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Die Erfindung betrifft einen Luftreiniger und ein Verfahren zum Reinigen von Luft durch Abscheiden von Partikeln und von organischen Substanzen.
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Luftreiniger werden zunehmend in Haushalten und kleineren Wohn- oder Arbeitsbereichen eingesetzt, um die Raumluft kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabschnitten zu reinigen. Eine Luftreinigung ist zum Beispiel in Gebieten mit hohen Schadstoffbelastungen der äußeren Umweltluft oder in Räumen, in denen durch Tabakkonsum teilweise mit Giftstoffen versetzte Raumluft vorliegt, erforderlich und gewünscht.
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Bekannte Luftreiniger dienen dazu, Partikel wie Staubpartikel oder Ruß oder auch organische Substanzen aus der Umgebungsluft zu filtern. Die organischen Substanzen werden auch Volatile Organic Compounds (VOC) genannt und werden meistens als Geruchsstoffe wahrgenommen.
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Als Material für Staubfilter sind beispielsweise HEPA-Filter bekannt, die aus engmaschigen Geweben aus Zellulose, synthetischen Fasern oder auch Glasfasern bestehen. Bekannter Maßen werden bis zu 1.000 Schichten des Filtergewebes übereinandergelegt und zu einem Filterelement verbunden. Der Begriff HEPA ist die Abkürzung für ”High Efficiency Particulate Air Filter”.
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Ein bekanntes Adsorptionsmittel in Filtern für organische Substanzen ist Aktivkohle, die über eine große Innenoberfläche verfügt. Die zu adsorbierenden Substanzen des Schadstoffs haften an den aktiven Stellen dieser Innenoberflächen an. Aktivkohle ist daher insbesondere effektiv bei der Entfernung von VOCs. Da bei einem solchen Filtermaterial immer auch Partikel aus der durchströmenden Luft herausgefiltert werden, wird im Rahmen dieser Beschreibung der Adsorptionsfilter als Kombinationsfilter bezeichnet.
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Somit führen die beiden verschiedenen Filter unterschiedliche Funktionen aus und werden daher in bekannten Luftreinigern in Kombination eingesetzt.
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Da die Luftreiniger nicht immer beide Filterfunktionen benötigen und da die beiden Filter jeder für sich einen deutlichen Druckabfall im Luftstrom hervorrufen, muss die Lüftereinrichtung bei bekannten Luftreinigern so groß dimensioniert werden, dass diese einen ausreichenden Volumenstrom erzeugen können, um die Druckabfälle an beiden Filtern zu bewältigen. Im Betrieb entstehen dabei jedoch zu große Betriebsgeräusche bzw. ein zu großer Schalldruck.
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Daher liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, einen variabler einsetzbaren Luftreiniger und ein variableres Verfahren zum Reinigen von Luft anzugeben.
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Das zuvor aufgeführte technische Problem wird erfindungsgemäß durch einen Luftreiniger zum Reinigen von Luft durch Abscheiden von Partikeln und/oder von organischen Substanzen gelöst mit einer ersten Lüftereinrichtung, mit einer zweiten Lüftereinrichtung, mit einem Staubfilter, mit einem Kombinationsfilter zum Abscheiden von Staubpartikeln und von organischen Substanzen und mit mindestens einem Schaltmittel zum Aktivieren der ersten Lüftereinrichtung und/oder der zweiten Lüftereinrichtung, wobei die erste Lüftereinrichtung ausgebildet ist, einen Luftstrom durch den Staubfilter zu erzeugen und wobei die zweite Lüftereinrichtung ausgebildet ist, einen Luftstrom durch den Kombinationsfilter zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass ein Luftreiniger flexibler eingesetzt werden kann, wenn verschiedene Filtereinheiten wie Staubfilter und Kombinationsfilter alternativ oder in Kombination eingesetzt werden können. Dadurch kann die Funktionsweise an die jeweilige Umgebungsbedingung angepasst werden. Des Weiteren wird nur dann die volle Leistung durch die Beaufschlagung beider Filter durch den Luftreiniger eingesetzt, wenn dieses erforderlich oder gewünscht ist.
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Insbesondere die Geräuschentwicklung des Luftreinigers kann dann herabgesetzt werden, wenn beispielsweise nur der Staubfilter in Betrieb ist und somit nur eine geringere Intensität des Luftstroms erforderlich ist. Denn insbesondere der Aktivkohlefilter erzeugt einen hohen Druckabfall und benötigt daher einen starken Luftstrom, was wiederum zu einer großen Leistung der zweiten Lüftereinrichtung führt.
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Durch die einzelne und kombinierte Aktivierung der Lüftereinrichtungen können die Leistungen der Lüftereinrichtungen gezielt eingesetzt werden und somit nicht nur eine leisere Anordnung, sondern auch eine kleinere Bauform erreicht werden. Ist also nur eine Lüftereinrichtung eingeschaltet, verringert sich der Schalldruck in der Umgebung des Luftreinigers.
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Da die beiden Filter in bevorzugten Ausführungsbeispielen ineinander angeordnet sind, ergibt sich bei gleichem Volumenstrom eine vergrößerte Filterfläche. Da zudem gezielt Staubfilter und Kombinationsfilter mit separaten Teilluftströmen beaufschlagt werden können, wird teilweise auch ein geringerer Druckverlust erreicht, insbesondere wenn der Hauptanteil des Luftstroms oder gesamte Luftstrom von einem der Lüftereinrichtungen nur über den Staubfilter verläuft.
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In bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass jede Lüftereinrichtung mindestens einen Ventilator zum Erzeugen eines Luftstroms und mindestens einen Strömungskanal zum Zuführen des Luftstroms zum Staubfilter und/oder zum Kombinationsfilter aufweist. Somit können die beiden Lüftereinrichtungen unabhängig voneinander betrieben werden.
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Weiterhin kann die beschriebene Vorrichtung in Bezug auf die Führung der Luftströme unterschiedlich ausgestaltet sein. In bevorzugter Weise kann zum einen vorgesehen sein, dass die erste Lüftereinrichtung und die zweite Lüftereinrichtung einen gemeinsamen Lufteinlass und einen gemeinsamen Luftauslass aufweisen. Zum anderen kann der Luftreiniger so ausgebildet sein, dass die erste Lüftereinrichtung und die zweite Lüftereinrichtung getrennte Lufteinlässe und/oder getrennte Luftauslässe aufweisen. Somit kann der Luftreiniger an die jeweiligen Anforderungen gut angepasst werden.
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Da in den meisten Anwendungen die benötigte Reinigungsleistung für die Reinigung von Partikeln größer als die für die Reinigung von organischen Substanzen ist, ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der Ventilator der ersten Lüftereinrichtung einen größeren Luftstrom als der Ventilator der zweiten Lüftereinrichtung erzeugt. Insbesondere dann, wenn der von der ersten Lüftereinrichtung erzeugte Luftstrom auch teilweise durch den Kombinationsfilter verläuft, ist es sinnvoll die erste Lüftereinrichtung größer zu dimensionieren.
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Daher ist es weiter bevorzugt, dass jede Lüftereinrichtung ausgebildet ist, einen Teil des erzeugten Luftstroms durch den Staubfilter und einen anderen Teil des erzeugten Luftstroms durch den Kombinationsfilter zu leiten. Somit können beide Funktionen gleichzeitig, aber mit unterschiedlichen Intensitäten erfüllt werden.
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Alternativ dazu ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lüftereinrichtung ausgebildet ist, einen Luftstrom ausschließlich durch den Staubfilter zu erzeugen, und dass die zweite Lüftereinrichtung ausgebildet ist, einen Luftstrom ausschließlich durch den Kombinationsfilter zu erzeugen. Dadurch wird die weitgehend unabhängige Betriebsweise des Staubfilters und des Kombinationsfilters verwirklicht.
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Des Weiteren ist der beschriebene Luftreiniger weiterhin dadurch weitergebildet, dass mindestens ein Sensormittel zum Erzeugen eines Messsignals einer Konzentration von Staubpartikeln und/oder eines Messsignals einer Konzentration von organischen Substanzen vorgesehen ist. Damit ist eine Regelung des Luftreinigers in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen möglich, indem eine Steuerung zum Ansteuern der Lüftereinrichtung vorgesehen ist und indem die Steuerung in Abhängigkeit von mindestens einem der Messsignale des mindestens einen Sensormittels die Aktivität der ersten Lüftereinrichtung und/oder der zweiten Lüftereinrichtung steuert. Somit wird eine zumindest teilweise automatische Steuerung des Luftreinigers erreicht. Die Sensormittel zum Erzeugen eines Messsignals einer Konzentration von Staubpartikeln sind dabei bevorzugt als optischer oder piezoelektrischer Sensor zur Bestimmung der Konzentration von Partikeln, insbesondere von Staubpartikeln ausgebildet. Die Sensormittel zum Erzeugen eines Messsignals einer Konzentration von organischen Substanzen können als ein UV- oder Infrarot-Modul zur Bestimmung der Konzentration von organischen Substanzen, insbesondere durch Messung der erzeugten Fluoreszenz ausgebildet sein.
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Darüber hinaus kann der Luftreiniger in vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, dass die Steuerung die Leistungen der ersten Lüftereinrichtung und/oder der zweiten Lüftereinrichtung in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messsignal einstellt. Somit ist eine genauere Steuerung des Luftreinigers möglich und insbesondere kann die Geräuschentwicklung des Luftreinigers auf ein möglichst geringes Niveau eingestellt werden.
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Das oben aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren zum Reinigen von Luft durch Abscheiden von Partikeln und von organischen Substanzen gelöst, bei dem ein erster Luftstrom durch einen Staubfilter erzeugt werden kann, bei dem ein zweiter Luftstrom durch einen Kombinationsfilter zum Abscheiden von Staubpartikeln und von organischen Substanzen erzeugt werden kann und bei dem der erste Luftstrom und/oder der zweite Luftstrom unabhängig voneinander eingeschaltet werden.
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Des Weiteren kann das Verfahren auch dadurch ausgebildet sein, dass die Konzentration von Staubpartikeln und/oder die Konzentration von organischen Substanzen gemessen werden und dass in Abhängigkeit von der mindestens einen gemessenen Konzentration der erster Luftstrom und/oder der zweite Luftstrom eingeschaltet wird.
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Darüber hinaus können die Stärke des ersten Luftstroms und/oder die Stärke des zweiten Luftstroms in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messsignal eingestellt werden.
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Die mit dem beschriebenen Verfahren verbundenen Eigenschaften und Vorteile sind bereits im Rahmen der Beschreibung des Luftreinigers beschrieben worden, worauf an dieser Stelle verwiesen wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 einen ersten erfindungsgemäßen Luftreiniger in einer schematischen Darstellung im Querschnitt,
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2 einen zweiten erfindungsgemäßen Luftreiniger in einer schematischen Darstellung im Querschnitt und
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3 einen dritten erfindungsgemäßen Luftreiniger in einer schematischen Darstellung im Querschnitt.
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In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, auch wenn die Bauteile bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen in ihrer Dimension oder Form Unterschiede aufweisen können.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftreinigers 2 zum Reinigen von Luft durch Abscheiden von Partikeln und/oder von organischen Substanzen, insbesondere von Volatile Organic Compounds (VOC).
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Der Luftreiniger 2 weist ganz allgemein ein Gehäuse 4 auf, in dem die nachfolgenden Baueinheiten angeordnet sind. Der Luftreiniger 2 weist auf eine erste Lüftereinrichtung 6 und eine zweite Lüftereinrichtung 8, einen Staubfilter 10, einen Kombinationsfilter 12 zum Abscheiden von Staubpartikeln und von organischen Substanzen und Schaltmittel 14 zum Aktivieren der ersten Lüftereinrichtung 6 und/oder der zweiten Lüftereinrichtung 8. Die erste Lüftereinrichtung 6 ist ausgebildet, einen Luftstrom durch den Staubfilter 10 zu erzeugen und die zweite Lüftereinrichtung 8 ist ausgebildet, einen Luftstrom durch den Kombinationsfilter 12 zu erzeugen.
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Weiterhin weist jede Lüftereinrichtung 6 bzw. 8 jeweils einen Ventilator 16 bzw. 18 zum Erzeugen eines Luftstroms und einen Strömungskanal 20 bzw. 22 zum Zuführen des Luftstroms zum Staubfilter 10 bzw. zum Kombinationsfilter 12 auf.
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Der Staubfilter 10 besteht vorliegend aus einem HEPA-Filterelement und der Kombinationsfilter 12 weist ein Aktivkohlematerial auf. Weiterhin können die Schaltmittel 14 in Form eines manuellen Schalters oder einer elektronischen Steuerung ausgebildet sein.
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Wie sich weiterhin aus 1 ergibt, weisen die erste Lüftereinrichtung 6 und die zweite Lüftereinrichtung 8 einen gemeinsamen Lufteinlass 24 in Form einer zumindest teilweise umlaufenden Öffnung oder in Form mehrerer Öffnungen und getrennte Luftauslässe 26 und 28 auf.
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Während des Betriebs des Luftreinigers 2 strömt Umgebungsluft durch den Lufteinlass 24 in das Gehäuse 4 ein (Pfeile x).
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Ist mittels der Schaltmittel 14 die erste Lüftereinrichtung 6 eingeschaltet und dreht sich dementsprechend nur der Ventilator 16, so erzeugt der Ventilator 16 einen Luftstrom, der aus einem ersten Teilluftstrom (Pfeile a) und einem zweiten Teilluftstrom (Pfeile b) besteht. Der erste Teilluftstrom (a) verläuft durch den Strömungskanal 20 und wird durch den zylindrischen Staubfilter 10 nach außen abgelassen. Somit stellt die Oberfläche des Staubfilters 10 den Auslass 26 dar. Gleichzeitig verläuft der zweite Teilluftstrom (b) durch den stillstehenden Ventilator 18 und den Strömungskanal 22 der zweiten Lüftereinrichtung 8 hindurch und gelangt durch den Kombinationsfilter 12, der in Form eines Kegels mit einer nach unten gerichteten Spitze ausgebildet ist, und durch den Luftauslass 28 nach außen.
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Aufgrund der hohen Dichte des Kombinationsfilters 12 ist der Strömungswiderstand des Kombinationsfilters 12 größer als der Strömungswiderstand des Staubfilters 10. Somit kann der erste Teilluftstrom (a) leichter durch den Staubfilter 10 als der zweite Teilluftstrom (b) durch den Kombinationsfilter 12 hindurchtreten. Somit weist der erste Teilluftstrom (a) einen größeren Volumenstrom als der Teilluftstrom (b) auf. Somit wird hauptsächlich eine Staubreinigung der Luft durchgeführt und nur in geringem Umfang auch eine Reinigung von organischen Substanzen.
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Ist mittels der Schaltmittel 14 nur die zweite Lüftereinrichtung 8 eingeschaltet und dreht sich dementsprechend der Ventilator 18, so erzeugt der zweite Ventilator 18 einen Luftstrom (Pfeile b) durch den Strömungskanal 22 hindurch, der durch den Kombinationsfilter 12 und durch den Luftauslass 28 nach außen gelangt. Somit wird nur der Kombinationsfilter 12 mit der zu reinigenden Luft beaufschlagt und es findet eine kombinierte Reinigung von organischen Substanzen und Staub bzw. Staubpartikeln statt.
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Sind mittels der Schaltmittel 14 beide Lüftereinrichtungen 6 und 8 aktiviert, dann erfolgt gleichzeitig eine Staubreinigung durch den Staubfilter 10 und eine Reinigung von organischen Substanzen durch den Kombinationsfilter 12. Beide Teilluftströme (a) und (b) sind vorhanden, wobei der vom ersten Ventilator 16 erzeugte Teilluftstrom (b) durch den zweiten Ventilator 18 verstärkt wird.
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Wie sich weiterhin aus 1 ergibt, erzeugt der Ventilator 16 der ersten Lüftereinrichtung 6 einen größeren Luftstrom als der Ventilator 18 der zweiten Lüftereinrichtung 8. Zudem sind beide Ventilatoren 16 und 18 übereinander angeordnet, wobei der größere Ventilator 16 den Teilluftstrom (a) am zweiten Ventilator 18 vorbei erzeugt, der separat vom zweiten Teilluftstrom (b) durch den Staubfilter 10 hindurch verläuft.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftreinigers 2 mit gleichen oder ähnlichen Bauelementen, wie sie zuvor beschrieben worden sind und die mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
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Im Unterschied zu 1 ist die erste Lüftereinrichtung 6 ausgebildet, durch den Lufteinlass 24 hindurch (Pfeile x) einen Luftstrom (Pfeile a) ausschließlich durch den Strömungskanal 20 und durch den Staubfilter 10 hindurch zu erzeugen. Des Weiteren ist die zweite Lüftereinrichtung 8 ausgebildet, durch einen separaten Lufteinlass 30 (Pfeil y) einen Luftstrom (Pfeile b) ausschließlich durch den Kombinationsfilter 12 zu erzeugen. Somit sind beide Luftwege voneinander getrennt.
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Dadurch wird gewährleistet, dass dann, wenn nur die erste Lüftereinrichtung 6 aktiv ist, auch nur der Staubfilter 10 beaufschlagt wird, und dass dann, wenn nur die zweite Lüftereinrichtung 6 aktiv ist, auch nur der Kombinationsfilter 12 beaufschlagt wird. Somit weisen die erste Lüftereinrichtung 6 und die zweite Lüftereinrichtung 8 getrennte Lufteinlässe 24 und 30 und getrennte Luftauslässe 26 und 28 auf und die Staubreinigung und die Reinigung von organischen Substanzen können unabhängig voneinander aktiviert werden.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftreinigers 2, der sich folgender Maßen von den beiden zuvor beschriebenen Luftreinigern unterschiedet.
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Gemäß 3 weisen die erste Lüftereinrichtung 6 und die zweite Lüftereinrichtung 8 einen gemeinsamen Lufteinlass 24 und einen gemeinsamen Luftauslass 26 auf. Somit wird immer dann, wenn einer der beiden Ventilatoren 16 oder 18 eingeschaltet ist, immer ein Luftstrom ausgehend vom Lufteinlass 24 (Pfeil x) durch den Staubfilter 10, den Kombinationsfilter 12 und den Luftauslass 26 hindurch erzeugt. Dabei hängt die Stärke des Luftstroms davon ab, welcher Ventilator aktiv ist.
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Ist durch die Schaltmittel der Ventilator 16 der ersten Lüftereinrichtung 6 eingeschaltet, dann wird ein erster Teilluftstrom (Pfeile a) durch den Strömungskanal 20 hindurch erzeugt, der nur durch den Staubfilter 10 hindurch geleitet wird. Ebenso wird vom ersten Ventilator 16 ein zweiter Teilluftstrom (Pfeile b) durch den Kombinationsfilter 12 und anschließend auch durch den Staubfilter 10 hindurch erzeugt. Am Luftauslass 26 treten dann beide Teilluftströme (a, b) aus.
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Wegen des höheren Strömungswiderstands des Kombinationsfilter 12 im Vergleich zum Staubfilter 10 wird der größere Anteil des vom Ventilator 16 erzeugten Volumenstroms durch den Strömungskanal 20 und nur durch den Staubfilter 10 hindurch strömen.
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Ist dagegen nur der zweite Ventilator 18 aktiv, so wird nur ein zweiter Luftstrom (Pfeile b) erzeugt, der durch den Kombinationsfilter 12 und anschließend auch durch den Staubfilter 10 hindurch verläuft. Aus dem Luftauslass 26 tritt dann der Luftstrom (b) aus.
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Wenn also der erste Ventilator 16 läuft und hauptsächlich eine Staubreinigung erfolgt, kann durch Aktivieren des zweiten Ventilators 18 zusätzlich die Reinigung von organischen Substanzen hinzugeschaltet werden.
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In allen 1 bis 3 sind Schaltmittel 14 dargestellt. Diese können in einfacher Weise als mechanischer und manuell zu bedienender Schalter zum wahlweisen Aktivieren der ersten Lüftereinrichtung 6 und/oder der zweiten Lüftereinrichtung 8 ausgebildet sein.
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In allen Ausführungsbeispielen sind ein Sensor 32 zum Erzeugen eines Messsignals einer Konzentration von Staubpartikeln und ein Sensor 34 zum Erzeugen eines Messsignals einer Konzentration von organischen Substanzen vorgesehen. Mit den Sensoren 32 und 34 wird automatisch und fortlaufend oder in wiederkehrenden Zeitpunkten die Belastung der durch den Lufteinlässe 24 und ggf. den Lufteinlass 30 eintretenden Luft gemessen.
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Das Schaltmittel 14 weist zudem eine Steuerung 36 zum Ansteuern der Lüftereinrichtungen 6 und 8 auf und die Steuerung 36 steuert in Abhängigkeit von den Messsignalen der Sensormittel 32 und 34 die Aktivität der ersten Lüftereinrichtung 6 und der zweiten Lüftereinrichtung 8. Des Weiteren kann die Steuerung 36 die Leistungen der ersten Lüftereinrichtung 6 und der zweiten Lüftereinrichtung 8 in Abhängigkeit von den Messsignalen einstellen.
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Somit kann die Reinigungsleistung (Volumenstrom) und Wirkungsweise (Staubreinigung, Reinigung von organischen Substanzen) des Luftreinigers an die gemessene Luftqualität weitgehend automatisch, ggf. unter voreingestellten Bedingungen wie maximale Leistungen (Obergrenzen), angepasst werden. Insbesondere dann, wenn nur eine geringe Leistung und nur eine Staubreinigung erforderlich ist, wird ein sparsamer und leiser Betrieb des Luftreinigers 2 eingestellt. Nur dann, wenn eine höhere Leistung und beide Reinigungsarten erforderlich sind, wird die Betriebsweise des Luftreinigers lauter.