DE102005047247A1

DE102005047247A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Atemluft mit integrierter Wärmerückgewinnung

Info

Publication number: DE102005047247A1
Application number: DE102005047247A
Authority: DE
Inventors: Heinz Prof. Dr.-Ing. Dr.sc. Dr.h.c. Hölter; Werner Tenk
Original assignee: EFS SCHERMBECK GmbH
Current assignee: EFS SCHERMBECK GmbH
Priority date: 2005-10-01
Filing date: 2005-10-01
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Es wird ein kombiniertes System vorgeschlagen, bei dem frische, von außen in ein Gebäude oder einen Raum strömende Atemluft vor einer Behandlung in einem denaturierend bzw. oligodynamisch wirkenden Elektrofilter in indirekten Wärmetausch mit aus dem Gebäude abziehender, verbrauchter Innenluft gebracht wird. DOLLAR A Auf diese Weise kann z.B. im Winter ein Großteil der von der Innenluft mitgeführten Wärme auf die kältere Frischluft übertragen und somit im Gebäude gehalten werden, was sich sehr günstig auf den Energieverbrauch im Gebäude auswirkt. Im Sommer dagegen, wenn die Innentemperatur niedriger ist als die Außentemperatur, kann die frische zuströmende Atemluft vor ihrer Reinigung im Wärmetausch mit der verbrauchten Luft in angenehmer Weise gekühlt werden.

Description

Die Anforderungen an Gebäude, unter Berücksichtigung der Energieeinsparverordnung EnEV, und stetig steigender Energiekosten, haben sich in den letzten Jahren zunehmend verändert. Wärmeverluste werden durch ständig verbesserte Außenwandisolierungen und dichter schließende Fenster deutlich reduziert. Diese Maßnahmen führen zwar zu Energieeinsparungen, bergen aber auch erhebliche Nachteile für die Bewohner und die Bausubstanz.
In der Vergangenheit fand ein natürlicher Luftwechsel durch Leckagen an schlecht schließenden Fenstern und undichten Türen statt. Diese nun nicht mehr vorhandene Luftaustausch führt zu mitunter auch zu gesundheitsgefährdenden Veränderungen der Lufthygiene. Ausdünstungen verursacht durch Wohnmöbel, Bodenbeläge, Farben, Reinigungsmittel, Tabakrauch, Allergene sowie Schad- u. Reizstoffe aus dem Straßenverkehr belasten das Klima der Innenräume. Auch die durch Atmen, Baden, Duschen und Kochen entstehende Luftfeuchtigkeit wird nicht mehr hinreichend abgeführt und fördert bei unzureichender Lüftung das Wachstum von gefährlichen Schimmelpilzen und Bakterien.
Abgesehen von einer Kontamination der Bausubstanz sind die hierdurch möglicherweise entstehenden Allergien und durch sie ausgelöste Atemwegserkrankungen eine ernstzunehmende Gefahr für die menschliche Gesundheit. Epidemiologische Untersuchungen zeigen eindeutig, dass bedingte Erkrankungen ständig zunehmen.
Ansprüche an die Luftgüte in Verbindung mit einer Wärmerückgewinnung sind durch eine konventionelle Fensterlüftung unter energetischen und mikrobiologischen Gesichtspunkten nicht mehr zu erfüllen. Um die hohen Investitionskosten für die Maßnahmen der Wärmedämmung nicht auf konventionelle Weise durch Austausch von Luft mit der darin enthaltenen Wärmeenergie durch z.B. Fensterlüftung wieder zu neutralisieren und um ein lufthygienisch einwandfreies Raumklima zu schaffen, bedarf es zeitgemäßer Technologien.

Intelligente Innenraumlüftung

Luftqualität ist objektiv nicht definiert, sie wird individuell empfunden und fast immer nur dann, wenn die Luft „schlecht" ist. Unübersehbar groß ist aber inzwischen die Anzahl der Substanzen, die möglichst nicht in unserer Atemluft vorhanden sein sollten. Hierzu zählen auch die Allergene, die als gas- oder partikelförmige Stoffe in der Luft enthalten sind und bisher nicht oder nur unvollkommen beseitigt werden konnten. Konventionelle Filter scheiden zwar mit hohem Wirkungsgrad Feststoffe ab, verhindern aber nicht, dass gasförmige Luftverunreinigungen durch sie hindurch diffundieren können und somit in die Atemluft gelangen.

Beschwerdefrei Atmen dank moderner EFS-Technik

Das EFS-Gerät ist ein für die Wandmontage konzipiertes Lüftungsgerät mit modernster Wärmerückgewinnungs- und Elektrofiltertechnik. Es lässt sich durch sein formschönes Design in nahezu jeden Raum integrieren. Maximale Energieeinsparung, ein Höchstmaß an gesunder, unabhängig von der Jahreszeit temperierter Frischluft sowie der sensorisch gesteuerte vollautomatische Betrieb zählen zu den hervorragenden Eigenschaften des Gerätes.

Der nahezu geräuschlose und vollautomatische Betrieb des Gerätes ermöglicht je nach Bedarf eine Zufuhr von temperaturangepasster und gefilterter Frischluft. Die durch die EFS Forschung neu entwickelte sensorisch gesteuerte Mikroprozessorelektronik garantiert nicht nur eine permanente Energieeinsparung, sondern schafft auch ein ideales Raumklima und sorgt somit für einen gesunden und angenehmen Wohnkomfort. Ein mit dem EFS-Lüftungssystem kontrolliert belüfteter Innenraum ist weitgehend frei von den in der Innenluft enthaltenen Viren, Bakterien, Keimen, Pollen und anderen Allergenen und schafft somit auch insbesondere für den Menschen ein gesundes Raumklima.

Diese Merkmale werden durch den Einsatz hochwertiger Werkstoffe und modernster Technik gewährleistet. So sorgt der aus einer speziellen Aluminiumlegierung gefertigte Hochleistungsgegenstromwärmetauscher für einen thermischen Wirkungsgrad von bis zu 90 %. Die völlig neu konzipierten Gleichstromventilatoren ermöglichen einen bisher nicht erreichten, nahezu geräuschlosen Betrieb, wodurch sich das Gerät ideal zum Einsatz in Kinder-, Schlaf-, und Krankenzimmern – in allen sensiblen Bereichen also – in denen Wohlbefinden ganz besonders wichtig ist, eignet.

Eine produktspezifische Neuentwicklung stellt auch das EFS-Elektrofilterfiltersystem dar, dass nicht nur die Zufuhr staubförmiger Partikel verhindert, sondern auch das Eindringen von Insekten, Viren, Bakterien und anderen Mikroorganismen sowie gasförmige Schadstoffe in der zugeführten Luft gänzlich ausschließt. Es entsteht eine ökologisch ökonomische Lösung, die dem Menschen, Tieren und auch Pflanzen im Raum zugute kommt.

Die EFS-Multikomfortsteuerung mit Ihrer vielseitigen Sensorik überwacht die Luftgüte hinsichtlich der möglichen Parameter wie Temperatur und Feuchtigkeit permanent. Dadurch wird das Gerät in die Lage versetzt, eine hohe Luftqualität zu gewährleisten, indem es verbrauchte Raumluft abtransportiert und unabhängig von den Außenverhältnissen temperierte und gefilterte Frischluft zuführt.

Um einen ganzjährigen vollautomatischen Betrieb zu gewährleisten, muss das unter bestimmten Prozesssituationen entstehende Kondensat abgeführt werden. Dies übernimmt eine ebenfalls sensorüberwachte Pumpe, die das Kondensat vollautomatisch über einen Stutzen mit der Abluft nach außen abführt. Je nach Witterungslage entscheidet die Steuerung, ob gewärmt oder gekühlt werden soll.

Geräteaufbau und Wirkungsweise

Zur Wärmerückgewinnung besitzt das Gerät einen Gegenstromwärmetauscher mit einem Energierückgewinnungsvermögen bis zu 90 %. Über diesen Tauscher können die Luftströme erwärmt, gekühlt, entfeuchtet oder befeuchtet werden.

Über spezielle Sensoren werden ständig Temperatur und Luftfeuchte der Innen- und Außenluft erfasst und ausgewertet, so das stets ein optimales Raumklima vorhanden ist.

Das neu entwickelte denaturierende Elektrofiltersystem ist durch die intelligente Anordnung der patentierten, chemisch-elektrophysikalischen Systemanordnung durchaus in der Lage, Belastungen aus dem Straßenverkehr z.B. ultrafeine Stäube, Russpartikel von Dieselfahrzeugen, Pollen, allergene Reizstoffe, Gerüche sowie auch Viren, Bakterien, Keime, Schimmelpilze und gasförmige Schadstoffe wie H₂S, SO₂, NO₂, NH₃, CH₄, VOC, PCB und weitere vollständig abzuscheiden.

Herzstück ist die zentrale Regelungs- und Überwachungseinheit. Hier werden die Signale der Sensoren registriert und für die Konditionierung der Zu- und Abluft ausgewertet. Außerdem überwacht sich das Gerät auch selbst, stellt auch den Füllstand des Kondensatsammelbehälters fest, steuert den Stellmotor der Bypassklappe und signalisiert gegebenenfalls Fehlfunktionen auf dem Display der Steuerung. Die Steuerung ist werksseitig vorprogrammiert, kann jedoch den örtlichen Gegebenheiten einfach angepasst werden.

Das jeweilige Programm sowie der Istwert der überwachenden Sensoren werden permanent auf dem Display angezeigt. Bei Erreichen des Serviceintervalls oder Füllstandüberschreitung des Kondensatbehälters wird frühzeitig durch ein Blinken des entsprechenden Symbols angezeigt. Erfolgt innerhalb eines bestimmten Zeitraumes keine Wartung bzw. wird das Signal nicht quittiert, schaltet sich das Gerät automatisch ab, um Fehlfunktionen zu vermeiden.

Anwendungsbeispiele
Wohlige Wärme im Winter
Die Außentemperatur beträgt –5 °C, die Raumlufttemperatur +21 °C. Die angesaugte kalte Außenluft wird zunächst im Wärmetauscher mit der Wärmeenergie aus der verbrauchten Raumluft erwärmt. Die so konditionierte frische Außenluft strömt nun mit einer Temperatur von +19 °C als Zuluft in den Raum. Dabei wird auch die Luftfeuchtigkeit, die in Innenräumen zwischen 40 und 60 % liegen sollte überwacht und gegebenenfalls korrigiert. Durch den kontrollierten Luftaustausch lassen sich so im Vergleich zur Fensterlüftung bis zu 90 % der Wärmeenergie zurückgewinnen.
Angenehme Kühle im Sommer
An heißen Sommertagen heizen sich die Räume unangenehm auf. Pollen und andere Allergene machen dem Allergiker das Leben schwer. Die Außentemperatur steigt auf +30 °C. In den Räumen herrscht bereits eine Temperatur von +24 °C.
Die angesaugte Außenluft durchströmt nun den durch die mit der verbrauchten Raumluft auf Innenraumtemperatur gekühlten Wärmetauscher und tritt als Zuluft mit einer Temperatur von +25° C in den Innenraum. Die Aufheizung von Räumen und Gebäuden wird dadurch erheblich verzögert, und es bleibt somit innen kühler als außen.
Abends, wenn die Außentemperatur auf +20 °C sinkt, strömt der gefilterten Zuluftstrom in den Innenraum wobei der Abluftventilator außer Betrieb bleibt. Das Gebäude wird hierdurch die ganze Nacht hindurch heruntergekühlt, so dass am Morgen wieder ein angenehm kühles Raumklima herrscht.
In der beiliegenden Zeichnung ist das erfindungsgemäße System dargestellt,

mit 1 die mit Schadstoff angereicherte Zuluft, aufgewärmt oder gekühlt durch den Wärmetauscher
mit 2 + 2a der Hochspannungsgenerator
mit 3 die Sprühelektrode
mit 4 die denaturierenden Niederschlagsflächen
mit 5 Aktivkohlefilter
mit 6 die gesunde Luft
mit 7 der Wärmetauscher
mit 8 die Kondensatpumpe
mit 9 der Ventilator Zuluft
mit 10 der Ventilator Abluft
mit 11 der Feuchtefühler
mit 12 der Temperaturfühler

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen möglich, ohne jedoch von dem Grundgedanken abzuweichen einen Wärmetauscher so zu verwenden, dass er die angesaugte Luft für die Wohnung erwärmt oder in der Gegenluftführung aufheizt, und die dann zur Verfügung gestellte konditionierte Luft über Sprühelektroden leitet und sie vorzugsweise mit Negativionen auflädt und somit Belastungen wie Viren, Bakterien und andere Schadstoffe aus der zugeführten Luft abscheidet.
Es wird somit ein Temperaturaustausch ermöglicht und gleichzeitig gesunde Luft den Menschen zur Verfügung gestellt. Die Reinigung der Luft ist durch die Patentanmeldung „Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Atemluft" – Aktenzeichen: 10 2005 001 022.9 – ausführlich beschrieben.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur gesunden Atemluftherstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erzeugende Atemluft über eine Vorrichtung gedrückt oder gesaugt wird, die folgende Eigenschaften aufweist: Die mit Schadstoffen belastete Atemluft (1) wird über Ionen- und Ozonerzeugende Sprühelektroden (3) die durch einen oder mehrere, regulierbare Hochspannungsgeneratoren (2/2a) unter Spannung gesetzt werden, über oligodynamisch wirksame Niederschlagselektroden (4) geschoben oder gesaugt, die Schadstoffe werden oxidiert und agglomeriert und auf den denaturierenden Niederschlagsflächen (4) angelagert, überschüssiges Ozon wird über einen mit Aktivkohle armierten Faltenfilter (5) absorbiert, so dass am Ende der erfindungsgemäßen Vorrichtung die gesunde Luft (6) austritt, wärmetechnisch oder kühltechnisch behandelt und den Menschen zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren und Vorrichtung zur gesunden Atemluftherstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ionendichte zwischen 10–20 Mio./cm³ erzeugt wird, die aus positiven und negativen Ionen bestehen.
Verfahren und Vorrichtung zur gesunden Atemluftherstellung nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von positiven zu negativen Ionen 1:1,4 beträgt.
Verfahren und Vorrichtung zur gesunden Atemluftherstellung nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hochspannungsgeneratoren 2 über 2a je nach Luftfeuchtigkeit selbstständig einjustieren, um Überschläge zu vermeiden und entsprechende Ozonwerte zu nivilieren.
Verfahren und Vorrichtung zur gesunden Atemluftherstellung nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Luftreinigungsgerätes ein mit Aktivkohle armiertes und gefaltetes Filtersystem zur Ozonabscheidung eingebaut ist.
Verfahren und Vorrichtung zur gesunden Atemluftherstellung nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohlearmierung vorzugsweise aus Aktivkohlefasern besteht.