DE102010010684A1

DE102010010684A1 - Verfahren zum Filtern und Beseitigen von Gerüchen aus Wohnraumluft und Filtervorrichtung zum Ausführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102010010684A1
Application number: DE102010010684A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Rückert; Michael Kurek; Dr. Eckwert Klemens; Lars Kruse
Original assignee: ADEK BAUTEILE GmbH
Current assignee: ADEK BAUTEILE GmbH
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: DE102010010684B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Filtern und Beseitigen von Gerüchen aus Wohnraumluft mittels Filtermaterialien, bei dem erfindungsgemäße vorgesehen ist, dass ein zu reinigender Luftstrom durch ein erstes einlagerndes Filtermaterial (6) geleitet wird, in dem Geruchsmoleküle der Wohnraumluft teilweise eingelagert und in der Wohnraumluft enthaltener Wasserdampf teilweise eingelagert wird, dass der Luftstrom anschließend durch ein zweites abbauendes Filtermaterial (9) geleitet wird, in dem im Luftstrom enthaltene Geruchsmoleküle durch Oxidation chemisch abgebaut werden, wobei das erste einlagernde Filtermaterial (6) als Pufferspeicher Wasserdampf einlagert, so dass im nachfolgenden zweiten abbauenden Filtermaterial (9) der Wasserdampfgehalt einen Grenzwert der Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet, und dass das Verfahren in einem Nachlaufbetrieb bei Zufuhr des Luftstromes mit reduziertem Wasserdampfgehalt solange ausgeführt wird, bis der Wasserdampfgehalt im ersten Filtermaterial (6) wieder auf seinen ursprünglichen Wert abgesenkt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Filtern und Beseitigen von Gerüchen aus Wohnraumluft mittels Filtermaterialien sowie eine Filtervorrichtung zum Filtern und Beseitigen von Gerüchen aus Wohnraumluft, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens.
Filtervorrichtungen zum Reinigen von Luft in Wohnräumen sind bekannt. Bei solchen Filtervorrichtungen werden unterschiedliche Verfahren verwendet, bei denen Gerüche oder Geruchsmoleküle eingelagert, umhüllt oder abgebaut werden. Ein Problem bei den abbauenden Verfahren stellt die Verschlechterung der geruchsbeseitigenden Filtereigenschaften der bekannten Filtermaterialien bei Wasseraufnahme aufgrund der in der zu reinigenden Luft vorhandenen Luftfeuchtigkeit dar. Das Filtermaterial geht eine Verbindung mit dem Wasser ein und kann sich verflüssigen, so dass das Filtermaterial seine Filtereigenschaften verliert. Bei dem bereits bekannten Einsatz in industriellen Anlagen (z. B. in Krankenhäusern oder technischen Anlagen) tritt eine solche hohe Luftfeuchtigkeit wie insbesondere in Feuchträumen von Wohnungen nicht auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das im Hinblick auf diesen Nachteil des Standes der Technik bezüglich der Luftfeuchtigkeit verbessert ist, sowie eine Filtervorrichtung insbesondere zum Durchführen eines solchen Verfahrens bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Unter Wohnraumluft wird solche Luft verstanden, die insbesondere durch organische Ausdünstungen von Menschen oder Tieren geruchsbelastet ist und z. B. Fäkaliengeruch aufweist. Diese Wohnraumluft kann vorübergehend hohe Luftfeuchtigkeit aufweisen, wie insbesondere in Duschen oder Bädern, die auch Toiletten aufweisen können. Grundsätzlich ist die Durchführung und Anwendung des Verfahrens wie auch der Einsatz der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung auch außerhalb von Wohnräumen für ähnliche Luftbedingungen möglich, z. B. in Toiletten in Wohnwagen oder in Zügen. Dabei muss die Wohnraumluft nicht notwendigerweise in dem Wohnraum selbst gereinigt werden, sondern sie kann auch über eine Leitung der außerhalb des Wohnraumes angeordneten Filtervorrichtung zugeführt werden. Ein wichtiger Anwendungsbereich liegt in der Filterung der Wohnraumluft in der Wohnsituation beim betreuten Wohnen älterer Menschen.
Grundsätzlich wird bei dem Verfahren ein zu reinigender Luftstrom durch ein erstes einlagerndes Filtermaterial oder Filtermedium geleitet. In diesem einlagernden Filtermaterial wird ein Anteil in der Wohnraumluft enthaltener Geruchsstoffe oder Geruchsmoleküle sowie in der Wohnraumluft enthaltener Wasserdampf eingelagert. Ein ursprünglicher oder anfänglicher niedriger Wert des Wasserdampfgehalts im einlagernden Filtermaterial steigt dabei an. Der weiterströmende Luftstrom wird durch ein zweites abbauendes Filtermaterial oder Filtermedium geleitet, in dem im Luftstrom enthaltene Geruchsstoffe oder Geruchsmoleküle durch Oxidation chemisch abgebaut werden.
Das erste einlagernde Filtermaterial stellt bei dem Verfahren einen Pufferspeicher zum Einlagern des Wasserdampfs dar, so dass im nachfolgenden zweiten abbauenden Filtermaterial der Wasserdampfgehalt auch bei hoher Luftfeuchtigkeit im Luftstrom einen Grenzwert der Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet.
Weiterhin wird das Verfahren in einem Nachlaufbetrieb bei Zufuhr des Luftstromes mit reduziertem Wasserdampfgehalt bzw. Luftfeuchtigkeit solange aus- oder durchgeführt, bis der Wasserdampfgehalt im ersten Filtermaterial wieder auf seinen ursprünglichen Wert abgesenkt ist und der Pufferspeicher damit wieder eine nutzbare Speicherkapazität bei einem erneuten Durchführen des Verfahrens bzw. beim Reinigen von Wohnraumluft aufweist. Ein solcher reduzierter Wasserdampfgehalt im Luftstrom kann sich z. B. in einem Bad oder einer Dusche nach Beendigung eines Duschvorgangs oder grundsätzlich z. B. nach einem Belüften des Wohnraumes ergeben.
In bevorzugter Gestaltung kann vorgesehen sein, dass im nachfolgenden zweiten abbauenden Filtermaterial das Verfahren im Nachlaufbetrieb bei Zufuhr des Luftstromes mit reduziertem Gehalt an Geruchsmolekülen solange ausgeführt wird, bis der Gehalt an Geruchsmolekülen im ersten Filtermaterial wieder auf seinen ursprünglichen Wert abgesenkt ist.
Zweckmäßigerweise wird ein Sättigungsgrad des abbauenden Filtermaterials mit abgebauten Geruchsmolekülen gemessen. Bei Erreichen einer Sättigungsgrenze wird beispielsweise ein Signal erzeugt, das auf einen nötigen Austausch des abbauenden Filtermaterials hinweist.
Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Luftströmungsweg für Wohnraumluft aufweist, in dem ein erstes einlagerndes Filtermaterial und in Strömungsrichtung dahinter ein zweites abbauendes Filtermaterial angeordnet sind, wobei das erste einlagernde Filtermaterial als Pufferspeicher im Luftstrom enthaltene Geruchsmoleküle teilweise und Wasserdampf einlagert, so dass im nachfolgenden zweiten abbauenden Filtermaterial der Wasserdampfgehalt einen Grenzwert der Luftfeuchtigkeit für das abbauende Filtermaterial nicht überschreitet, und wobei das zweite abbauende Filtermaterial im Luftstrom enthaltene Geruchsmoleküle durch Oxidation chemisch abbaut.
Als einlagerndes Filtermaterial kann bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung insbesondere Aktivkohle und/oder Zeolith und Silikatgel verwendet werden. Als abbauendes Filtermaterial kann insbesondere Kaliumpermanganat und/oder Natriumpermanganat verwendet werden. Jedoch können auch andere geeignete Materialien oder Medien verwendet werden.
Zweckmäßigerweise sind das erste einlagernde Filtermaterial und das zweite abbauende Filtermaterial durch einen Zwischenraum voneinander beabstandet angeordnet. Durch den Zwischenraum und ggfs. weitere Einrichtungen kann sichergestellt werden, dass Luftfeuchtigkeit nicht durch unmittelbaren Kontakt vom einlagernden Filtermaterial auf das abbauende Filtermaterial übertragen wird.
Ein Grenzwert der Luftfeuchtigkeit im abbauenden Filtermaterial kann in Abhängigkeit von der Art dieses Materials z. B. 95% relative Feuchte oder auch nur bis zu 80% relative Feuchte betragen.
In bevorzugter Ausgestaltung enthält die Filtervorrichtung eine Gebläseeinrichtung zum Fördern des Luftstroms. Eine solche Gebläseeinrichtung kann z. B. in dem oben genannten Zwischenraum aufgenommen sein.
Vorzugsweise ist eine Sensoreinrichtung zum Detektieren des Gehalts an Geruchsmolekülen und/oder an Wasserdampf im Luftstrom und/oder im einlagernden Filtermaterial bzw. im abbauenden Filtermaterial vorgesehen. Die Sensoreinrichtung bzw. Sensoreinrichtungen kann bzw. können zum Steuern des Betriebs der Filtervorrichtung verwendet werden.
Des weiteren kann ein Geruchssensor zum Ein- und Ausschalten des Betriebs der Filtervorrichtung vorgesehen sein.
Zweckmäßigerweise ist eine Filtersättigungsanzeige vorgesehen, die auf Messungen des Luftstromes bzw. der darin enthaltenen Geruchsmoleküle vor und hinter dem abbauenden Filtermaterial basieren kann. Andererseits kann eine Verfärbung des Filtermaterials eine optische Filtersättigungsanzeige bilden. Das Filtermaterial bzw. sein Zustand ist hierfür z. B. durch ein Sichtfenster von außen erkennbar.
Die in bevorzugter Gestaltung vorgesehene Aromatisierungseinrichtung kann einen Zerstäuber aufweisen, der z. B. hinter der zweiten Filtereinrichtung angeordnet ist bzw. hier die Aromastoffe in den abströmenden Luftstrom freigibt.
Nachfolgend werden ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur in schematischer Darstellung die Filtervorrichtung zeigt.
Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung 1 enthält ein Gehäuse 2 mit einer Lufteinlassseite 3 und einer Luftauslassseite 4 sowie einem Luftströmungsweg in dem Gehäuse 2 zwischen der Lufteinlassseite 3 und der Luftauslassseite 4. Im Gehäuse 2 ist im Luftströmungsweg strömungsabwärts von der Lufteinlassseite 3 bzw. in Strömungsrichtung hinter der Lufteinlassseite 3 eine erste Filtereinrichtung 5 mit einem einlagernden Filtermaterial 6 und in Strömungsrichtung dahinter oder nach einem Zwischenraum 7 und vor der Luftauslassseite 4 eine zweite Filtereinrichtung 8 mit einem abbauenden Filtermaterial 9 angeordnet.
Die Filtervorrichtung 1 ist zum Reinigen der Luft in Wohnräumen oder ähnlichen Räumen von Gerüchen bestimmt und wird daher bevorzugt in einer kompakten Gestaltung hergestellt und in einem Wohnraum angeordnet. Mittels einer Fördereinrichtung wie z. B. einem Gebläse oder Lüfter (nicht dargestellt), das bzw. der in dem Gehäuse 1 und insbesondere in dem Zwischenraum 7 enthalten sein kann, wird ein Luftstrom 10 (schematisch als Pfeil dargestellt) der Wohnraumluft an der Lufteinlassseite 3 in das Gehäuse 1 zugeführt und die gereinigte bzw. geruchsfrei gefilterte Wohnraumluft strömt als Luftstrom 11 (schematisch als Pfeil dargestellt) wieder aus dem Gehäuse 1 heraus in den Wohnraum zurück.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 1 wirkt das einlagernde Filtermaterial 6 als Pufferspeicher für die im Luftstrom enthaltenen Geruchsmoleküle und für die Feuchtigkeit. Nach dem Verfahrens- oder Betriebsbeginn werden in den Pufferspeicher bzw. das einlagernde Filtermaterial 6 die Geruchsmoleküle und die Feuchtigkeit bzw. der Wasserdampf teilweise und temporär eingelagert.
Im Luftstrom hinter dem einlagernden Filtermaterial 6 verbleibende Geruchsmoleküle werden anschließend beim Durchströmen durch das abbauende Filtermaterial 9 in diesem durch Oxidation chemisch abgebaut und damit eliminiert. Wenn in dem zugeführten Luftstrom 10 der Gehalt an Geruchsmolekülen aufgrund der verfahrensgemäßen Reinigung bzw. Filterung der Luft abnimmt, kann der Pufferspeicher bzw. das einlagernde Filtermaterial 6 noch gespeicherte Geruchsmoleküle abgeben, die durch den Luftstrom in das abbauende Filtermaterial 9 getragen werden und dort chemisch abgebaut werden. Über den Nachlaufbetrieb des Gebläses oder Lüfters kann die in dem Filtermaterial 6 eingelagerte Luftfeuchtigkeit wieder reduziert werden, indem der Luftstrom die Feuchtigkeit aus dem Filtermaterial 6 abtransportiert. Die ursprüngliche Kapazität des Pufferspeichers zum Einlagern von Geruchsmolekülen und Feuchtigkeit bzw. Wasserdampf ist dann wieder hergestellt.
Der Zwischenraum 7 kann dazu dienen, dass Feuchtigkeit aus dem ersten Filtermaterial 6 nicht durch direkten Kontakt oder Leitung auf das zweite Filtermaterial 9 übertragen werden kann. Auch kann die Lüfter- oder Gebläseeinrichtung in dem Zwischenraum 7 untergebracht sein.
Durch das Einlagern der Feuchtigkeit bzw. des Wasserdampfes in dem einlagernden Filtermaterial 6 wird der Wasserdampfgehalt in dem abbauenden Filtermaterial 9 auf einem niedrigen Niveau gehalten, wodurch eine Kondensation von Wasserdampf vermieden wird, so dass das abbauende Filtermaterial 9 nicht in Lösung geht.
Dadurch, dass ein Teil der Geruchsmoleküle in dem einlagernden Filtermaterial 6 bzw. dem Pufferspeicher zwischengelagert wird, verringert sich die Konzentration der Geruchsmoleküle und die Geruchswahrnehmungsschwelle wird in kürzerer Zeit erreicht.
Als einlagerndes und regenerierbares Filtermaterial 6 können z. B. Aktivkohle, Zeolithe und Kombinationen dieser Materialien verwendet werden. Des weiteren ist im einlagernden Filtermaterial 6 feuchtigkeitsbindendes Material enthalten, z. B. Wolle oder Silikatgel.
Als abbauendes Filtermaterial 9 wird insbesondere Kaliumpermanganat oder Natriumpermanganat oder eine Kombination aus beiden verwendet. Das insbesondere als Granulat vorliegende abbauende Filtermaterial 9 kann Trägersubstanzen wie z. B. Tonerde oder Aktivkohle für die Granulatbildung enthalten.
Eine Beheizung des Luftstromes oder Heizeinrichtung zur Senkung der relativen Luftfeuchtigkeit kann zwischen dem einlagernden Filtermaterial 6 und dem abbauenden Filtermaterial 9 vorgenommen werden und z. B. durch eine in dem Zwischenraum 7 angeordnete Heizeinrichtung, beispielsweise eine elektrisch betriebene Heizspirale, ausgeführt werden. Die Beheizung kann ständig wirksam sein oder bedarfsgesteuert zugeschaltet werden, wobei z. B. der Wasserdampfgehalt im einlagernden Filtermaterial 6 und/oder im abbauenden Filtermaterial 9 als Steuergröße verwendet werden kann.
Des weiteren kann die Filtervorrichtung zusätzliche Ausstattungen wie einen Geruchssensor zum Ein- und Ausschalten des Betriebs der Filtervorrichtung, eine Filtersättigungsanzeige oder eine Aromatisierungseinrichtung aufweisen. Die Filtersättigungsanzeige kann auf Messungen des Luftstromes bzw. der darin enthaltenen Geruchsmoleküle vor und hinter dem abbauenden Filtermaterial 9 basieren. Andererseits kann eine Verfärbung des Filtermaterials eine optische Filtersättigungsanzeige bilden. Das Filtermaterial bzw. sein Zustand ist hierfür z. B. durch ein Sichtfenster von außen erkennbar. Die Aromatisierungseinrichtung kann einen Zerstäuber aufweisen, der z. B. hinter der zweiten Filtereinrichtung 8 angeordnet ist bzw. hier die Aromastoffe in den abströmenden Luftstrom freigibt.
Die Filtervorrichtung kann des weiteren einen Stromanschluss für eine Stromversorgung vom Stromnetz sowie eine Steuerelektronik aufweisen.
Das Gehäuse 2 der Filtervorrichtung 1 kann eine kompakte flache und insbesondere runde oder rechteckige Form aufweisen.
Die in der Beschreibung und anhand des Ausführungsbeispiels sowie in der Figur offenbarten einzelnen Merkmale können in beliebigen technisch zweckmäßigen Anordnungen und Gestaltungen mit dem Erfindungsgegenstand in seiner allgemeinen Form kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Filtervorrichtung
2: Gehäuse
3: Lufteinlassseite
4: Luftauslassseite
5: erste Filtereinrichtung
6: einlagerndes Filtermaterial
7: Zwischenraum
8: zweite Filtereinrichtung
9: abbauendes Filtermaterial
10: Luftstrom
11: Luftstrom

Claims

Verfahren zum Filtern und Beseitigen von Gerüchen aus Wohnraumluft mittels Filtermaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu reinigender Luftstrom durch ein erstes einlagerndes Filtermaterial (6) geleitet wird, in dem Geruchsmoleküle der Wohnraumluft teilweise eingelagert und in der Wohnraumluft enthaltener Wasserdampf teilweise eingelagert wird, dass der Luftstrom anschließend durch ein zweites abbauendes Filtermaterial (9) geleitet wird, in dem im Luftstrom enthaltene Geruchsmoleküle durch Oxidation chemisch abgebaut werden, wobei das erste einlagernde Filtermaterial (6) als Pufferspeicher Wasserdampf einlagert, so dass im nachfolgenden zweiten abbauenden Filtermaterial (9) der Wasserdampfgehalt einen Grenzwert der Luftfeuchtigkeit nicht überschreitet, und dass das Verfahren in einem Nachlaufbetrieb bei Zufuhr des Luftstromes mit reduziertem Wasserdampfgehalt solange ausgeführt wird, bis der Wasserdampfgehalt im ersten Filtermaterial (6) wieder auf seinen ursprünglichen Wert abgesenkt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im nachfolgenden zweiten abbauenden Filtermaterial (9) das Verfahren im Nachlaufbetrieb bei Zufuhr des Luftstromes mit reduziertem Gehalt an Geruchsmolekülen solange ausgeführt wird, bis der Gehalt an Geruchsmolekülen im ersten Filtermaterial (6) wieder auf seinen ursprünglichen Wert abgesenkt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sättigungsgrad des abbauenden Filtermaterials (9) mit abgebauten Geruchsmolekülen gemessen wird und dass beim Erreichen einer Sättigungsgrenze ein Signal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als einlagerndes Filtermaterial (6) Aktivkohle und/oder Zeolith und Silikatgel verwendet wird und dass als abbauendes Filtermaterial (9) Kaliumpermanganat und/oder Natriumpermanganat verwendet wird.
Filtervorrichtung zum Filtern und Beseitigen von Gerüchen aus Wohnraumluft, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Luftströmungsweg für Wohnraumluft, in dem ein erstes einlagerndes Filtermaterial (6) und in Strömungsrichtung dahinter ein zweites abbauendes Filtermaterial (9) angeordnet sind, wobei das erste einlagernde Filtermaterial (6) als Pufferspeicher im Luftstrom enthaltene Geruchsmoleküle teilweise und Wasserdampf einlagert, so dass im nachfolgenden zweiten abbauenden Filtermaterial (9) der Wasserdampfgehalt einen Grenzwert der Luftfeuchtigkeit für das abbauende Filtermaterial (9) nicht überschreitet, und wobei das zweite abbauende Filtermaterial (9) im Luftstrom enthaltene Geruchsmoleküle durch Oxidation chemisch abbaut.
Filtervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das einlagernde Filtermaterial (6) feuchtigkeitsspeichernde Eigenschaften aufweist und insbesondere Aktivkohle und/oder Zeolith und Silikatgel ist oder enthält und dass das abbauende Filtermaterial (9) Kaliumpermanganat und/oder Natriumpermanganat ist oder enthält.
Filtervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste einlagernde Filtermaterial (6) und das zweite abbauende Filtermaterial (9) durch einen Zwischenraum (7) voneinander beabstandet sind.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grenzwert der Luftfeuchtigkeit für das abbauende Filtermaterial (9) materialabhängig eine Wert von 80% bis 95% relative Feuchte nicht überschreitet.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gebläseeinrichtung zum Fördern des Luftstroms vorgesehen ist.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung zum Detektieren des Gehalts an Geruchsmolekülen und/oder an Wasserdampf im Luftstrom und/oder im einlagernden Filtermaterial (6) bzw. im abbauenden Filtermaterial (9) enthalten ist.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung enthalten ist.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtersättigungsanzeige enthalten ist.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aromatisierungseinrichtung enthalten ist.