DE102014215735A1 - Method for operating a room ventilation system, sensor and room ventilation system - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer raumlufttechnischen Anlage (10) wird eine Belastung mit Biopartikeln, beispielsweise Bakterien, Viren, Pilze, Pilzsporen und/oder Pollen, in einem Luftstrom kontinuierlich und/oder quasi-kontinuierlich gemessen. Die Messung der Belastung mit Biopartikeln basiert auf einer Streulicht-basierten Detektion.In a method for operating a ventilation and air-conditioning system (10), a load of bioparticles, for example bacteria, viruses, fungi, fungal spores and / or pollen, in a stream of air is measured continuously and / or quasi-continuously. The measurement of the exposure to bioparticles is based on a scattered light-based detection.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer raumlufttechnischen Anlage, einen Sensor zur Detektion von Biopartikeln sowie eine raumlufttechnische Anlage.The present invention relates to a method for operating a ventilation system, a sensor for the detection of bioparticles and a ventilation system.
Stand der TechnikState of the art
Raumlufttechnische Anlagen, die auch als Klimaanlagen bezeichnet werden, werden eingesetzt, um ein gewünschtes Raumklima zu erzeugen oder aufrechtzuerhalten. Insbesondere werden raumlufttechnische Anlagen eingesetzt, um einen Luftaustausch zu bewerkstelligen und um eine gewünschte Feuchtigkeit und Temperatur in einem Innenraum einzustellen. Solche Anlagen können beispielsweise in Wohnräumen oder Geschäftsräumen, aber auch beispielsweise in Maschinenräumen oder Rechenzentren zum Einsatz kommen. Im Folgenden werden unter dem Begriff „raumlufttechnische Anlagen“ sowohl einfache Lüftungsanlagen mit oder ohne Heizfunktion als auch raumlufttechnische Anlagen, die darüber hinaus Befeuchtungsfunktionen, Entfeuchtungsfunktionen und/oder Kühlfunktionen umfassen, verstanden. Ventilation systems, also referred to as air conditioning systems, are used to create or maintain a desired indoor climate. In particular, air conditioning systems are used to accomplish an exchange of air and to set a desired humidity and temperature in an interior. Such systems can be used, for example, in living spaces or business premises, but also, for example, in engine rooms or data centers. In the following, the term "ventilation systems" is understood as meaning both simple ventilation systems with or without a heating function and ventilation and air conditioning systems, which also include humidification functions, dehumidification functions and / or cooling functions.
Verschiedene Komponenten einer raumlufttechnischen Anlage, insbesondere Filter, Kühlregister, Tropfenabscheider und Luftkanäle, stellen potenzielle Nährböden für verschiedene Mikroorganismen dar. Dies kann zu gesundheitlichen Belastungen führen, wobei insbesondere Schimmelpilze und Legionellen hier eine besondere Bedeutung aufweisen. Nach einem Eintritt und gegebenenfalls nach einer Vermehrung innerhalb der raumlufttechnischen Anlage können die Mikroorganismen luftgetragen, an Partikeln haftend oder in Form von Aerosolen durch die zirkulierende Luft verteilt werden.Various components of a ventilation and air-conditioning system, in particular filters, cooling registers, droplet separators and air ducts, represent potential nutrient media for various microorganisms. This can lead to health problems, with mold fungi and legionella in particular being of particular importance here. After entry and optionally after propagation within the ventilation system, the microorganisms can be carried air, adhering to particles or distributed in the form of aerosols by the circulating air.
Um einen belastungsfreien Betrieb einer raumlufttechnischen Anlage sicherzustellen, existieren Richtlinien, die eine regelmäßige Wartung und eine ausreichende Hygiene der Anlagen sicherstellen sollen. Hierbei werden mikrobiologische Untersuchungen, insbesondere eine Bestimmung der keimbildenden Einheiten sowie beispielsweise eine Testung auf Legionellenbefall im Befeuchtungssystem in bestimmten Abständen durchgeführt. Eine mangelnde Wartung und fehlende Hygieneprüfung einer raumlufttechnischen Anlage kann zu einer hohen Verkeimung führen, die mit erheblichen gesundheitlichen Belastungen für Menschen im Umfeld der Anlage einhergehen kann.In order to ensure load-free operation of a ventilation and air conditioning system, there are guidelines that should ensure regular maintenance and sufficient hygiene of the systems. In this case, microbiological examinations, in particular a determination of the nucleating units and, for example, a test for Legionella infestation in the humidification system are carried out at specific intervals. A lack of maintenance and lack of hygiene testing a ventilation system can lead to high levels of contamination, which can be associated with significant health problems for people around the plant.
Die Überprüfung des hygienischen Status einer raumlufttechnischen Anlage in bestimmten Wartungsintervallen birgt die Gefahr, dass bis zum Erkennen eines kritischen Status unter Umständen ein gewisser Zeitraum bereits verstrichen ist, in dem die raumlufttechnische Anlage mit einer erheblichen mikrobiellen Belastung bereits gelaufen ist. Weiterhin kann von der raumlufttechnischen Anlage eine längerandauernde gesundheitsbeeinträchtigende Gefahr ausgehen, sofern die vorgesehenen Wartungsintervalle nicht konsequent eingehalten werden. Checking the hygienic status of a ventilation and air-conditioning system at certain maintenance intervals involves the risk that a certain period of time may have elapsed before a critical status has been detected in which the ventilation and air-conditioning system has already run with a considerable microbial load. Furthermore, the ventilation system can pose a health risk lasting for a long time, provided the scheduled maintenance intervals are not adhered to consistently.
Die deutsche Offenlegungsschrift
Demgegenüber stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer raumlufttechnischen Anlage sowie eine entsprechende raumlufttechnische Anlage bereitzustellen, die die genannten Nachteile aus dem Stand der Technik vermeidet. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, einen Sensor und eine raumlufttechnische Anlage gelöst, wie es sich aus den unabhängigen Ansprüchen ergibt. Bevorzugte Ausgestaltungen hiervon sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.In contrast, the invention has the object to provide an improved method for operating a ventilation system and a corresponding ventilation system that avoids the disadvantages of the prior art. This object is achieved by a method, a sensor and a ventilation system, as it results from the independent claims. Preferred embodiments thereof are the subject of the dependent claims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer raumlufttechnischen Anlage wird erfindungsgemäß die Belastung von Biopartikeln oder Mikropartikeln in einem Luftstrom der Anlage kontinuierlich und/oder quasi-kontinuierlich gemessen oder überwacht. Mit dem Begriff „Biopartikel“ sind hierbei insbesondere Mikroorganismen oder andere biologische Partikel gemeint, von denen eine gesundheitliche Belastung für Personen oder Tiere ausgehen kann. Die Biopartikel umfassen dabei vor allem Bakterien, Pilze und Viren sowie Pilzsporen und/oder Pollen und ähnliches. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl lebende Mikroorganismen oder andere Biopartikel als auch beispielsweise abgestorbene zelluläre Bestandteile von Mikroorganismen erfasst werden. Insgesamt eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Online-Monitoring von Biopartikeln in dem Luftstrom von raumlufttechnischen Anlagen. Erfindungsgemäß basiert die Messung der Belastung mit Biopartikeln auf einer Streulicht-basierten Detektion. Eine Streulicht-basierte Detektion bietet das Potenzial für einen sehr kostengünstigen Sensor, der in einer entsprechend ausgestatteten Anlage integriert werden kann, und mit dem in einfacher Weise die Konzentration von Biopartikeln bestimmt werden kann. Der Streulicht-basierte Ansatz eignet sich dabei für eine Messung von Biopartikeln sowohl in einer Gasphase als auch in einer Flüssigphase, sodass mit diesem Verfahren die Belastung mit Biopartikeln in einem Luftstrom mit nur sehr wenig Aufwand erfasst werden kann. Vorteilhafterweise kann hierbei auf eine aufwendige mikrobiologische Laboranalytik verzichtet werden. Der Streulicht-basierte Ansatz zur Messung von Biopartikeln ist mit besonderem Vorteil in dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar, da in der zirkulierenden Luft von raumlufttechnischen Anlagen im Allgemeinen nur wenige verschiedene Zelltypen zu erwarten sind. Eine Differenzierung der zu erwartenden Zelltypen kann unter Umständen bereits allein durch die Detektion mittels Lichtstreuung erfolgen. Unterschiedliche Zelltypen können insbesondere anhand der Unterschiede in Größe und Oberfläche differenziert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt zum einen eine semi-quantitative Bestimmung der Konzentration der Biopartikel. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich damit für eine kontinuierliche Messung direkt in einem Luftstrom der raumlufttechnischen Anlage. Zum anderen kann alternativ oder zusätzlich auch eine Messung mit einer wässrigen Probe bzw. einer Luftprobe in Lösung vorgenommen werden, wofür beispielsweise eine Luftprobe in eine wässrige Phase überführt und dann vermessen wird, sodass hiermit eine quasi-kontinuierliche Überwachung durchgeführt werden kann. In the method according to the invention for operating a ventilation and air conditioning system, the loading of bioparticles or microparticles in an air flow of the system is measured and monitored continuously and / or quasi-continuously in accordance with the invention. The term "bioparticles" in this case in particular microorganisms or other biological particles meant, which may pose a health burden on persons or animals. The bioparticles include mainly bacteria, fungi and viruses as well as fungal spores and / or pollen and the like. With the method according to the invention, both living microorganisms or other bioparticles as well as, for example, dead cellular components of microorganisms can be detected. Overall, the inventive method for online monitoring of bioparticles in the air flow of ventilation systems is suitable. According to the invention, the measurement of the exposure to bioparticles is based on a scattered light-based detection. Scattered light-based detection offers the potential for a very cost-effective sensor that can be integrated into a dedicated facility and easily determine the concentration of bioparticles. The stray light-based Approach is suitable for measuring bioparticles both in a gas phase and in a liquid phase, so that with this method, the exposure to bioparticles in an air flow can be detected with very little effort. Advantageously, this can be dispensed with a complex microbiological laboratory analysis. The scattered-light-based approach to the measurement of bioparticles can be used with particular advantage in the method according to the invention, since in the circulating air of ventilation systems generally only a few different cell types are expected. A differentiation of the cell types to be expected may possibly already occur solely by the detection by means of light scattering. Different cell types can be differentiated in particular on the basis of the differences in size and surface. On the one hand, the method according to the invention allows a semi-quantitative determination of the concentration of the bioparticles. The inventive method is thus suitable for a continuous measurement directly in an air flow of the ventilation system. On the other hand, alternatively or additionally, a measurement can also be carried out with an aqueous sample or an air sample in solution, for which, for example, an air sample is transferred into an aqueous phase and then measured, so that a quasi-continuous monitoring can be carried out.
In bevorzugter Weise wird die Streulicht-basierte Detektion mit einer Fluoreszenz-basierten Detektion und/oder einer Farbstoff-basierte Detektion kombiniert. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass mit der zusätzlichen Fluoreszenzmessung und/oder der Farbstoff-basierten Messung, beispielsweise nach spezifischer Anfärbung von Oberflächenmerkmalen, weitere Informationen über die jeweiligen Biopartikel erhalten werden können. Insbesondere durch eine optische Mustererkennung ist ein analytischer Nachweis bestimmter Biopartikel möglich. Durch eine Kombination mit Fluoreszenz-basierten Messungen und/oder einer Erkennung anhand von Oberflächenmerkmalen mit einem Farbstoff-basierten Ansatz kann die Aussagekraft bei der erfindungsgemäßen Messung der Biopartikel erheblich erhöht werden, so dass im Ergebnis eine qualitative und quantitative Messung mit sehr geringem apparativem Aufwand möglich ist.Preferably, the scattered light-based detection is combined with a fluorescence-based detection and / or a dye-based detection. This offers the particular advantage that additional information about the respective bioparticles can be obtained with the additional fluorescence measurement and / or the dye-based measurement, for example after specific staining of surface features. In particular, by an optical pattern recognition an analytical detection of certain bioparticles is possible. By combining with fluorescence-based measurements and / or a recognition based on surface features with a dye-based approach, the significance of the measurement of bioparticles according to the invention can be significantly increased, so that as a result, a qualitative and quantitative measurement with very low equipment cost possible is.
In bevorzugter Weise kann das Überschreiten eines vorgebbaren Schwellenwertes für die Belastung bzw. für eine Konzentration der Biopartikeln erfasst und/oder signalisiert bzw. angezeigt werden. Sobald ein solcher Schwellenwert überschritten ist, kann dies für einen Betreiber der raumlufttechnischen Anlage sichtbar gemacht werden, so dass geeignete Maßnahmen, beispielsweise eine Reinigung von betroffenen Komponenten der Anlage, veranlasst werden können. Diese kontinuierliche Überwachung der Belastung mit Biopartikeln erlaubt es, dass eine zu hohe Konzentration rechtzeitig erkannt und eine weitere Ausbreitung der Mikropartikel oder Biopartikel gezielt unterbunden werden kann. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine ansteigende Keimbelastung beispielsweise zwischen zwei Wartungen rechtzeitig erkannt und behoben werden kann. Somit ist ein sicherer Betrieb während der gesamten Laufzeit der raumlufttechnischen Anlage, also auch zwischen zwei Wartungen, gewährleistet. Selbst wenn eine vorgesehene Wartung nicht oder nicht fristgemäß ausgeführt wird, ist dennoch der sichere Betrieb der Anlage sichergestellt. Der jeweilige Schwellenwert kann je nach der jeweiligen Anwendung und/oder je nach regionalen Anforderungen, beispielsweise in Anpassung an gesetzliche Vorgaben oder entsprechende Richtlinien, vorgegeben werden. In a preferred manner, the exceeding of a predefinable threshold value for the load or for a concentration of the bioparticles can be detected and / or signaled or displayed. As soon as such a threshold value is exceeded, this can be made visible to an operator of the ventilation and air-conditioning system, so that suitable measures, for example a cleaning of affected components of the installation, can be initiated. This continuous monitoring of the exposure to bioparticles allows a too high concentration to be detected in good time and a further spread of the microparticles or bioparticles can be purposefully prevented. This has the particular advantage that an increasing germ load, for example, between two maintenance can be detected in good time and resolved. Thus, safe operation throughout the term of the ventilation system, ie between two maintenance, guaranteed. Even if scheduled maintenance is not carried out or is not carried out on time, safe operation of the system is nevertheless ensured. The respective threshold value can be specified according to the respective application and / or depending on regional requirements, for example in adaptation to legal requirements or corresponding guidelines.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die gemessene Belastung bzw. die erfasste Konzentration der Biopartikel bei einer Steuerung der raumlufttechnischen Anlage berücksichtigt. Beispielsweise kann die Erfassung der Konzentration der Biopartikel mit der Steuerung der raumlufttechnischen Anlage derart gekoppelt werden, dass die erfasste Konzentration der Biopartikel bei der Steuerung der Zirkulation und/oder bei der Auswahl der Luftzufuhr (innen/außen) eingebunden wird. Beispielsweise kann die Erfassung der Konzentration der Biopartikel in raumlufttechnischen Anlagen an mehreren definierten Stellen des Systems miteinander gekoppelt werden, beispielsweise die Außenluftzufuhr und der innere Luftkanal, sodass ein Abgleich der zugeführten Luft mit der im Inneren zirkulierenden Luft durchgeführt werden kann. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the measured load or the detected concentration of the bioparticles is taken into account in a control of the ventilation and air conditioning system. For example, the detection of the concentration of the bioparticles can be coupled to the control of the ventilation and air conditioning system such that the detected concentration of the bioparticles in the control of the circulation and / or in the selection of the air supply (inside / outside) is involved. For example, the detection of the concentration of bioparticles in ventilation systems can be coupled together at several defined points of the system, such as the outside air supply and the inner air duct, so that an adjustment of the supplied air can be performed with the air circulating inside.
Um die Aussagekraft der quantitativen und/oder qualitativen Messung der Biopartikel weiter zu verbessern, ist es in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass vor einer Messung der Biopartikel eine Vorbereitung der Luftprobe durchgeführt wird. Hierbei können vor allem Störgrößen aus der Probe, beispielsweise durch einen Größenausschluss, entfernt werden. Weiterhin kann eine Anreicherung der Biopartikel insbesondere im Hinblick auf eine qualitative Analyse der Biopartikel durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Überführung der Luftprobe in eine flüssige, beispielsweise wässrige, Phase und/oder eine Einstellung von definierten Messbedingungen vorgesehen sein.In order to further improve the informative value of the quantitative and / or qualitative measurement of the bioparticles, it is provided in a particularly preferred embodiment of the method that a preparation of the air sample is carried out before a measurement of the bioparticles. In particular, disturbance variables from the sample, for example by a size exclusion, can be removed here. Furthermore, an enrichment of the bioparticles can be carried out in particular with regard to a qualitative analysis of the bioparticles. Alternatively or additionally, a transfer of the air sample into a liquid, for example aqueous, phase and / or an adjustment of defined measurement conditions may be provided.
Insgesamt erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren ein Online-Monitoring von Biopartikeln oder Mikropartikeln in dem Luftstrom einer raumlufttechnischen Anlage. Das erfindungsgemäße Verfahren kann damit die bisher üblichen Stichproben für die mikrobielle Analytik ersetzen. Es sind eine kontinuierliche und/oder eine quasi-kontinuierliche Messung der Konzentration der Biopartikel sowie auch ein analytischer Nachweis bestimmter Biopartikel, insbesondere durch die beschriebene optische Mustererkennung, möglich.Overall, the inventive method allows online monitoring of bioparticles or microparticles in the air flow of a ventilation system. The method according to the invention can thus replace the hitherto customary samples for microbial analysis. It is a continuous and / or a quasi-continuous measurement the concentration of bioparticles as well as an analytical detection of certain bioparticles, in particular by the described optical pattern recognition possible.
Mit der Messung der Belastung oder der Konzentration von Biopartikeln ist gemeint, dass zum einen die Gesamtkonzentration von Biopartikeln insbesondere in semi-quantitativer Weise in dem Luftstrom direkt oder indirekt bestimmt werden kann. Bei der indirekten Bestimmung ist es insbesondere vorgesehen, dass eine Luftprobe in eine wässrige Phase überführt wird, und diese wässrige Probe analysiert wird. Hierbei handelt es sich dann gewissermaßen um eine, bezogen auf den Luftstrom der raumlufttechnischen Anlage, quasi-kontinuierliche Messung. Es kann weiterhin auch vorgesehen sein, dass bestimmte Spezies von Biopartikeln identifiziert und nur deren spezifische Konzentration erfasst wird. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass nachgewiesen wird, dass eine bestimmte Spezies überhaupt vorhanden ist. Der Nachweis kann in bestimmten Fällen an eine zuvor durchgeführte Anreicherung der jeweiligen Spezies gekoppelt sein. Auf diese Weise können beispielsweise bestimmte schädliche Keime, von denen bereits bei einer nur sehr geringen Konzentration eine gesundheitsgefährdende Wirkung ausgehen kann, nachgewiesen werden. By measuring the stress or the concentration of bioparticles is meant that on the one hand, the total concentration of bioparticles can be determined directly or indirectly, especially in semi-quantitative manner in the air flow. In the indirect determination, it is particularly provided that an air sample is transferred into an aqueous phase, and this aqueous sample is analyzed. These are, as it were, a quasi-continuous measurement, based on the air flow of the ventilation system. It can also be provided that certain species of bioparticles are identified and only their specific concentration is detected. In this context, it is also possible to prove that a particular species is present at all. In certain cases, the detection can be linked to a previous enrichment of the respective species. In this way, for example, certain harmful germs, of which even at a very low concentration may pose a health hazard, can be detected.
Die Erfindung umfasst weiterhin einen Sensor zur Detektion von Biopartikeln, insbesondere von Bakterien, Viren, Pilzen, Pilzsporen und/oder Pollen, in einem Luftstrom in raumlufttechnischen Anlagen, wobei der Sensor erfindungsgemäß für eine Streulicht-basierte Detektion eingerichtet ist. In bevorzugten Ausgestaltungen kann der Sensor weiterhin auch für eine zusätzliche Fluoreszenz-basierte Detektion und/oder eine Farbstoff-basierte Detektion eingerichtet sein. Mit dem Sensor können die Biopartikel entweder direkt in einer Luftprobe gemessen werden oder die Konzentration bzw. die Belastung mit Biopartikeln in dem Luftstrom wird indirekt durch Vermessung einer flüssigen (wässrigen) Probe bestimmt. The invention further comprises a sensor for detecting bioparticles, in particular bacteria, viruses, fungi, fungal spores and / or pollen, in an air flow in ventilation systems, wherein the sensor is configured according to the invention for a scattered light-based detection. In preferred embodiments, the sensor can also be set up for additional fluorescence-based detection and / or dye-based detection. With the sensor, the bioparticles can either be measured directly in an air sample or the concentration or the load of bioparticles in the air stream is determined indirectly by measuring a liquid (aqueous) sample.
Der erfindungsgemäße Sensor umfasst vorzugsweise mehrere Detektoren, wobei wenigstens ein Detektor für Vorwärtsstreulicht und wenigstens ein Detektor für Seitwärtsstreulicht vorgesehen sind. Bei dem ersten Detektor kann es sich beispielsweise um eine Silizium-Photodiode und bei dem zweiten Detektor um einen Photomultiplier handeln. Darüber hinaus können ein oder mehrere weitere Detektoren vorgesehen sein, mit denen Farbstoffe und/oder Fluoreszenz erfasst werden können, so dass beispielsweise spezifisch angefärbte Oberflächenmerkmale bestimmter Biopartikel detektierbar sind. Wenn die Probe, die die zu messenden Biopartikel enthält, einer Lichtquelle ausgesetzt wird, können mit den Detektoren bestimmte optische Signale oder Muster erfasst werden. Diese Signale erlauben einen Rückschluss auf die Gesamtkonzentration der Biopartikel in der Probe. Weiterhin können hierbei aber auch bestimmte Biopartikel anhand der Mustererkennung identifiziert und deren spezifische Konzentration bestimmt werden.The sensor according to the invention preferably comprises a plurality of detectors, wherein at least one forward scattered light detector and at least one lateral scattered light detector are provided. The first detector may, for example, be a silicon photodiode and the second detector may be a photomultiplier. In addition, one or more further detectors may be provided with which dyes and / or fluorescence can be detected, so that, for example, specifically stained surface features of certain bioparticles are detectable. When the sample containing the bioparticles to be measured is exposed to a light source, the detectors can detect certain optical signals or patterns. These signals allow conclusions about the total concentration of bioparticles in the sample. Furthermore, certain bioparticles can also be identified on the basis of the pattern recognition and their specific concentration can be determined here.
Vorzugsweise ist dem Sensor wenigstens eine Einrichtung zur Vorbereitung der Luftprobe zugeordnet. Eine Vorbereitung der Probe hat den Vorteil, dass die in der Probe enthaltenen Mikroorganismen und andere Partikel, beispielsweise abgestorbene zelluläre Bestandteile, in optimaler Weise vom Sensor erkannt werden können. Probenvorbereitende Maßnahmen können die Auswertung erleichtern und die Aussagekraft der Messung erhöhen. Im Zuge der Probenvorbereitung können definierte Messbedingungen geschaffen werden, um die Messung insgesamt zu stabilisieren. Die Probenvorbereitung kann in mehreren Schritten erfolgen. Die Probe kann gereinigt werden, indem Störgrößen teilweise oder vollständig durch Größenausschluss entfernt werden. Insbesondere können größere Partikel durch eine Größenausschlussfiltration entfernt werden. Weiterhin können Mittel zur Überführung der Probe in ein flüssiges, insbesondere wässriges Medium vorgesehen sein und/oder es können auf andere Weise definierte Messbedingungen eingestellt werden, die eine Auswertung erleichtern können. Weiterhin können Mittel zur Anreicherung von Biopartikeln, beispielsweise bestimmte Affinitätsimmobilisierungsmatrizes vorgesehen sein, mit denen bestimmte Biopartikel angereichert werden können, um auch bei einer absolut gesehen geringen Konzentration dieser Biopartikel einen Nachweis zu ermöglichen. Anschließend kann die vorbereitete Luftprobe, die sich dann beispielsweise in wässriger Phase befindet, dem Sensor zugeführt werden. Die zielgerichtete Probenvorbereitung reduziert dabei die Anfälligkeit für Störungen und vereinfacht die Auswertung. Vorteilhafterweise werden dabei die Einrichtungen zur Probenvorbereitung an den Schnittstellen der raumlufttechnischen Anlage und des Sensors platziert. Insgesamt hat eine Vorbereitung und/oder Vorreinigung der Probe den Vorteil, dass die charakteristischen Streulichtprofile der verschiedenen Biopartikel-Spezies noch besser identifiziert werden können.Preferably, the sensor is associated with at least one device for preparing the air sample. Preparation of the sample has the advantage that the microorganisms contained in the sample and other particles, for example dead cellular components, can be optimally recognized by the sensor. Sample preparation measures can facilitate the evaluation and increase the validity of the measurement. In the course of sample preparation, defined measurement conditions can be created to stabilize the measurement as a whole. Sample preparation can be done in several steps. The sample can be cleaned by removing disturbances partially or completely by size exclusion. In particular, larger particles can be removed by size exclusion filtration. Furthermore, means for transferring the sample into a liquid, in particular aqueous medium can be provided and / or measuring conditions defined in a different manner can be set, which can facilitate an evaluation. Furthermore, agents for enrichment of bioparticles, for example specific affinity immobilization matrices, can be provided, with which certain bioparticles can be enriched in order to enable detection even if the concentration of these bioparticles is absolutely low. Subsequently, the prepared air sample, which is then, for example, in the aqueous phase, fed to the sensor. Targeted sample preparation reduces the susceptibility to interference and simplifies the evaluation. Advantageously, the devices for sample preparation are placed at the interfaces of the ventilation system and the sensor. Overall, a preparation and / or pre-cleaning of the sample has the advantage that the characteristic scattered light profiles of the different bioparticle species can be identified even better.
Schließlich umfasst die Erfindung eine raumlufttechnische Anlage, die erfindungsgemäß wenigstens einen Sensor für eine kontinuierliche und/oder quasi-kontinuierliche Messung der Belastung mit Biopartikeln in einem Luftstrom aufweist. Bezüglich weiterer Merkmale des Sensors oder der Sensoren wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Der oder die Sensor(en) können so in der Anlage angeordnet werden, dass der oder die Sensor(en) von zirkulierender Luft durchströmt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Sensor oder die Sensoren so angeordnet sind, dass sie zur Vermessung einer flüssigen oder wässrigen Probe vorgesehen sind. Beispielsweise kann die Luftprobe in ein wässriges Medium überführt werden. Diese wässrige Probe wird in räumliche Nähe zum Sensor gebracht, so dass eine Vermessung stattfinden kann. Die Vermessung der flüssigen Probe erfolgt dabei quasi-kontinuierlich, wobei in vorgebbaren Zeitabständen jeweils eine neue Luftprobe entsprechend aufbereitet und vermessen wird.Finally, the invention comprises a room ventilation system which according to the invention has at least one sensor for a continuous and / or quasi-continuous measurement of the exposure to bioparticles in an air stream. For further features of the sensor or sensors, reference is made to the above description. The sensor (s) can be arranged in the system in such a way that circulating air flows through the sensor (s). However, it can also be provided that the sensor or the sensors are arranged so that they are provided for measuring a liquid or aqueous sample. For example, the air sample can be transferred to an aqueous medium. This aqueous sample is brought into spatial proximity to the sensor, so that a measurement can take place. The measurement of the liquid sample is carried out quasi-continuously, wherein at predetermined intervals each time a new air sample is processed and measured accordingly.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. In this case, the individual features can be implemented individually or in combination with each other.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Die Analyse der Probe erfolgt durch Erfassung der Streuung des durch die Lichtquelle
Die kontinuierliche Messung gemäß der Erfindung kann periodische Kontrollen der Keimbelastung ersetzen. Ein akuter Keimbefall kann durch direkte oder indirekte Messung der luftgetragenen Keime im zirkulierenden Luftstrom sofort erkannt werden. Insgesamt lassen sich damit teure Labortests oder Gutachtertätigkeiten vermeiden, so dass die Kosten für den Betrieb einer raumlufttechnischen Anlage gesenkt werden können. Zur Quantifizierung und Unterscheidung unterschiedlicher Keime bzw. Biopartikel anhand von Größe und Oberflächeneigenschaften genügt ein Basisgerät. Zur Auswertung und Unterscheidung der relevanten Eigenschaften können in dem Gerät verschiedene Referenzprofile von möglichen Biopartikel-Spezies, die in raumlufttechnischen Anlagen auftreten können, beispielsweise in Form einer Datenbank hinterlegt sein. Durch einen Abgleich der aktuell erfassten Profile mit den bekannten Profilen kann auf die jeweilige Biopartikel-Spezies rückgeschlossen werden.The continuous measurement according to the invention can replace periodic controls of germ loading. An acute germ attack can be detected immediately by directly or indirectly measuring the airborne germs in the circulating airflow. Overall, expensive laboratory tests or expert surveying activities can be avoided so that the costs for operating a ventilation and air-conditioning system can be reduced. For quantification and differentiation of different germs or bioparticles based on size and surface properties, a basic device is sufficient. For evaluation and differentiation of the relevant properties, different reference profiles can be used in the device of possible bioparticle species that may occur in ventilation systems, for example, be deposited in the form of a database. By comparing the currently recorded profiles with the known profiles, it is possible to draw conclusions about the respective bioparticle species.
Die Biopartikel, die in raumlufttechnischen Anlagen eine besondere Rolle spielen, umfassen vor allem Schimmelpilzsporen, verschiedene Bakterien, Viren und Pollen. Es ist möglich, eine erfindungsgemäße Anlage speziell auf die Überwachung im Hinblick auf bestimmte Biopartikel, beispielsweise auf eine Überwachung der Belastung mit Schimmelpilzsporen, einzurichten, indem die Auswertung der Sensorsignale und gegebenenfalls die Sensoren selbst entsprechend angepasst werden. Bioparticles, which play a special role in ventilation and air conditioning systems, mainly include mold spores, various bacteria, viruses and pollen. It is possible to set up a system according to the invention specifically for monitoring with regard to certain bioparticles, for example for monitoring the contamination with mold spores, by correspondingly adapting the evaluation of the sensor signals and optionally the sensors themselves.
Die durchschnittliche Größe von Schimmelpilzsporen liegt im Bereich zwischen 2 bis 20 µm. Der Median einer durchschnittlichen Schimmelpilzkonzentration in einem Innenraum liegt bei 80 CFU/m3 (CFU = Colony Forming Units). Die durchschnittliche Außenraumkonzentration (Median) liegt bei ca. 500 CFU/m3. Die Einheit CFU bezieht sich auf eine Standardlabormethode, mit der eine mikrobielle Quantifizierung erfolgt. Hierbei werden die beispielsweise aus einer Abklatschprobe stammenden Mikroorganismen in einer Kulturschale kultiviert und die sich bildenden Kolonien gezählt. Für das erfindungsgemäße Verfahren spielt vor allem die Konzentration von Mikroorganismen in der Luft eine Rolle. Die Konzentrationen können dabei beispielsweise durch Anzahl der Bakterien/m3 Luft angegeben werden. Um jedoch die Vergleichbarkeit mit anderen Beschreibungen herzustellen, wird hier die Einheit CFU verwendet, auch wenn dies nicht der eigentlichen Messangabe des Sensors entspricht. Eine erfindungsgemäße raumlufttechnische Anlage kann beispielsweise speziell auf die Überwachung des genannten Wertes für die Innenraumkonzentration von Schimmelpilzsporen eingerichtet werden. Sobald erfindungsgemäß eine Schimmelpilzsporenkonzentration erfasst wird, die 80 CFU/m3 entspricht, wird das Erreichen dieses Grenzwertes angezeigt, so dass entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Beispielsweise kann eine Reinigung oder ein Austausch von Filtern der raumlufttechnischen Anlage vorgenommen werden. Für die Anzeige der Grenzwertüberschreitung kann eine Alarmfunktion integriert werden. Alternativ oder zusätzlich können die erfindungsgemäß erfassten Werte bei der Steuerung der raumlufttechnischen Anlage genutzt werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der gemessenen Keimbelastung die Zirkulation und/oder die Auswahl der Luftzufuhr (innen/außen) entsprechend gesteuert und angepasst werden. Durch die erfindungsgemäße Erfassung der Keimbelastung kann damit zum einen eine Verschmutzung von raumlufttechnischen Anlagen erfasst werden. Zum anderen kann auch eine Keimbelastung der Raumluft festgestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit zum einen zur Überwachung der raumlufttechnischen Anlage selbst und zum anderen zur Überwachung der Raumluft eingesetzt werden.The average size of mold spores ranges from 2 to 20 μm. The median of an average mold fungus concentration in an interior is 80 CFU / m 3 (CFU = Colony Forming Units). The average outdoor concentration (median) is about 500 CFU / m 3 . The unit CFU refers to a standard laboratory method of microbial quantification. In this case, the microorganisms originating, for example, from a swab sample are cultured in a culture dish and the colonies forming are counted. The concentration of microorganisms in the air plays a role in the process according to the invention. The concentrations can be specified, for example, by the number of bacteria / m 3 of air. However, to make comparisons with other descriptions, the unit CFU is used here, even if this does not correspond to the actual measurement of the sensor. An air-conditioning system according to the invention can be set up, for example, specifically for the monitoring of said value for the indoor concentration of mold spores. As soon as according to the invention a mold spore concentration is detected, which corresponds to 80 CFU / m 3 , the achievement of this limit value is indicated, so that appropriate measures can be taken. For example, a cleaning or replacement of filters of the ventilation system can be made. An alarm function can be integrated for the display of the limit value overrun. Alternatively or additionally, the values recorded according to the invention can be used in the control of the ventilation and air-conditioning system. For example, depending on the measured germ load, the circulation and / or the selection of the air supply (inside / outside) can be correspondingly controlled and adjusted. As a result of the detection of the germ load according to the invention, contamination of ventilation and air conditioning systems can thus be detected on the one hand. On the other hand, a germ load of the room air can be determined. The method according to the invention can thus be used, on the one hand, to monitor the ventilation system itself and, on the other hand, to monitor the room air.
In entsprechender Weise kann eine erfindungsgemäße Raumluftanlage für die Überwachung einer Pollenbelastung eingerichtet werden. Die durchschnittliche Größe von Pollen liegt im Bereich zwischen 5 und 250 µm. Üblicherweise wird die Pollenkonzentration pro Kubikmeter Luft in vier allergische Belastungsstufen eingeordnet. Erfindungsgemäß können diese unterschiedlichen Pollenkonzentrationen kontinuierlich in einer raumlufttechnischen Anlage gemäß der Erfindung erfasst werden. Bei Überschreiten der Konzentrationen, die den verschiedenen allergischen Belastungsstufen entsprechen, können entsprechende Signale ausgegeben werden, die die jeweilige Pollenbelastung in dem Innenraum anzeigen.In a corresponding manner, a room air system according to the invention can be set up for monitoring a pollen load. The average size of pollen ranges between 5 and 250 μm. Usually, the pollen concentration per cubic meter of air is classified into four allergic stress levels. According to the invention, these different pollen concentrations can be detected continuously in a ventilation system according to the invention. If the concentrations corresponding to the different levels of allergic stress are exceeded, corresponding signals can be output which indicate the respective pollen load in the interior.
Um die Möglichkeiten zur Erkennung von bestimmten Biopartikel-Spezies zu erhöhen, kann die erfindungsgemäße raumlufttechnische Anlage
Bei dieser Anlage
Weiterhin ist für die Probenvorbereitung eine Transfereinheit
Als weiteres Element im Zuge der Probenvorbereitung ist in diesem Beispiel eine Einrichtung
Für die Transfereinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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