DE102016011230A1

DE102016011230A1 - Verfahren und System zur Luftreinigung und/oder Luftkonditionierung unter Verwendung von Moosen

Info

Publication number: DE102016011230A1
Application number: DE102016011230.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2018-01-25
Also published as: WO2018015026A1

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Verfahren zur Luftreinigung und/oder zur Luftkonditionierung, insbesondere zur Raumluftreinigung und/oder Raumluftkonditionierung in Innenräumen (5), und/oder zur dekorativen Begrünung, unter Verwendung einer Begrünung (2) aus lebendem Moos. Um eine gleichmäßige und hohe Luftreinigungs- und/oder Luftkonditionierungsleistung der Begrünung (2) über einen langen Zeitraum sicherzustellen, wird ein Trägergas in einer Befeuchtungsvorrichtung (3) mit Wasser befeuchtet und es wird ein befeuchteter Trägergasstrom (6) durch erzwungene Konvektion der Begrünung (2) zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftreinigung, insbesondere zur Verringerung des Feinstaubgehalts und/oder zur Verringerung der Belastung mit Keimen und/oder Pilzen von Luft und/oder zur Luftkonditionierung, insbesondere zur Raumluftreinigung und/oder Raumluftkonditionierung in Innenräumen, insbesondere Innenräumen von Gebäuden, und/oder zur Verwendung von Moosen für Dekorationszwecke, unter Verwendung einer angezüchteten oder angeordneten Begrünung aus lebenden, d. h. photosynthesefähigen Moosen und, gegebenenfalls, weiteren Lebensformen, beispielsweise Flechten und/oder Pflanzen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein System ausgebildet zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik ist bereits die Verwendung von Moosen und/oder Flechten als Mittel zur Reduzierung des Feinstaubgehalts der Luft bekannt. Moose nehmen atmosphärisches Wasser und die darin gelösten Nährstoffe direkt über ihre Oberfläche auf. Eine weitere Quelle der Nährstoffaufnahme sind Stäube. Stäube werden mechanisch zwischen den Moosblättchen festgehalten. Dazu gehören insbesondere Feinstäube. Feinstäube gehören zu den Schwebstäuben, die aufgrund ihres Gewichtes und ihrer Größe von kleiner 10 μm nicht absinken und erst durch nasse Deposition niedergeschlagen werden. Diese Filterwirkung von Moosen ist einerseits eine rein physikalische, wobei Moose durch ihre enggestellten Blättchen eine enorm vergrößerte Oberfläche aufweisen. Die genannte Filterwirkung beruht andererseits auf Anziehungskräften aufgrund verschiedenartiger Ladungen, wobei festgestellt worden ist, dass zumindest Teile des Feinstaubs auf Moosen und Flechten quasi haften, da diese Feinstaubteile negativ geladen sind, während Moose und Flechten selbst eine positiv geladene Oberfläche aufweisen. Darüberhinaus werden Feinstäube nicht nur gefiltert und festgehalten, sondern zum Teil von den Moosen aufgenommen und in Phytomasse umgewandelt. Das bezieht sich auf alle anorganischen Stäube, wie Gesteinsstäube. Solche mineralischen Feinstäube werden durch Ionenaustausch von den Moosen chemisch gebunden und dadurch nicht nur gefiltert, sondern auch beseitigt.
Bakterien besiedeln in großer Zahl die Oberfläche der Moose und zersetzen dort anfallende organische Verbindungen, zu denen neben Pollen und Sporen auch Erdölprodukte und deren Verbrennungsrückstände gehören. Die zersetzten Produkte werden wiederum von den Moosen aufgenommen und in Phytomasse umgewandelt.
Auf dem Prinzip des Zonenaustauschs beruht auch die Fähigkeit von Moosen, Schwermetallstäube zu filtern oder Radionuklide aufzunehmen. Auch Schadstoffe, wie in Wasser gelöstes Schwefeldioxid in Form von Schwefelsäure bzw. schwefliger Säure sowie aufgrund ihrer starken Düngewirkung umweltbedenkliche Verbindungen, wie in Wasser gelöste Stickoxyde in Form von Salpetriger Säure oder Salpetersäure, Ammonium-Verbindungen, wie Ammoniumnitrat oder Ammoniak, werden so entfernt. Stickstoffverbindungen werden von Moosen als Nährstoffe genutzt und über den zuvor beschriebenen Zonenaustausch aufgenommen.
Darüberhinaus besitzen Moose vorteilhaft auch eine antimikrobielle Wirkung, wobei pathogene Keime in Form von Bakterien oder Pilzsporen an größere Partikel, wie Stäube oder Aerosole, gebunden durch die Luft transportiert werden. Gelangen diese durch Deposition auf die Moose, werden die Partikel im Moos durch mechanische Filterwirkung von Moos festgehalten. Damit werden Bakterien in Innenräumen an der Vermehrung, also der Teilung, und Pilzsporen am Auskeimen gehindert. Die Innenluft wird also von Keimen gereinigt. Aufgrund der antimikrobiellen Wirkung von Moosen können pathogene Keime sich in Moosfiltern nicht vermehren. Moose lassen sich also vorteilhaft zu einer Reinigung der Luft von Krankheitskeimen einsetzen.
Weiter ist von Vorteil, dass Moose die Fähigkeit zur Wasserspeicherung und zeitversetzten Wasserabgabe durch Verdunstung aufweisen, was zur Raumbefeuchtung vorteilhaft eingesetzt werden kann. Zudem können mit Moosen besetzte Immobilisierungsflächen zur Schallabsorption in Räumen beitragen.
Aus der EP 1 922 128 B1 sind Elemente zur Reduzierung des Feinstaubgehalts in der Luft bekannt, auf und/oder in denen Moose und/oder Flechten bzw. deren Sprossen und/oder Sporen angeordnet und gegen Abtragung durch Wind, Wasser und/oder Schädlinge fixiert sind. Diese Elemente weisen einen Vegetationsträger auf, der wenigstens eine Schicht aus einem wasseraufnehmenden und/oder wasserspeichernden Material, vorzugsweise aus Fließ- oder Steinwolle, und eine Krallschicht zur Fixierung der Moose und/oder Flechten bzw. ihrer Sprossen und/oder Sporen gegen Abtragung durch Wind, Wasser und/oder Schädlinge umfasst, wobei die Krallschicht vorzugsweise der Schicht aus wasseraufnehmendem und/oder wasserspeicherndem Material aufliegt. Ferner ist vorgesehen, dass unterhalb des Vegetationsträgers ein System zur Bewässerung der Moose und/oder Flechten bzw. deren Sprossen und/oder Sporen sowie gegebenenfalls des Saatguts von Pflanzen angeordnet ist.
Die US 2003/0224507 A1 offenbart eine Vorrichtung, mit der abgestandene Luft in Innenräumen aufbereitet werden kann. Die Vorrichtung umfasst eine Luftkammer mit einer Vorderwand aus einem luftdurchlässigen Material, auf dem Pflanzen und Moos wachsen sollen. Das Material samt Pflanzen und Wurzeln wird permanent von Raumluft durchströmt, indem ein Gebläse die Raumluft in die Kammer saugt und an anderer Stelle wieder abgibt. Ferner ist dort ein Wasserkreislauf vorgesehen, der einerseits die Pflanzen, insbesondere deren Wurzeln, bewässert und mit erforderlichen Nährstoffen versorgt und andererseits Staub aus der Luft sorbiert und zu den Wurzeln der Pflanzen leitet. Es wird permanent Wasser auf das Material gegeben. Das Material ist im Wesentlichen vertikal angeordnet, so dass das zugegebene Wasser das Material von oben nach unten durchläuft und quasi einen Wasservorhang bildet. Schließlich wird das Wasser unten in einem Wasservorratsbehälter wieder aufgefangen.
Bei den bekannten Verfahren zur Luftreinigung mit lebendem Moos erfolgt die Bewässerung durch Beregnen oder Besprühen des Vegetationsträgers mit Wasser oder der Vegetationsträger wird in Wasser getränkt oder von einem Wasserstrom durchspült. Problematisch ist, dass es durch die beschriebenen Bewässerungsmethoden leicht zu einer ungleichmäßigen Bewässerung der Moosschicht auf dem Vegetationsträger kommt, wobei Bereiche des Mooses dauerhaft trocken fallen und die Begrünung bereichsweise abstirbt, was die Reinigungsleistung der Begrünung erheblich verringern kann. Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Versuche haben auch gezeigt, dass diese Form der Bewässerung zu einer Fäulnisbildung im Bereich der Moose führen kann, so dass die Wachstumsbedingungen für das Moos verschlechtert sind und es im schlimmsten Fall zu einem Absterben der Begrünung kommt. Durch Staunässe wird das Wachstum von Keimen erhöht, was im Rahmen der Luftreinigung unerwünscht ist. Staunässe kann darüberhinaus das Wachstum von Algen fördern, die sich auf dem Vegetationsträger verbreiten und das Moos überwachsen und/oder verdrängen können.
Die bekannten Verfahren und Systeme zur Luftreinigung unter Verwendung von lebenden Moosen sind daher nicht oder nur eingeschränkt dazu geeignet, eine hohe Leistungsfähigkeit der Moose zur Luftreinigung und Luftkonditionierung über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten. In der Regel müssen die mit den Moosen besetzten Vegetationsträger in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden oder es ist erforderlich, erneut Moospflanzen auf die Vegetationsträger aufzubringen, was aufwendig ist und zu Mehrkosten für die Luftreinigung und Luftkonditionierung führt.
Diese Umstände haben dazu geführt, dass sich die Verwendung von lebenden Moosen insbesondere in Innenräumen von Gebäuden bislang nicht als Mittel zur Luftreinigung und Luftaufbereitung oder zu dekorativen Zwecken etablieren konnte. Die Verwendung von Moos zu dekorativen Zwecken erfolgt im Stand der Technik unter Verwendung von konserviertem, d. h. nicht lebendigem Moos.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zur Luftreinigung und Luftkonditionierung unter Verwendung von lebenden Moosen bereit zu stellen, mit denen sich über einen langen Zeitraum eine gleichmäßige und hohe Reinigungs- und Konditionierungsleistung der Moose aufrechterhalten lässt. Im Übrigen sollen das Verfahren und System die Luftreinigung und Lufkonditionierung in verfahrenstechnisch einfacher Weise und bei geringen Kosten ermöglichen.
Die vorgenannten Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch ein System mit den Merkmalen von Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Um eine hohe Reinigungs- und Luftkonditionierungsleistung der Moose über einen langen Zeitraum sicherzustellen, ist erfindungsgemäß die Bewässerung der Moose mit einem feuchten Trägergas vorgesehen. Zu diesem Zweck wird ein Trägergas in einer Befeuchtungsvorrichtung mit Wasser befeuchtet und es wird der Begrünung ein befeuchteter, d. h. mit Wasser beladener, Trägergasstrom durch erzwungene Konvektion, hervorgerufen durch äußere mechanische Einwirkung auf das Trägergas, zugeführt. Aufgrund der Zufuhr eines befeuchteten Trägergasstroms kann die Bildung von Staunässe im Bereich der Moose wirkungsvoll verhindert werden, so dass die oben beschriebenen Nachteile nicht auftreten.
Insbesondere lässt sich durch den Trägergasstrom in einem Nahbereich der Begrünung eine die Wasserdampfaufnahme durch Moos ermöglichende relative Feuchtigkeit von wenigstens 70%, vorzugsweise von wenigstens 80%, weiter vorzugsweise von 90% oder mehr, einstellen. Damit wird im Nahbereich der Moose gezielt ein vom Innenraumklima abweichendes Wachstumsklima für die Moose bereitgestellt. Im Nahbereich des Mooses wird somit eine Wachstumszone mit einem Mikroklima geschaffen, das sich vom umgebenden Raumklima unterscheidet und insbesondere eine höhere flüssige oder gasförmige Wassermenge im Trägergas aufweist, als die umgebende Raumluft.
Der Begriff ”Nahbereich” im Sinne der Erfindung beschreibt eine Feuchtzone, die um das Moos herum ausgebildet wird und sich ausgehend von der Moosschicht, auf einer Seite der Moosschicht oder auch auf beiden Seiten der Moosschicht, bis maximal 100 cm, vorzugsweise bis 30 cm, weiter vorzugsweise bis 20 cm, besonders bevorzugt bis 10 cm, insbesondere bis 5 cm oder auch weniger als 2 cm, in den den Nahbereich umgebenden Raum hinein erstrecken kann. Die Breite der Moosschicht wird bestimmt durch die Raumerstreckung der im Bereich der Moosschicht angesiedelten Moose. Je schmaler der Nahbereich ist, in dem das spezielle Wachstumsklima für die Moose aufrechterhalten wird, desto geringer kann der Trägergasvolumenstrom sein. Bei einer entsprechend geringen Breite des Nahbereiches lassen sich damit geringe Betriebskosten bei der Luftreinigung und Luftkonditionierung erreichen. Es muss allerdings sichergestellt sein, dass der Moosschicht ausreichend Wasser mit dem Trägergas zugeführt wird. Durch Luftzug oder auch aus Inszenierungsgründen, um ein bestimmtes Design des erfindungsgemäßen Systems zu verwirklichen, kann es zu einer Veränderung der Ausbreitung der Feuchtzone um die Moose herum kommen. Wesentlich ist, dass die Feuchtzone ausreichend breit bzw. stabil ist, um den Lebenserhalt der Moose zu gewährleisten.
Das Trägergas kann durch die Moosschicht hindurch und/oder über die Moosschicht hinweg geleitet werden. Vorzugsweise durchdringt das befeuchtete Trägergas die Moosschicht vollständig, so dass die Lebensfähigkeit der Moose in allen Bereichen der Moosschicht sichergestellt ist. Wenn das Trägergas über die Moosschicht hinweggeleitet wird, kann es durch Kondensation zu einer vollständigen Durchnässung der Moosschicht kommen. Eine vollständige Durchnässung der Moosschicht kann auch dann erreicht werden, wenn das Trägergas durch die Moosschicht hindurchgeführt wird.
Die Trägergaszufuhr kann auch zu einer Erhöhung der relativen Feuchte im Umgebungsbereich der Moosschicht führen. Zum einen kann Wasserdampf aus dem Trägergas in die umgebende Raumluft übergehen und dort zu einer Erhöhung der relativen Luftfeuchte führen. Zum anderen kann es durch Vermischung des Trägergases mit der Umgebungsluft zur Verdunstung von im Trägergas vorhandenen Flüssigkeitströpfchen kommen, was wiederum zu einer Erhöhung der relativen Feuchte der Umgebungsluft und zu einer Abkühlung in diesem Bereich führt. Die Zufuhr des befeuchteten Trägergases unterstützt damit die Raumluftkonditionierung durch Wasserabgabe der Moose. Es kann einerseits durch die Wasserabgabe des Mooses und andererseits durch Wasserdampf im Trägergas, der nicht auf den Moosen kondensiert, sondern stattdessen in die Raumluft übergeht, zu einer Raumluftbefeuchtung kommen.
Bei der Befeuchtung des Trägergasstroms in der Befeuchtungsvorrichtung kann das Trägergas vorzugsweise fein verteilte Wassertröpfchen aufnehmen, die zusammen mit dem Trägergasstrom der Begrünung zugeführt werden und im Bereich der Begrünung verdunsten können, was zu einer entsprechend hohen relativen Luftfeuchtigkeit führt und die Wasserdampfaufnahme durch die Moose zulässt. Darüber hinaus kann es zur Kondensation von Wasserdampf an den Moosen und/oder dem Vegetationsträger kommen, wobei Moose flüssige Wassertröpfchen auch direkt über ihre Oberfläche aufnehmen können. Nach einer Trockenphase kann die Temperatur der Moose im Wesentlichen der Temperatur der Umgebungsluft entsprechen, was insbesondere bei Anordnung der Moose im Innenraumbereich gilt. In diesem Zusammenhang kann die Temperatur der Moose nach einer Trockenphase im Bereich der Taupunkttemperatur des Trägergases liegen, vorzugsweise darunter. Der Wasserdampfpartialdruck im Trägergas kann bei ausreichend geringer Moostemperatur über dem Sättigungsdampfdruck liegen, so dass es zur Kondensation von Wasser aus dem Trägergas kommt. Eine Kühlung der Moose und/oder des Vegetationsträgers ist auch möglich. In der Befeuchtungsvorrichtung kommt es vorzugsweise auch zur Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit des Trägergases, d. h. zur Erhöhung des Verhältnisses der tatsächlich enthaltenen zur maximal möglichen Masse an Wasserdampf im Trägergas. Die relative Luftfeuchtigkeit des Trägergases kann 100% oder mehr erreichen, so dass sich übersättigte Luft bzw. Nebel bildet.
Im Ergebnis kann eine Wasserversorgung der Moose über den im Trägergasstrom enthaltenen Wasserdampf oder im Trägergasstrom enthaltene flüssige Wassertröpfchen erfolgen. Der Wasserdampf im Trägergas kann bei einer ausreichend hohen relativen Luftfeuchtigkeit direkt durch die Moose aufgenommen werden oder es kann im Bereich der Moose zu einer Wasserdampfkondensation mit der Bildung von Kondensat auf den Moosen kommen, wobei das Kondensat von den Moosen direkt aufgenommen werden kann. Es versteht sich, dass die vorgenannten Möglichkeiten zur Wasserversorgung der Moose kombinatorisch oder alternativ vorgesehen sein können.
Geeignete Gattungen von Moosen zur Verwendung für die Luftreinigung und Luftkonditionierung im Innen- und/oder Außenbereich sind beispielsweise aus der EP 1 922 128 B1 bekannt. Der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche der EP 1 922 128 B1 wird hiermit vollständig in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung einbezogen.
Vorzugsweise betrifft die Erfindung das Gebiet der Raumluftreinigung und Raumluftkonditionierung von Innenräumen, wobei der Begriff ”Innenraum” weit zu fassen ist und beispielsweise auch Nutzräume (Arbeitsstätten, Empfangshallen oder dergleichen), welchen nicht direkt dem Zwecke des Wohnens dienen, umfasst. Weiter vorzugsweise kann es sich bei dem Innenraum um einen vor Witterungseinflüssen geschützten Gebäudeteil handeln, der bewohnt wird oder bewohnbar ist oder als Wohn- oder Nutzraum genutzt wird oder nutzbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System können darüber hinaus auch zu rein dekorativen Begrünungszwecken zum Einsatz kommen.
Grundsätzlich kann es sich bei einem Innenraum aber auch um einen Bereich einer Luftreinigungsanlage handeln, der eine Begrünung zur Luftaufbereitung aufweist. Der Innenraum einer Luftreinigungsanlage kann von der Umgebung durch eine Systemgrenze, wie eine Behälterwand, getrennt sein. Innerhalb der Systemgrenze können dann die Moose immobilisiert sein. Eine solche Luftreinigungsvorrichtung kann transportabel ausgebildet sein oder auch stationär aufgestellt sein. Der Einsatz ist überall dort möglich, wo belastete Luftströme entstehen und aufbereitet werden müssen. Eine Anwendung im industriellen Bereich ist möglich.
Der Begriff ”lebend” im Sinne der Erfindung betrifft eine biologisch ”lebende” Oberfläche, d. h. einen biologisch aktiven Zustand. Dies umfasst bei Moosen auch hohe Phasen der biologischen Inaktivität in Trockenphasen und endet, wenn trotz Befeuchtung keine Reaktivierung der biologischen Aktivität möglich ist. Der Trockenzustand der Moose stellt einen Scheintotzustand dar, wobei die Phontosynthese der Moose eingestellt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Trägergas in der Befeuchtungsvorrichtung mit mikroskaligen Wassertropfen beladen und der Begrünung als Aerosol zugeführt wird. Die Bewässerung der Moose mit einem Aerosol stellt eine im Wesentlichen gleichmäßige und fein verteilte Zufuhr von Flüssigkeitströpfchen im Bereich der Moose sicher, wobei das flüssige Wasser im Bereich der Moosschicht auch verdunsten und zu einem Anstieg der relativen Feuchtigkeit im Nahbereich der Moosschicht führen kann. Dabei können Moose bei Luftfeuchtigkeiten über 70%, vorzugsweise über 80%, auch Wasserdampf aufnehmen. Darüber hinaus kann auch flüssiges Wasser, das im Trägergas enthalten ist, oder kondensierter Wasserdampf aus dem Trägergas über die Moosoberfläche unmittelbar (direkt) aufgenommen werden.
Es versteht sich, dass je nach Art der Zufuhr des Trägergases auch Nebelbilder entstehen können, die wabernd sind.
Im Übrigen kann es in Abhängigkeit von der Art der Zufuhr und von dem Volumenstrom des Trägergases, insbesondere durch Verwirbelung mit der umgebenden Raumluft, zu einer Abnahme des Wasserdampfpartialdrucks im Trägergas mit zunehmendem Strömungsweg über die Moose und/oder durch die Moose hindurch kommen.
Die Tropfengröße kann im Bereich zwischen 1 und 100 μm, vorzugsweise zwischen 1 und 20 μm, liegen und, weiter vorzugsweise, bis 10 μm, insbesondere bis 5 μm, betragen. Die Aerosolbildung bzw. Vernebelung des Trägergases kann vorzugsweise mittels einer Vernebelungseinrichtung, weiter vorzugsweise ausgebildet als Ultraschall-Vernebler, durchgeführt werden. Die Ultraschall-Luftbefeuchtung ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Eine Vorrichtung zur Ultraschall-Luftbefeuchtung kann eine Schwingungseinheit aufweisen, die aus einem Resonanzkreis besteht, in dem eine Hochfrequenz erzeugt wird, und einen piezoelektrischen Wandler zur Umsetzung der elektrischen Frequenz in eine proportionale mechanische Schwingung. Der piezokeramische Wandler ist am Boden einer Wasserwanne des Befeuchters angebracht. Bei Erregung des Wandlers leitet das Wasser die Ultraschall-Schwingungen zur Grenzschicht Wasser-Luft. Das ständige Komprimieren/Dekomprimieren der Wassersäule über dem Wandler verursacht Kavitation in unmittelbarer Nähe der Wasseroberfläche. Dadurch bilden sich Kapillarwellen, aus denen sich in Wellenbergen kleinste Nebeltröpfchen (Aerosole) lösen.
Alternativ kann aber auch eine Sprüheinrichtung vorgesehen sein, mit der Wasser mittels Düsen mikroskalig in das Trägergas eingedüst wird.
Um eine ausreichende Bewässerung der Moose sicherzustellen, kann bei der Befeuchtung des Trägergases der Gehalt des Trägergases an flüssigem Wasser auf einen Wert zwischen 0,01 g/m³ bis 5 g/m³, vorzugsweise zwischen 0,4 bis 0,8 g/m³, eingestellt werden.
Um Wachstumszonen für die Moose zu schaffen, können die Moose innenseitig und/oder außenseitig auf einer zwei- oder dreidimensionalen Immobilisierungsfläche eines Vegetationsträgers immobilisiert werden, wobei der befeuchtete Trägergasstrom über die Immobilisierungsfläche hinweg und/oder durch die Immobilisierungsfläche hindurch geleitet wird. Zur Strömungsführung können Leitbleche oder dergleichen vorgesehen sein. Es können Strömungsteiler zur Aufteilung des befeuchteten Trägergasstroms in Teilströme vorgesehen sein. Vorzugsweise wird die mit Moosen besetzte Immobilisierungsfläche bzw. die Moosschicht vollständig mit dem Trägergas überströmt und/oder durchströmt. Das Trägergas kann auch meanderförmig die Oberfläche der Begrünung überströmen und/oder durchströmen, was entsprechende Leitungsführungen und/oder Leitbleche voraussetzt. Andere Strömungsführungen sind möglich. Die Zuführeinrichtung kann für die Zufuhr des befeuchteten Trägergasstroms zur Begrünung wenigstens einen Ventilator und/oder wenigstens ein Gebläse aufweisen. Zur Erzeugung von Luftzirkulation und/oder um ein begrüntes Objekt zu umströmen, kann ein Gebläse oder ein Ventilator vorgesehen sein. Bei Bedarf können Mittel, wie Leitbleche oder dergleichen, vorgesehen sein, um den Übergang von überschüssigem Trägergas in den Innenraum bzw. die Umgebungsluft zu minimieren.
Es kann zweckmäßig sein, wenn das befeuchtete Trägergas die Begrünung im mittleren Bereich der Moosschicht durchströmt und dann zu den Rändern der Moosschicht umgelenkt und bereichsweise entlang der Oberfläche der Moosschicht geleitet wird. Eine mehrfache Durchleitung und/oder Umlenkung des Trägergasstroms an der Begrünung ist möglich, um eine möglichst gleichmäßige Befeuchtung der Begrünung zu erreichen.
Die Immobilisierungsfläche kann zweidimensional, d. h. im Wesentlichen eben oder gewölbt ausgebildet sein, oder die Immobilisierungsfläche kann dreidimensional ausgebildet sein, d. h. durch die Form eines dreidimensionalen Vegetationsträgers bestimmt sein, der einen Raum einnimmt und/oder einen Raum teilweise vollständig umschließt. Beispielsweise kann der Vegetationsträger eine Kugel oder ein Kubus sein, der auf seinen Außenseiten und/oder Innenseiten mit Moosen besetzt ist. Der Vegetationsträger kann eine oder mehrere voneinander getrennte und/oder beabstandete Immobilisierungsflächen aufweisen. Bei dem Vegetationsträger kann es sich auch um die aus der EP 1 922 128 B1 bekannten Mooselemente handeln.
Da keine Bewässerung der Begrünung durch Beregnen oder Besprühen vorgesehen ist, ist es nicht erforderlich, dass der Vegetationsträger eine Schicht aus einem wasserspeichernden und/oder wasseraufnehmenden Material aufweist. Die Erfindung lässt es jedoch zu, dass eine solche Schicht vorgesehen ist, um eine ungewollte Austrocknung der Begrünung zu verhindern. Es muss auch keine Drainageschicht vorgesehen sein, da die Bewässerung in Form eines befeuchteten Trägergases erfolgt und nicht durch Begießen oder Durchleiten von flüssigem Wasser in einer zusammenhängenden Phase. Gleichwohl kann es im Bereich des Vegetationsträgers und/oder im Bereich eines Zubringersystems für das Trägergas zum Vegetationsträger zur Kondensation kommen. Kondensat kann der Befeuchtungsvorrichtung über einen Rücklauf zugeführt werden. Auch eine gesonderte Kondensatsammlung und ein Kondensat-Ablauf im Zubringersystem sind nicht ausgeschlossen.
Ein weiterer Erfindungsaspekt sieht vor, dass das befeuchtete Trägergas diskontinuierlich und/oder periodisch zugeführt wird. Durch eine nicht konstante Zufuhr des befeuchteten Trägergasstroms können die Moose zeitweise trocken fallen, so dass eine ungewollte Keimbildung und das Auftreten von über einen längeren Zeitraum anstehender Staunässe sicher ausgeschlossen werden können.
Bei dem Trägergas handelt es sich vorzugsweise um einen zu reinigenden und/oder zu konditionierenden Luftstrom. Nach einer entsprechenden Befeuchtung kann Umgebungsluft der Begrünung zugeführt werden; an der Begrünung kommt es dann zur Aufbereitung der Umgebungsluft durch die oben beschriebenen Vorgänge. Alternativ kann auch ein Inertgas oder Kohlendioxid als Trägergas zur Bewässerung der Moose eingesetzt werden; die aufzubereitende Luft kann dann durch freie Konvektion und/oder durch erzwungene Konvektion mittels Ventilatoren oder Gebläsen zur Begrünung gelangen.
Eine zweckmäßige konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine zur Umgebung hin offene Immobilisierungsfläche vorgesehen wird. Es kommt dann zu einem freien Stoffaustausch zwischen der Atmosphäre im Nahbereich der Begrünung und der angrenzenden Atmosphäre im Umgebungsbereich der Begrünung.
Da die erfindungsgemäße Befeuchtung der Moose keine Zufuhr von flüssigem Wasser in kontinuierlicher Phase und/oder keine Berieselung mit Wasser vorsieht, kann die Immobilisierungsfläche für die Moose auch im Deckenbereich einer Innenraumdecke in einem bewohnten oder bewohnbaren Gebäude und/oder in einem genutzten oder benutzbaren Nutz- oder Arbeitsraum vorgesehen werden. Der Vegetationsträger kann auch Teil eines Standobjekts, eines Möbelteils oder einer Wandfläche sein oder durch ein Standobjekt, ein Möbelteil oder eine Wandfläche ausgebildet werden. Das Abtropfen von Wasser von dem Vegetationsträger in den darunter liegenden Raum lässt sich bei einer Überkopfanordnung des Vegetationsträgers durch einen entsprechend angepassten Wassergehalt des Trägergasstroms verhindern und/oder es lässt sich abtropfendes Wasser durch eine Auffangmöglichkeit unterhalb der Begrünung auffangen. Damit werden für die Verwendung von Moosen zur Raumluftreinigung und Raumluftkonditionierung völlig neue Perspektiven eröffnet. Mit Moosen besetzte Immobilisierungsflächen können erfindungsgemäß in Bereichen vorgesehen werden, die für eine persongebundene Raumnutzung nicht benötigt werden, insbesondere im Bereich von Raumdecken.
Grundsätzlich kann auch eine zur Umgebung hin geschlossene Immobilisierungsfläche vorgesehen sein. Die Immobilisierungsfläche befindet sich dann im einem im Wesentlichen geschlossenen Apparat bzw. Behälter oder Rohr einer Luftreinigungsanlage, wobei die zu reinigende Luft dem Apparateinneren zugeführt wird und in dem Apparateinneren von den Moosen gereinigt und/oder konditioniert wird. Ebenfalls wird dem Apparat das feuchte Trägergas zugeführt, um für eine Bewässerung der Moose zu sorgen. Der Apparat kann transportierbar ausgebildet sein und lässt sich beispielsweise in Innenräumen von Gebäuden einsetzen. Auch eine stationäre Anordnung ist möglich.
Die Luftfeuchtigkeit und/oder der Gehalt von flüssigem Wasser in der Atmosphäre im Nahbereich der Moosansiedlung und, vorzugsweise, entfernt vom Nahbereich, d. h. in dem an den Nahbereich anschließenden Umgebungsbereich, kann gemessen werden und die Menge des befeuchteten Trägergasstroms und/oder die Wassermenge (flüssig und/oder gasförmig) in dem befeuchteten Trägergasstrom kann automatisch in Abhängigkeit von der gemessenen Luftfeuchtigkeit und/oder dem gemessenen Gehalt an flüssigem Wasser eingestellt werden. Zu diesem Zweck kann das erfindungsgemäße System eine entsprechend ausgebildete Mess- und Steuer- oder Regelungseinrichtung aufweisen.
Im Übrigen kann die Helligkeit und/oder die Temperatur im Nahbereich der Begrünung und, vorzugsweise, alternativ oder ergänzend, entfernt vom Nahbereich, gemessen werden.
Der Volumenstrom des befeuchteten Trägergases und/oder die Wassermenge in dem befeuchteten Trägergas können auch automatisch in Abhängigkeit von der gemessenen Helligkeit und/oder der gemessenen Temperatur eingestellt werden, um optimale Wachstumsbedingungen für die Moose zu schaffen.
Es kann zudem eine künstliche Beleuchtung der Begrünung vorgesehen sein, wobei die Stärke der Beleuchtung automatisch in Abhängigkeit von der gemessenen Helligkeit und/oder der gemessenen Temperatur eingestellt wird. Damit lässt sich eine möglichst hohe und gleichmäßige Reinigungs- und Konditionierungsleistung der Begrünung über einen langen Zeitraum aufrechterhalten.
Schließlich kann auch eine Messung des Wassergehaltes im Bereich einer Moosschicht und/oder des Vegetationsträgers vorgesehen sein, wobei hier ein absoluter Wert gemessen werden kann, ähnlich zur Feuchtigkeitsmessung in Pflanzsubstraten.
Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes System 1 zur Luftreinigung und Luftkonditionierung von Raumluft in Innenräumen von Gebäuden zeigt die einzige Figur der Zeichnung. Das Ausführungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben.
Das System 1 sieht die Verwendung einer Begrünung 2 aus lebendem Moos und, ggf., weiteren Lebensformen, wie Flechten und/oder Pflanzen, vor, wobei das Moos auf einem nicht im Einzelnen dargestellten Vegetationsträger immobilisiert ist. Das System 1 weist eine Befeuchtungsvorrichtung 3 auf, die zur Luftbefeuchtung durch Ultraschall ausgebildet sein kann. In der Befeuchtungsvorrichtung 3 werden Wassertröpfchen erzeugt, die einen Durchmesser von vorzugsweise kleiner oder gleich 20 μm, weiter vorzugsweise bis 10 μm, besonders bevorzugt zwischen 1 und 4 μm, aufweisen können. Der Befeuchtungsvorrichtung 3 wird ein Wasserstrom 7 zugeführt, um Wassertröpfchen zu erzeugen. In der Befeuchtungsvorrichtung 3 begegnet Raumluft 4 aus einem Innenraum 5 den Wassertröpfchen und es kommt zur Beladung der Raumluft 4 mit feinst verteilten Wassertröpfchen. Die Aerosoltröpfchen können in der Befeuchtungseinrichtung 3 teilweise verdunsten und die Luftfeuchtigkeit der Raumluft 4 erhöhen. Die Begrünung 2 ist im Bereich einer Raumdecke des Innenraums 5 angeordnet.
Vorzugsweise kommt es aber nicht zur vollständigen Verdunstung der Aerosoltröpfchen, so dass aus der Befeuchtungsvorrichtung 3 ein mit flüssigem Wasser befeuchteter bzw. beladener Trägergasstrom 6 austritt. Der befeuchtete Trägergasstrom 6 wird dann der Begrünung 2 mittels einer nicht gezeigten Zuführeinrichtung, beispielsweise mit wenigstens einem Schlauch oder Rohr, zugeführt. Während der Zuführung kommt der Trägergasstrom 6 vorzugsweise nicht mit der Umgebungsluft in Verbindung. Auch kann es in der Zuführeinrichtung, insbesondere in Schläuchen und Rohren, zu Kondensationseffekten kommen. Die Zufuhr des Trägergases zu den Moosen erfolgt durch mechanische Einwirkung auf den Trägergasstrom 6 bzw. durch erzwungene Konvektion. Zu diesem Zweck kann die Zuführeinrichtung wenigstens ein Gebläse und/oder einen Verdichter aufweisen. Für die Zufuhr der Raumluft 4 zu der Befeuchtungsvorrichtung 3 ist ein Gebläse 8 vorgesehen.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Trägergasstrom 6 mit einem Sauggebläse angesaugt wird. Das Sauggebläse kann im Bereich des Vegetationsträgers auf der Austragsseite eines Zuleitungssystems für den Trägergasstrom 6 angeordnet sein.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Befeuchtungsvorrichtung 3 auch mittels nicht gezeigter Zerstäuberdüsen aus einem Wasserstrom 7 unter hohem Druck einen ultrafeinen, schwebefähigen Nebel mit Wassertröpfchen im vorgenannten Bereich erzeugen. Zur Strömungsführung können innerhalb der Befeuchtungsvorrichtung 3 Gebläse oder Ventilatoren vorgesehen sein.
Bei dem Wasserstrom 7 handelt es sich vorzugsweise um Reinwasser. Dem Reinwasser können grundsätzlich auch Nährstoffe für die Moose zugesetzt sein.
Der Trägergasstrom 6 weist im Ergebnis einen zur Befeuchtung der Begrünung 2 optimalen Wassergehalt auf, der sich aus dampfförmigen Wasser einerseits und in Form von kleinsten Tröpfchen fein verteiltem flüssigen Wasser andererseits zusammensetzt. Durch die Zufuhr des Trägergasstroms 6 zur Begrünung 2 wird in einem Nahbereich der Begrünung 2 bzw. im Bereich einer durch die immobilisierten Moose gebildeten Moosschicht ein von dem umgebenden Raumklima abweichendes Wachstumsklima für Moos geschaffen, wobei, vorzugsweise, im Nahbereich eine relative Luftfeuchtigkeit von wenigstens 70%, vorzugsweise von wenigstens 80%, oder mehr erreicht wird. Die Zufuhr des Trägergasstroms 6 erfolgt durch die Moosschicht hindurch und/oder über die Moosschicht hinweg. Zum Transport des Trägergasstroms 6 an die gewünschten Stellen der Begrünung 2 kann ein entsprechend ausgebildetes verzweigtes Leitungs- oder Rohrsystem 9 vorgesehen sein.
Die Bewässerung der Begrünung 2 mit dem Trägergasstrom 6 stellt eine ausreichende und gleichmäßige Bewässerung der Moose sicher und damit auch eine dauerhaft hohe Luftreinigungsleistung.
Beim Überströmen und/oder Durchströmen der Begrünung 2 vom Trägergasstrom 6 kann es auch zur Kondensation auf der Begrünung 2 kommen, wobei Kondensat durch die Begrünung 2 hindurch in den Innenraum 5 gelangen kann. Der Vegetationsträger der Begrünung 2 kann zu diesem Zweck Löcher oder Schlitze aufweisen, um eine Kondensatdurchleitung zu ermöglichen. Auch können Leitungsbahnen vorgesehen sein, um eine Kondensatsammlung und die Kondensatableitung zu ermöglichen. Über die Moose kann es zu einer im Wesentlichen gleichmäßig über den Vegetationsträger verteilten Kondensatbildung kommen.
Zudem ermöglicht die Zufuhr des Trägergasstroms 6 zur Begrünung 2 auch die Luftkonditionierung, d. h. die Veränderung von Feuchtegehalt, Sauerstoffgehalt und Temperatur der Raumluft, was in der Figur durch die Pfeile 10, 11, 12 schematisch gezeigt ist. Die Luftreinigung umfasst insbesondere die Abscheidung von Stäuben (Pfeil 13) und führt zu einer Verringerung des Kohlendioxidanteils der Raumlauft 4, was in der Figur schematisch durch Pfeile 14 gezeigt ist. Schließlich hat die Begrünung 2 mit Moosen eine keimverringernde Wirkung, was in der Figur durch den Pfeil 15 schematisch gezeigt ist.
Darüber hinaus weist das gezeigte System 1 eine Einrichtung 16 zur Messung, Steuerung und/oder Regelung auf, wobei die Helligkeit im Innenraum 5, die Temperatur im Innenraum 5 und/oder die relative Luftfeuchtigkeit im Innenraum 5 mittels entsprechender Sensoren gemessen werden. Dies ist in der Figur durch die Symbole 17 bis 19 schematisch gezeigt. Auf der Grundlage der Messwerte und, vorzugsweise, unter Berücksichtigung des Volumenstroms der Raumluft 4, die der Befeuchtungsvorrichtung 3 zugeführt wird, wird mit der Einrichtung 16 ein Steuersignal 20 generiert, dass die Stärke der Befeuchtung des Raumluftstroms steuert bzw. regelt. Im Übrigen kann die Einrichtung 16 ein weiteres Steuersignal 21 generieren, um über das Gebläse 8 den Volumenstrom der der Befeuchtungsvorrichtung 3 zugeführten Raumluft 4 zu verändern.
Nicht dargestellt ist im Einzelnen, dass auch eine Feuchtigkeitsmessung in und/oder an den Moosen und/oder in und/oder an dem Vegetationsträger erfolgen kann. Hierzu kann im Bereich des Vegetationsträgers wenigstens eine Messeinrichtung angeordnet sein. Das Gleiche gilt für eine vorzugsweise vorgesehene Messung der Helligkeit/Lichtmenge am Moos.
Wie sich weiter aus der Figur ergibt, kann wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 22 zur künstlichen Beleuchtung der Begrünung 2 vorgesehen sein, die im Bereich der Begrünung 2 angeordnet ist. Eine Beleuchtungseinrichtung muss jedoch nicht zwingend vorgesehen sein. Mit der Beleuchtungseinrichtung 22 lässt sich eine optimale Lichtmenge im Bereich der Begrünung 2 einstellen, wobei die Helligkeit für das Mooswachstum vorzugsweise im Bereich zwischen 100 und 400 Lux, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 200 und 300 Lux liegen kann. Die natürliche Lux-Menge in einem Außenraum, selbst im Schatten, kann wesentlich höher als in einem Innenraum sein. Die vorgenannten Helligkeitswerte sind daher lediglich beispielhaft zu sehen. Die Beleuchtungseinrichtung 22 kann auch gleichzeitig als Innenraumbeleuchtung eingesetzt werden. Es versteht sich, dass bei ausreichender natürlicher Beleuchtung grundsätzlich auch auf eine künstliche Beleuchtung verzichtet werden könnte.
Zur automatischen Einstellung der Helligkeit kann mittels geeigneter Sensoren die Helligkeit, die Temperatur und/oder die relative Luftfeuchtigkeit im Bereich der Begrünung 2 gemessen werden, was in der Figur durch die Symbole 23, 24, 25 schematisch gezeigt ist. In Abhängigkeit von den Messwerten generiert die Einrichtung 16 dann ein weiteres Steuersignal 26, mit dem die Beleuchtungseinrichtung 22 gesteuert wird.
Die Stärke der Beleuchtung und/oder der Volumenstrom des befeuchteten Trägergases werden vorzugsweise so eingestellt, dass eine möglichst optimale Wachstumstemperatur im Bereich der Begrünung 2 erreicht wird, die vorzugsweise im Bereich zwischen 18 und 25°C, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 20 und 22°C, liegen kann. Licht und Temperatur im Bereich der Moose sind vorzugsweise so gewählt, dass das Mooswachstum und/oder der Mooserhalt gewährleistet und/oder optimiert sind. Ein zu starkes Mooswachstum kann ab einer bestimmten Größe der Moose unerwünscht sein, da ansonsten das Abfallen der Moose vom Vegetationsträger nicht ausgeschlossen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Begrünung
3: Befeuchtungsvorrichtung
4: Raumluft
5: Innenraum
6: Trägergasstrom
7: Wasserstrom
8: Gebläse
9: Leitungssystem
10: Pfeil
11: Pfeil
12: Pfeil
13: Pfeil
14: Pfeil
15: Pfeil
16: Einrichtung
17: Symbol
18: Symbol
19: Symbol
20: Steuersignal
21: Steuersignal
22: Beleuchtungseinrichtung
23: Symbol
24: Symbol
25: Symbol
26: Steuersignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1922128 B1 [0007, 0021, 0021, 0033]
US 2003/0224507 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Luftreinigung und/oder zur Luftkonditionierung, insbesondere zur Raumluftreinigung und/oder Raumluftkonditionierung in Innenräumen (5) und/oder zur dekorativen Begrünung, unter Verwendung einer Begrünung (2) aus lebendem Moos, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägergas in einer Befeuchtungsvorrichtung (3) mit Wasser befeuchtet wird und dass ein befeuchteter Trägergasstrom (6) durch erzwungene Konvektion der Begrünung (2) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas in der Befeuchtungsvorrichtung mit mikroskaligen Wassertropfen beladen und der Begrünung als Aerosol zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Befeuchtung des Trägergases ein Gehalt des Trägergases an flüssigem Wasser zwischen 0,01 g/m³ bis 5 g/m³, vorzugsweise zwischen 0,4 g/m³ bis 0,8 g/m³, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Moose innenseitig und/oder außenseitig auf einer zwei- oder mehrdimensionalen Immobilisierungsfläche eines Vegetationsträgers immobilisiert werden, wobei der befeuchtete Trägergasstrom (6) über die Immobilisierungsfläche hinweg und/oder durch die Immobilisierungsfläche hindurch geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine diskontinuierliche und/oder periodische Zufuhr des befeuchteten Trägergasstroms (6) vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägergasstrom (6) durch einen zu reinigenden und/oder zu konditionierenden Luftstrom gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Umgebung hin offene Immobilisierungsfläche vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Immobilisierungsfläche im Bereich einer Innenraumdecke in einem Gebäude angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfeuchtigkeit und/oder der Gehalt flüssigen Wassers und/oder die Temperatur in der Atmosphäre im Nahbereich der Begrünung (2) und, vorzugsweise, entfernt vom Nahbereich und/oder direkt an den Moosen gemessen wird und dass der Volumenstrom des befeuchteten Trägergasstroms (2) und/oder der Wassergehalt des befeuchteten Trägergasstroms (6) und/oder die Temperatur des befeuchteten Trägergasstroms (6) automatisch in Abhängigkeit von der gemessenen Luftfeuchtigkeit und/oder dem gemessenen Gehalt an flüssigem Wasser und/oder von der gemessenen Temperatur eingestellt wird.
System (1) zur Luftreinigung und/oder zur Luftkonditionierung, insbesondere zur Raumluftreinigung und/oder Raumluftkonditionierung in Innenräumen (5), und/oder zur dekorativen Begrünung, unter Verwendung einer Begrünung (2) aus lebendem Moos, mit wenigstens einem Vegetationsträger für Moos, mit einer Befeuchtungsvorrichtung (3) zur Erzeugung und Bereitstellung eines mit Wasser befeuchteten Trägergasstroms (6) und mit einer Zuführeinrichtung zur Zufuhr des befeuchteten Trägergasstroms (6) zur Begrünung (2), insbesondere ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche