend aus einem Filter für Mikroorganismen 1511 und einem sich anschließenden Katalysator 1512. Die aus dem zweiten Abschnitt austretende Luft 1513 gelangt anschließend in das Sauggebläse 1514, das für den Lufttransport der Luft durch das Entkeimungsgerät sorgt. Abschließend durchströmt die Luft einen dritten Abschnitt, der aus Ionisationsröhren 1515 besteht. Die Ionisationsröhren 1515 sind vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet, um die Bauhöhe des Reinigungsgeräts zu verringern. Die gereinigte Luft 1516 tritt durch Öffnungen an der Oberseite des Gehäuses 1502 aus.

Claims

Verwendung einer Vorrichtung zum Abbau gasförmiger Kohlenwasserstoff-Emissionen zum Entkeimen von in einem Luftleitkanal geführter Raumluft, wobei in einem ersten Abschnitt des Luftleitkanals eine UV-Einheit zur Bestrahlung der Raumluft mit UV-Strahlung vorgesehen ist, wobei in einem sich anschließenden zweiten Abschnitt ein Katalysator zum Abbau des von der UV-Einheit produzierten Ozons vorgesehen ist und wobei in einem sich anschließenden dritten Abschnitt eine Ionisationseinheit zur Ionisation der Raumluft vorgesehen ist.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt des Luftleitkanals im Bereich der UV-Strahlung reflektierende Oberflächen aufweist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–2, wobei der erste Abschnitt des Luftleitkanals im Bereich der UV-Strahlung eine Beschichtung mit einem breitbandigen Halbleitermaterial aufweist.
Verwendung nach Anspruch 3, wobei das Halbleitermaterial aus Titandioxid (TiO₂) oder dotiertem Titandioxid besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der wenigstens eine UV-Strahler aus einer zylindrisch ausgebildeten UV-Lampe besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei der Katalysator durch katalytische Aktivkohle gebildet ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei der Katalysator aus einem aus Aktivkohle, Bimsstein, Zeolithen oder Ton gebildeten Trägermaterial und aus einem Zusatz aus katalytischen Metalloxiden besteht.
Verwendung nach Anspruch 7, wobei der Katalysator mit einem Zusatz bestehend aus Oxiden von Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Si, Ti, oder Zr versehen ist.
Verwendung nach Anspruch 7, wobei der Katalysator mit einem Zusatz aus katalytischen Metalloxiden in einer Mischung mit Pt, Pd oder Rh versehen ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei der Katalysator einen dünnwandigen Aufbau mit geringem Strömungswiderstand aufweist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–10, wobei die Ionisationseinheit aus mindestens einer Ionisationsröhre besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei über den Luftleitkanal ein Raum mit Raumluft versorgt wird.
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit Bezug auf die den Raum ausfüllende Raumluft eine mehrfache Umwälzung der Raumluft pro Stunde erfolgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–13, wobei eine Entkeimung von mit umhüllten Viren, insbesondere von mit SARS-Viren belasteter Raumluft erfolgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–14, wobei eine Entkeimung von mit umhüllten Viren, insbesondere von mit Hühnergrippe-Viren belasteter Raumluft erfolgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–15, wobei eine Entkeimung von mit umhüllten Viren, insbesondere von mit Ebola-Viren belasteter Raumluft erfolgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–16, wobei eine Entkeimung von mit umhüllten Viren, insbesondere von mit Influenza-Viren belasteter Raumluft erfolgt.
Vorrichtung zum Entkeimen von in einem Luftleitkanal geführter Raumluft, mit einer UV-Einheit zur Bestrahlung der Raumluft mit UV-Strahlung in einem ersten Abschnitt des Luftleitkanals, mit einem Katalysator zum Abbau des von der UV-Einheit produzierten Ozons in einem sich anschließenden zweiten Abschnitt und mit einer Ionisationseinheit zur Ionisation der Raumluft in einem sich anschließenden dritten Abschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Filter für Mikroorganismen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der erste Abschnitt des Luftleitkanals im Bereich der UV-Strahlung reflektierende Oberflächen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der erste Abschnitt des Luftleitkanals im Bereich der UV-Strahlung eine Beschichtung mit einem breitbandigen Halbleitermaterial aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Halbleitermaterial aus Titandioxid (TiO₂) oder dotiertem Titandioxid besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–21, wobei der wenigstens eine UV-Strahler aus einer zylindrisch ausgebildeten UV-Lampe besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–22, wobei der Katalysator durch katalytische Aktivkohle gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–22, wobei der Katalysator aus einem aus Aktivkohle, Bimsstein, Zeolithen oder Ton gebildeten Trägermaterial und aus einem Zusatz aus katalytischen Metalloxiden besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Katalysator mit einem Zusatz bestehend aus Oxiden von Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Si, Ti, oder Zr versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Katalysator mit einem Zusatz bestehend aus katalytischen Metalloxiden in einer Mischung mit Pt, Pd oder Rh versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–26, wobei der Katalysator einen dünnwandigen Aufbau mit geringem Strömungswiderstand aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–27, wobei die Ionisationseinheit aus mindestens einer Ionisationsröhre besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–28, wobei über den Luftleitkanal ein Raum mit Raumluft versorgt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mit Bezug auf die den Raum ausfüllende Raumluft eine mehrfache Umwälzung der Raumluft pro Stunde erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–30, wobei eine Entkeimung von mit umhüllten Viren, insbesondere von mit SARS-Viren belasteter Raumluft erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–31, wobei eine Entkeimung von mit umhüllten Viren, insbesondere von mit Hühnergrippe-Viren belasteter Raumluft erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–32, wobei eine Entkeimung von mit umhüllten Viren, insbesondere von mit Ebola-Viren belasteter Raumluft erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18–33, wobei eine Entkeimung von mit umhüllten Viren, insbesondere von mit Influenza-Viren belasteter Raumluft erfolgt.