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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftreinigung, sowie ein Verfahren zur Luftreinigung mit Hilfe einer entsprechenden Vorrichtung.
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Aus der
DE 10 2005 008 936 A1 ist ein mobiles Luftreinigungssystem bekannt, bei dem schwebende Partikel durch kleinste oder größere Wassertropfen angezogen und zu Boden gerissen werden. Hierfür wird ein vorgefertigter Rahmen vorgesehen, der einen Wasserzulauf und Wasseraustrittsöffnungen aufweist, welcher an einer Wasserversorgung angeschlossen wird. Der Rahmen kann Leitflächen zur Luft- bzw. Wasserlenkung aufweisen.
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Ein anderes Verfahren und Vorrichtung zum Fangen von Feinstaub aus der Luft ist aus der
DE 10 2006 032 753 A1 bekannt, wobei Wassernebel mit Hilfe einer Vernebelungsvorrichtung erzeugt wird, welcher während er nach unten sinkt, Staub aufnimmt und sich unten niederschlägt, insbesondere an einer sehr offenen Asphaltbetonfläche. Die Straßendecke kann in vorgegebenen Zeitabständen gereinigt und dadurch von Feinstaub befreit werden.
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Aus der
DE 197 29 260 A1 ist für eine Geruchsbindung in Industrie und kommunalen Betrieben, zum Beispiel bei Tierkörper-Verwendungsanstalten und bei Kläranlagen hinsichtlich offener Klärbecken, sowie zum Niederschlagen von Staub, z.B. in Bergwerksstollen, beim Laden und Fördern sowie Lagern von Staub entwickelnden Gütern, eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Wasser in künstlichen Nebel bekannt, welche ultrafeine Wassertröpfchen erzeugt. Ein Ventilator sorgt für eine Verteilung des Nebels über eine Entfernung von bis zu 25 m.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Dadurch, dass die Tröpfchen vom Verkehrsfluss mitgerissen werden, vergrößert sich die Ausbreitung der Tröpfchen. Zudem wird die Verweildauer der Tröpfchen in der Luft vergrößert, insbesondere auch durch die verkehrsbedingten Verwirbelungen, so dass sich der Reinigungseffekt vergrößert und sich eine weiträumige Verbesserung der Luftqualität ergibt.
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Bei fehlendem oder stehendem Verkehr, d.h. Verkehrsfluss gleich Null, fehlt der Effekt einer vom Verkehr bewirkten Luftbewegung, so dass vorzugsweise ein (zeitweises) Abschalten des Tröpfchenerzeugers und Ventilators erfolgt.
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Bevorzugt wird dem Wasser Harnstoff beigegeben, um die Bindung von NOx an die Wassertröpfchen zu verbessern und damit die Wirkung der Vorrichtung zu erhöhen. Neben Harnstoff können dem Wasser auch andere geeignete Stoffe beigegeben werden.
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Positiver Nebeneffekt einer Beimischung von Harnstoff ist ein hierdurch erfolgender Frostschutz, wobei gegebenenfalls auch eine temperaturabhängige Beimischung von Harnstoff zum Verhindern eines Vereisens der Düsen zur Tröpfchenerzeugung möglich ist, d.h. bei sehr kaltem Wetter wird der Harnstoffanteil erhöht. Alternativ zu Harnstoff können aber zur Verhinderung des Vereisens auch andere geeignete Stoffe, wie z.B. Glysantin, beigegeben werden.
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Ein positiver Nebeneffekt der Tröpfchenerzeugung ist, dass sich diese aufgrund der Verdunstung positiv auf das Stadtklima auswirkt, da die Temperatur gesenkt wird.
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Die Wasserversorgung kann beispielsweise mittels gesammelten Regenwassers autark oder über einen Anschluss an die Trinkwasserversorgung erfolgen. Wird Regenwasser oder sonstiges gesammeltes Wasser verwendet, wird dasselbe bevorzugt vor dem Versprühen gereinigt, insbesondere auch entkeimt.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßer Vorrichtung zur Luftreinigung,
- 2 eine stark schematisierte Darstellung der Tröpfchengeschwindigkeit,
- 3 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Luftreinigung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 4 eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung zweier Vorrichtungen zur Luftreinigung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
- 5 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels.
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Wesentlicher Bestandteil der Vorrichtung
1 zur Luftreinigung ist ein Tröpfchenerzeuger, wie beispielsweise in der
DE 197 29 260 A1 beschrieben. Der Tröpfchenerzeuger weist insbesondere einen Wasseranschluss, eine Mehrzahl von Zerstäuberdüsen auf. Er wirkt mit einem Hochleistungs-Ventilator (Gebläse) zusammen. Gemeinsam bilden Tröpfchenerzeuger und Ventilator einen Tröpfchenverteiler
2.
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Der Wasseranschluss des Tröpfchenerzeugers ist vorliegend ein Anschluss von einem Regenwasserauffang- und -sammelsystem über welchen Regenwasser dem Tröpfchenerzeuger zugeführt wird. Wegen der Verstopfungsgefahr der feinen Zerstäuberdüsen wird das Wasser vor dem Versprühen gereinigt. Ferner ist eine Entkeimung vorgesehen.
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Alternativ ist beispielsweise auch ein direkter Anschluss an die Trinkwasserversorgung möglich. Auch hier ist eine Reinigung zum Schutz der Zerstäuberdüsen sinnvoll.
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Neben dem Wasseranschluss ist vorliegend ein Anschluss an einen Harnstofftank vorgesehen. Das Mischungsverhältnis von Wasser und Harnstoff hängt von den Außentemperaturen ab, wobei insbesondere bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt der Harnstoffanteil erhöht wird, um ein Vereisen der Düsen zu verhindern.
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Der Ventilator, welcher einen Luftstrahl erzeugt, in welchen die vom Tröpfchenerzeuger erzeugten Tröpfchen eingespritzt und mitgerissen werden, hat eine Förderleistung von bis zu 40.000 m3/h.
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Der von den Zerstäuberdüsen des Tröpfchenerzeugers in Verbindung mit dem Ventilator erzeugte und verbreitete „Nebel“ weist vorliegend Tröpfchen mit einem Durchmesser von maximal 20 µm auf. Insbesondere haben etwa 90% der Tröpfchen einen Durchmesser von maximal 10 µm. Bevorzugt liegt der Großteil der Tröpfchen in einem Bereich mit Abmessungen des Durchmessers von 7 µm bis 10 µm.
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Mit Hilfe der Zerstäuberdüsen wird das unter Hochdruck zugeführte Wasser bzw. Wasser-Harnstoff-Gemisch in besagte, feinste Tröpfchen zerstäubt und mittels des vom Ventilator erzeugten Luftstrahls an die Umgebung abgegeben. Vorliegend sind Tröpfchenerzeuger und Ventilator eine Baueinheit, können aber im Prinzip auch durch zwei getrennt ausgebildete, aber in direktem Zusammenhang stehende Baueinheiten gebildet sein.
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Hierbei erfolgt die Abgabe in einer mittleren Ausblasrichtung 3 mit einer Ausblasgeschwindigkeit VNaustritt , wobei sich der die Tröpfchen transportierende Luftstrahl etwa trichterförmig erweitert, bedingt durch die auf die Tröpfchen wirkende Schwerkraft sowie sonstige Einflüsse von Luftströmungen nicht ganz kegelförmig.
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Ferner ist bei der Vorrichtung wesentlich, dass der Tröpfchenverteiler 2 derart in Bezug auf einen eine Luftbewegung vLuft erzeugenden Verkehrsfluss 4 (d.h. eine Mehrzahl von vorbeifahrenden Fahrzeugen 5) angeordnet ist, dass die mittlere Ausblasrichtung 3 am Austritt des Tröpfchenverteilers 2 im Wesentlichen in Richtung des Verkehrsflusses 4 erfolgt. Die mittlere Ausblasrichtung 3 kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach oben bis max. 25°, nach unten um max. 10° von der Richtung des Verkehrsflusses 4 abweichen. Diese Abweichung von der Parallelität kann nach oben oder unten bis zu 45° betragen.
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Der Tröpfchenverteiler 2 ist hierbei gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel möglichst dicht an den vorbeifahrenden Fahrzeugen 5, insbesondere oberhalb denselben, angeordnet, beispielsweise an einer als Halterung dienenden Brücke, am Anfang oder Ende eines Tunnels oder an einem Träger für ein Verkehrsschild oder eine Ampel. Die Anordnung erfolgt bevorzugt direkt mittig oberhalb jeder Fahrspur, wobei mittlere Ausblasrichtung und Fahrtrichtung im Wesentlichen übereinstimmen.
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Durch den Verkehrsfluss ergibt sich eine Sogwirkung (Luftbewegung vLuft ), welche die Tröpfchen mitreißt, wobei sich die Geschwindigkeiten der Luftbewegung vLuft , der Austrittsgeschwindigkeit VNaustritt (je weiter entfernt vom Ventilator, desto geringer) und Absinkgeschwindigkeit vNsink (je weiter entfernt vom Ventilator, desto größer) addieren, wie in 2 schematisch dargestellt. Hierbei ist, insbesondere bei zügigem Verkehrsfluss, die Geschwindigkeiten der Luftbewegung vLuft deutlich größer als die Austrittsgeschwindigkeit vNaustritt des Ventilators. Dies, wie auch die Wirbelbildung hinter den einzelnen Fahrzeugen, ermöglicht eine Verteilung der Tröpfchen über eine große Strecke. Ferner wird durch die Auswirkungen des Verkehrsflusses 4 die Verweildauer der Tröpfchen in der Luft deutlich erhöht, so dass sie mehr Feinstaub und andere Schadstoffe aus der Luft aufnehmen können. Dadurch wird die Effektivität der Vorrichtung erhöht.
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Der Tröpfchenverteiler 2 kann im Vollbetrieb arbeiten, d.h. ohne Unterbrechung beständig „Nebel“ erzeugen, was an extrem verkehrbelasteten Straßen mit hohem Verkehrsaufkommen über die ganze Zeit vorteilhaft ist.
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Ist der Tröpfchenverteiler 2 jedoch im Bereich von Ampeln angeordnet, kann auch eine Intervallschaltung in Abhängigkeit der Ampelschaltung derart erfolgen, dass der Tröpfchenerzeuger nur bei grüner Phase arbeitet, d.h. der Tröpfchenverteiler 2 ist mit der Ampelschaltung gekoppelt.
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Alternativ kann die Regelung des Tröpfchenverteilers 2 in Abhängigkeit von vorbeifahrenden Fahrzeugen geregelt werden, beispielsweise durch entsprechende Sensoren oder die Messung des von den Fahrzeugen erzeugten Windes.
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Ferner kann die Regelung des Tröpfchenverteilers 2 Sensoren zur Feuchtigkeitsmessung aufweisen. Bei ausreichend vorhandenem, natürlichem Niederschlag kann sich eine Tröpfchenerzeugung erübrigen.
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Ebenfalls sind Sensoren zur Lichtmessung, insbesondere zum Ermitteln der Richtung des Sonneneinfalls vorteilhaft. So kann bei bestimmten Lichtverhältnissen oder Sonneneinstrahlrichtungen Nebel zu Sichtbehinderungen führen, weshalb bei derartigen Lichtverhältnissen bevorzugt keine Tröpfchen erzeugt werden sollten.
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Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine seitlich (bspw. bis zu 45°) versetzte Anordnung des Tröpfchenverteilers 2 mit in horizontaler Richtung schräger mittlerer Ausblasrichtung 3 in Bezug auf den Verkehrsfluss 4 vorgesehen, wie in 3 schematisch dargestellt. Hierbei ist der Tröpfchenverteiler 2 etwa über dem Mittelstreifen einer 2-spurigen Fahrbahn (Gegenverkehr) angeordnet. Dies ermöglicht eine gezielte Austragung der partikeltragenden Tröpfchen in Richtung Straßenrand und einer dort angeordneten Ablagerungsfläche, wie insbesondere eine neben der Straße angeordnete Mooswand 6. Positiver Nebeneffekt der Tröpfchenerzeugung ist, dass das Moos gleichzeitig mit etwas Feuchtigkeit versorgt wird, so dass zumindest teilweise auf eine zusätzliche Bewässerung verzichtet werden kann.
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Der Winkel der mittleren Ausblasrichtung zum Verkehrsfluss 4 und Strahlgeschwindigkeit ist hierbei derart bemessen, dass - auch ohne Verkehrsfluss - Tröpfchen bis zur Mooswand 6 gelangen.
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Die Funktion der Mooswand 6 kann beispielsweise noch durch eine Reihe Garten-Chrysanthemen am Fuß der Mooswand 6 erweitert werden, welche einen vorteilhaften Effekt auf den Abbau von Benzol, Formaldehyd, Trichlorethen, Xylole, Toluol und Ammoniak haben. Die Pflanzung weiterer luftreinigender Pflanzen ist möglich.
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Bei getrennten Fahrspuren kann, wie als drittes Ausführungsbeispiel in 4 schematisch und mit stark verkürzt wiedergegebener Mooswand 6 dargestellt, auch eine doppelseitige Mooswand 6 zwischen den Fahrspuren vorgesehen sein, welche als Leitfläche für die Luftströmungen dient. Tröpfchenverteiler sind für beide Fahrspuren vorgesehen, wobei die Tröpfchenverteiler jeweils anfahrseitig der Mooswand 6 auf der Fahrspuraußenseite vorgesehen sind und die mittlere Ausblasrichtung der entsprechenden Ventilatoren jeweils parallel oder leicht schräg in Richtung zur Mooswand 6 gerichtet ist, beispielsweise in einem Winkel von 20° zur Fahrtrichtung. Die die Fahrspuren trennende Mooswand 6 entspricht hierbei einem Straßenrand im Sinne der zuvor beschriebenen Anordnung.
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Wie in 5 dargestellt, können die Tröpfchenverteiler 2 auch bei einer Straße mit Gegenverkehr mittig angeordnet sein, wobei sie bevorzugt beabstandet voneinander angeordnet sind und der jeweilige Luftstrahl von der Fahrspurmitte leicht geneigt in Richtung Fahrspuraußenseite gerichtet ist.
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Bei mehreren Fahrspuren in einer Fahrtrichtung erfolgt, sofern räumlich möglich, die Anordnung des Tröpfchenverteilers mittig in Bezug auf die Fahrspuren. Es können aber auch mehrere Tröpfchenverteiler vorgesehen sein, z.B. einer je Fahrspur.
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Gemäß einer weiteren Abwandlung ist der Tröpfchenerzeuger samt Ventilator im Eingangsbereich eines Tunnels angeordnet, wobei hierbei für jede Fahrtrichtung getrennte Anordnungen vorgesehen sein können und die Ventilatoren einen Luftstrahl in die jeweilige Fahrtrichtung erzeugen.
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Entsprechend ist gemäß einer letzten Abwandlung ein Tröpfchenerzeuger samt Ventilator am Ende eines Tunnels angeordnet, wobei wiederum der Ventilator einen Luftstrahl in Fahrtrichtung erzeugt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Tröpfchenverteiler
- 3
- mittlere Ausblasrichtung
- 4
- Verkehrsfluss
- 5
- Fahrzeug
- 6
- Mooswand
- VLuft
- Luftbewegung
- VNaustritt
- Ausblasgeschwindigkeit
- vNsink
- Absinkgeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005008936 A1 [0002]
- DE 102006032753 A1 [0003]
- DE 19729260 A1 [0004, 0013]
