DE102019216133A1 - Method and device for controlling air purification by plants - Google Patents

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Thomas Frese
Ludger Hermanns
Urs Natzschka
Matthias Hartmann
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen (1), umfassend zumindest folgende Schritte: Zunächst wird wenigstens eine Zustandsgröße der Pflanzen (1) mittels wenigstens eines Sensors (20) zur Berechnung oder Ableitung einer möglichen maximalen Luftreinigung der Pflanzen (1) erfasst. Anschließend erfolgt eine Steuerung der Menge der den Pflanzen (1) zugeführten, verunreinigten Luft.The invention relates to a method for controlling air purification by plants (1), comprising at least the following steps: First, at least one state variable of the plants (1) is determined by means of at least one sensor (20) for calculating or deriving a possible maximum air purification of the plants (1) detected. The amount of contaminated air supplied to the plants (1) is then controlled.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen, wie sie insbesondere zur Schadstoffreduzierung in urbanen Gegenden vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerproduktprogramm sowie ein Speichermedium im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise der entsprechenden Vorrichtung.The invention relates to a method and a device for controlling air purification by plants, such as is provided in particular for reducing pollutants in urban areas. The invention also relates to a computer product program and a storage medium in connection with the method according to the invention or the corresponding device.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2014 114 307 B3 ist eine Pflanzenwand zur Feinstaubbindung in urbanen Gegenden bekannt. Die bekannte Pflanzenwand zeichnet sich dadurch aus, dass diese eine Vielzahl von zueinander beabstandeten Aufnahmen zur Aufnahme von Pflanzengefäßen hat. Jedes Pflanzengefäß dient insbesondere der Aufnahme von Moos und einer zusätzlichen Grünpflanze, wobei gleichzeitig jedem Pflanzengefäß ein Schlauch zur Versorgung mit Wasser zugeordnet ist. Hinweise, wie eine Reinigungswirkung der Pflanzenwand bzw. der Pflanzen mit Blick auf eine Optimierung der Reduktion von Luftschadstoffen erfolgen kann, sind der genannten Schrift nicht zu entnehmen.From the DE 10 2014 114 307 B3 a plant wall for binding fine dust in urban areas is known. The known plant wall is characterized in that it has a large number of spaced apart receptacles for holding plant vessels. Each plant container is used in particular to hold moss and an additional green plant, with a hose for supplying water being assigned to each plant container at the same time. The cited document does not provide any information on how the plant wall or plants can be cleaned with a view to optimizing the reduction of air pollutants.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass dieses eine optimierte Luftreinigung durch die Pflanzen ermöglicht.The method according to the invention for controlling the air purification by plants with the features of claim 1 has the advantage that it enables optimized air purification by the plants.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, durch Erfassung geeigneter (physikalischer bzw. biologischer) Messwerte oder sonstigen Hinweisen auf den Zustand der Pflanzen mit Blick auf eine mögliche maximale Reinigungswirkung zu schließen. In Kenntnis des Zustands der Pflanzen, d.h. deren möglicher maximaler Reinigungswirkung in Bezug auf Schadstoffe in der Luft ist es dann möglich, durch eine gezielte Beeinflussung der Menge der den Pflanzen zugeführten (mit Schadstoffen belasteten) Luft deren augenblicklich mögliches maximales Absorptions- bzw. Reinigungsvermögen mit Blick auf die Schadstoffe auszunutzen.The invention is based on the idea of inferring a possible maximum cleaning effect by recording suitable (physical or biological) measured values or other indications of the condition of the plants. Knowing the condition of the plants, i.e. their possible maximum cleaning effect with regard to pollutants in the air, it is then possible to influence the amount of air supplied to the plants (polluted with pollutants), their currently possible maximum absorption or cleaning capacity Look at the pollutants to exploit.

Vor diesem Hintergrund schlägt es daher die Lehre der Erfindung vor, dass das Verfahren zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen in einem ersten Schritt das Erfassen wenigstens einer Zustandsgröße der Pflanzen zur Berechnung oder Ableitung einer möglichen maximalen Luftreinigung der Pflanzen aufweist und zusätzlich einen zweiten Schritt, der eine Steuerung der Menge der den Pflanzen zugeführten, verunreinigten Luft in Abhängigkeit von der berechneten oder abgeleiteten möglichen maximalen Luftreinigung der Pflanzen, um die Luftreinigung durch Pflanzen zu steuern, umfasst.Against this background, the teaching of the invention therefore proposes that the method for controlling the air purification by plants includes, in a first step, the detection of at least one state variable of the plants for calculating or deriving a possible maximum air purification of the plants and, in addition, a second step that a control of the amount of the polluted air supplied to the plants as a function of the calculated or derived possible maximum air purification of the plants in order to control the air purification by the plants.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous further developments of the method according to the invention for controlling air purification by plants are listed in the subclaims.

Eine erste bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Menge der zugeführten, verunreinigten Luft unter Berücksichtigung der Schadstoffbelastung der verunreinigten Luft erfolgt. Dies erfolgt beispielsweise vor dem Hintergrund, dass die Pflanzen nicht mit derart hohen Mengen an Schadstoffen belastet werden sollen, dass die Schadstoffbelastung eine Schädigung und damit Reduzierung der Reinigungswirkung der Pflanzen zur Folge hat.A first preferred further development of the method provides that the amount of the contaminated air supplied takes into account the pollutant load of the contaminated air. This takes place, for example, against the background that the plants should not be polluted with such high amounts of pollutants that the pollutant pollution results in damage and thus a reduction in the cleaning effect of the plants.

In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass die Erfassung der Schadstoffbelastung der verunreinigten Luft die Erfassung verschiedener Schadstoffe mittels wenigstens eines Luftgütesensors umfasst, und dass die Menge der den Pflanzen zugeführten Luft unter Berücksichtigung der Art und der Menge der verschiedenen Schadstoffe erfolgt. Dieses Verfahren ermöglicht somit eine nochmals verbesserte Steuerung der Menge der zugeführten Luft mit Blick auf die gegebenenfalls unterschiedliche Auswirkungen auf die Pflanzen aufweisenden Schadstoffe sowie deren in der verunreinigten Luft vorhandenen Menge.In a further development of the proposal made last, it is provided that the detection of the pollutant load of the polluted air includes the detection of various pollutants by means of at least one air quality sensor, and that the amount of air supplied to the plants takes into account the type and amount of the various pollutants. This method thus enables a further improved control of the amount of air supplied with a view to the pollutants which may have different effects on the plants and their amount present in the polluted air.

Der Ort des wenigstens einen Luftgütesensors kann zum Beispiel am Ort der Entstehung der verunreinigten Luft erfolgen, oder aber in Luftströmungsrichtung vor den Pflanzen. Zusätzlich kann ein Luftgütesensor die Luftqualität in Luftströmungsrichtung nach den Pflanzen erfassen, um den Grad der Luftreinigung durch die Pflanzen zu ermitteln und somit ggf. einen Regelkreis zu ermöglichen. Der wenigstens eine Luftgütesensor ist vorzugsweise dazu ausgebildet, Luftschadstoffe wie PM10, PM2.5, NOx, VOCs, Ozon o.ä. zu erfassen.The location of the at least one air quality sensor can take place, for example, at the location where the contaminated air is generated, or else in front of the plants in the direction of the air flow. In addition, an air quality sensor can detect the air quality in the air flow direction after the plants in order to determine the degree of air purification by the plants and thus, if necessary, to enable a control loop. The at least one air quality sensor is preferably designed to detect air pollutants such as PM10, PM2.5, NOx, VOCs, ozone or the like.

Die Erfassung der wenigstens eine Zustandsgröße der Pflanzen erfolgt durch wenigstens einen Sensor, der vorzugsweise im Nahbereich der Pflanze, d.h. in einem Abstand von maximal 30cm von den Pflanzen angeordnet ist. Der wenigstens eine Sensor zur Erfassung der Zustandsgröße der Pflanzen kann dabei beispielsweise als bildaufnehmende Einrichtung ausgebildet sein, die dazu ausgebildet ist, den (biologischen) Zustand der Pflanzen zu erfassen, oder aber beispielsweise die Menge und/oder die Größe von Blättern beziehungsweise die Biomasse der Pflanzen. Auch sind Sensoren denkbar, die beispielsweise die Luftfeuchtigkeit und/oder die Bodenfeuchte im Bereich der Pflanzen erfassen. Allgemein gesprochen sind vorzugsweise derartige Sensoren von Vorteil, die dazu ausgebildet sind, die Absorptions- und ökophysiologischen Stoffwechselprozesse der Pflanzen zu erfassen. Zu diesen Prozessen zählen insbesondere und nicht abschließend die Chlorophyll-Fluoreszenz, die Schadstoffbelegung der Pflanzen- bzw. Blattoberflächen, die elektrische Feldstärke an Pflanzen- bzw. Blattoberflächen, die Oberflächenspannung der Pflanzen- bzw. Blattoberflächen sowie der Grad der Wasserbenetzung der Pflanzen- bzw. Blattoberflächen.The at least one state variable of the plants is detected by at least one sensor, which is preferably arranged in the vicinity of the plant, ie at a maximum distance of 30 cm from the plants. The at least one sensor for detecting the state variable of the plants can be designed, for example, as an image-recording device that is designed to detect the (biological) state of the plants, or for example the amount and / or the size of leaves or the biomass of the Plants. Sensors are also conceivable, for example the air humidity and / or the Record soil moisture in the area of the plants. Generally speaking, such sensors are advantageous which are designed to detect the absorption and ecophysiological metabolic processes of the plants. These processes include, in particular and not limited to, the chlorophyll fluorescence, the pollutant contamination of the plant or leaf surfaces, the electric field strength on the plant or leaf surfaces, the surface tension of the plant or leaf surfaces and the degree of water wetting of the plant or leaf surface. Leaf surfaces.

Auch ist es von Vorteil, mehrere derartige Sensoren zu verwenden, deren Anordnung zu den Pflanzen derart gewählt wird, dass eine möglichst vollständige bzw. umfassende Beurteilung der wenigstens einen Zustandsgröße aller Pflanzen ermöglicht wird.It is also advantageous to use several sensors of this type, the arrangement of which in relation to the plants is selected in such a way that the at least one state variable of all plants can be assessed as completely and as comprehensively as possible.

Auch sollte die Luftqualität bzw. die Schadstoffzusammensetzung und die Schadstoffmengen der den Pflanzen zugeführten Luft mittels wenigstens eines Luftgütesensors erfasst werden, um aus der Fusionierung der Daten des bzw. der Sensoren zur Erfassung der wenigstens einen Zustandsgröße der Pflanzen und des wenigstens einen Luftgütesensors zur Analyse der Luft eine optimale Luftreinigungswirkung der Pflanzen bzw. eine Optimierung der den Pflanzen zugeführten Luftmenge zu ermöglichen.The air quality or the pollutant composition and the pollutant quantities of the air supplied to the plants should also be recorded by means of at least one air quality sensor in order to be able to use the merging of the data from the sensor (s) to detect the at least one state variable of the plants and the at least one air quality sensor to analyze the Air to enable an optimal air purification effect of the plants or an optimization of the amount of air supplied to the plants.

Es können Umstände eintreten, die darauf schließen lassen, dass die zur Luftreinigung vorgesehenen Pflanzen mit Blick auf die festgestellte Luftqualität nicht ausreichend sind, um eine gewünschte Reinigungswirkung zu erzielen oder aber beispielsweise um die Schadstoffbelastung für Menschen in einem unbedenklichen Rahmen zu halten. In diesem Fall ist es oftmals erforderlich, zusätzliche Maßnahmen zur Luftreinhaltung vorzusehen, oder aber beispielsweise Personen auf eine unzureichend gereinigte beziehungsweise auf eine schadstoffbelastete Luft hinzuweisen. Um derartige Umstände abschätzen zu können beziehungsweise gezielt Maßnahmen einleiten zu können, sieht es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass eine Abschätzung der erzielbaren Verbesserung der Luftqualität durch die Pflanzen für einen zukünftigen Zeitraum, vorzugsweise einen Zeitraum zwischen einer Sekunde und sechzig Minuten vorgenommen wird.Circumstances can arise which suggest that the plants intended for air purification are not sufficient with a view to the determined air quality to achieve the desired purification effect or, for example, to keep the pollution levels for humans within a harmless range. In this case, it is often necessary to take additional measures to keep the air clean or, for example, to point out to people that the air is insufficiently cleaned or polluted. In order to be able to estimate such circumstances or to be able to initiate targeted measures, a further advantageous embodiment of the method provides that an assessment of the achievable improvement in air quality by the plants is carried out for a future period, preferably a period of between one second and sixty minutes .

Es hat sich darüber hinaus als günstig erwiesen, die Menge der den Pflanzen zugeführten Luftmenge nicht beliebig gering beziehungsweise groß zu wählen. Als vorteilhaft haben sich insbesondere Mengen der den Pflanzen zugeführten, verunreinigten Luft erwiesen, die zwischen ein Liter pro Minute und Quadratmeter und einhundert Liter pro Minute und Quadratmeter eingestellt werden.It has also proven to be advantageous not to choose the amount of air supplied to the plants as small or large as desired. Amounts of the contaminated air supplied to the plants, which are set between one liter per minute and square meter and one hundred liters per minute and square meter, have proven particularly advantageous.

Infolge der Steuerung beziehungsweise Beeinflussung der den Pflanzen zugeführten Luftmenge ergeben sich darüber hinaus beispielsweise Änderungen hinsichtlich des Wasserbedarfs oder sonstiger Größen zur Optimierung der Pflanzengesundheit. Daher sieht es eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass zusätzlich zumindest die Menge der den Pflanzen zugeführten Wassermenge und/oder Lichtmenge und/oder der Nährstoffe in Abhängigkeit der wenigstens einen erfassten Zustandsgröße der Pflanze eingestellt wird. As a result of the control or influencing of the amount of air supplied to the plants, there are also, for example, changes with regard to the water requirement or other parameters for optimizing plant health. Therefore, a further embodiment of the invention provides that at least the amount of the amount of water and / or amount of light and / or nutrients supplied to the plants is additionally adjusted as a function of the at least one recorded state variable of the plant.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen, die vorzugsweise nach einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch wenigstens einen Sensor zur Erfassung wenigstens einer Zustandsgröße der Pflanze, eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung der Menge der den Pflanzen zugeführten, verunreinigten Luft und einen Algorithmus aus, der dazu ausgebildet ist, die Steuereinrichtung zur Optimierung der Luftreinigung durch die Pflanzen anzusteuern.The invention further comprises a device for controlling the air purification by plants, which preferably operates according to a method according to the invention as described so far. The device according to the invention is characterized by at least one sensor for detecting at least one state variable of the plant, a control device for influencing the amount of contaminated air supplied to the plants and an algorithm which is designed to control the control device for optimizing the air purification by the plants .

Weiterhin umfasst die Erfindung ein Computerproduktprogramm, das dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen und/oder umzusetzen sowie ein Speichermedium, auf dem ein derartiges Computerproduktprogramm abgespeichert ist.The invention further comprises a computer product program which is designed to carry out and / or implement a method according to the invention and a storage medium on which such a computer product program is stored.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and with reference to the drawings.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht die wesentlichen Bestandteile einer Vorrichtung zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen und 1 shows in a simplified side view the essential components of a device for controlling the air purification by plants and
  • 2 ein Prinzipschaubild zur Erläuterung des Verfahrens zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen. 2 a schematic diagram to explain the method for controlling air purification by plants.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Gleiche Elemente beziehungsweise Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.

In den Figuren ist eine Luftreinigungskomponente 10 in Form einer Pflanzenwand 12 dargestellt. Die Pflanzenwand 12 ist als vertikal angeordnete Wand mit einer Vielzahl von Aufnahmen 14 zur Aufnahme von Pflanzgefäßen 16 ausgestattet. Die Aufnahmen 14 können dabei beispielsweise in gleichen Abständen in Art eines Rasters an der Pflanzenwand 12 vorgesehen sein, wobei die Pflanzgefäße 16 vorzugsweise durch einfaches Einführen beziehungsweise Herausziehen aus den Aufnahmen 14 austauschbar an der Pflanzenwand 12 befestigt sind. Die Luftreinigungskomponente 10 dient insbesondere der Luftreinigung von Innenräumen in urbanen Gebieten.In the figures is an air cleaning component 10 in the form of a plant wall 12th shown. The plant wall 12th is a vertically arranged wall with a large number of recordings 14th for holding planters 16 fitted. The recordings 14th can, for example, at equal intervals in the manner of a grid on the Plant wall 12th be provided, the planters 16 preferably by simply inserting or pulling them out of the receptacles 14th exchangeable on the plant wall 12th are attached. The air purification component 10 is used in particular to purify the air in interiors in urban areas.

Die Pflanzgefäße 16 dienen der Aufnahme von Pflanzen 1, die sich zur Luftreinigung beziehungsweise zur Reduktion von Schadstoffen in der Luft eignen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Pflanzen 1 um Moose, die mittels Photosynthese einen aktiven biologischen Stoffwechsel betreiben und dadurch Schadstoffe aus der Luft herausfiltern. Unter Luftschadstoffen, die mittels der Pflanzen 1 aus der Luft herausgefiltert beziehungsweise deren Konzentration reduziert werden soll, werden beispielhaft und nicht einschränkend PM10 und PM2.5, NOX, VOCs oder Ozon verstanden. Derartige Luftschadstoffe und deren Menge lassen sich beispielsweise mittels wenigstens eines Luftgütesensors 18 als Bestanteil einer Vorrichtung 100 zur Steuerung der Luftreinigung durch die Pflanzen 1 detektieren beziehungsweise messen. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein derartiger Luftgütesensor 18 in der Nähe der Pflanzen 1 angeordnet ist, um den Schadstoffgehalt beziehungsweise die Schadstoffzusammensetzung der den Pflanzen 1 unmittelbar zugeführten Luft feststellen zu können. Dabei befindet sich der Luftgütesensor 18 in Bezug zur Strömungsrichtung 19 der den Pflanzen 1 zugeführten Luft vor den Pflanzen 1. Der Luftgütesensor 18 kann jedoch auch am Ort der Entstehung der verunreinigten Luft angeordnet sein. Auch kann ein zusätzlicher Luftgütesensor 18 an einem Ort angeordnet sein, die die Luftqualität der von den Pflnazen1 gereinigten Luft detektiert.The planters 16 serve to accommodate plants 1 that are suitable for air purification or for reducing pollutants in the air. It is preferably the plants 1 about mosses, which operate an active biological metabolism by means of photosynthesis and thereby filter pollutants from the air. Taking air pollutants by means of plants 1 PM10 and PM2.5, NOX, VOCs or ozone are to be understood as examples and not by way of limitation. Such air pollutants and their quantity can be determined, for example, by means of at least one air quality sensor 18th as part of a device 100 to control the air cleaning by the plants 1 detect or measure. It is preferably provided that such an air quality sensor 18th near the plants 1 is arranged to the pollutant content or the pollutant composition of the plants 1 to be able to determine directly supplied air. The air quality sensor is located here 18th in relation to the direction of flow 19th of the plants 1 supplied air in front of the plants 1 . The air quality sensor 18th however, it can also be arranged at the point where the polluted air is generated. An additional air quality sensor can also be used 18th be arranged in a place that detects the air quality of the air purified by the plants1.

Beispielhaft ist wenigstens ein weiterer Sensor 20 im Nahbereich der Pflanzen 1 vorgesehen. Der wenigstens eine Sensor 20 dient dazu, wenigstens eine Zustandsgröße der Pflanzen 1 zu erfassen, aus der der augenblickliche Zustand der Pflanzen 1 mit Blick auf deren potenzielle Luftreinigungsfähigkeit detektiert beziehungsweise geschlossen werden kann. Beispielhaft handelt es sich um den wenigstens einen Sensor 20 um einen Sensor 20 zur Detektion der Luftfeuchtigkeit, der Schadstoffbelegung der Pflanzen- beziehungsweise Blatt-Oberflächen, der elektrischen Feldstärke an den Pflanzen- beziehungsweise Blatt-Oberflächen der Detektion der Oberflächenspannung der Pflanzenbeziehungsweise Blatt-Oberflächen, um einen Sensor 20 zur Erfassung der Wasserbenetzung der Pflanzen- beziehungsweise Blatt-Oberflächen und so weiter. Weiterhin handelt es sich bei den Pflanzen 1, wie oben erläutert, insbesondere um Moose, vorzugsweise Bryophyten mit einem sehr großen Oberflächen-Gewichtsverhältnis von wenigstens zwanzig. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sensor 20 in einem Abstand zwischen 5cm und 30cm vor den Pflanzen 1 angeordnet.At least one further sensor is exemplary 20th in the vicinity of the plants 1 intended. The at least one sensor 20th serves to at least one state variable of the plants 1 to grasp from the the instantaneous state of the plants 1 can be detected or closed with a view to their potential air purification ability. By way of example, it is the at least one sensor 20th around a sensor 20th for the detection of the air humidity, the pollutant occupancy of the plant or leaf surfaces, the electric field strength on the plant or leaf surfaces, the detection of the surface tension of the plant or leaf surfaces, around a sensor 20th to record the water wetting of the plant or leaf surfaces and so on. Furthermore it concerns with the plants 1 , as explained above, in particular mosses, preferably bryophytes with a very large surface-to-weight ratio of at least twenty. The at least one sensor is preferably 20th at a distance between 5cm and 30cm in front of the plants 1 arranged.

Weiterhin ist jedem Pflanzgefäß 16 beispielhaft eine Versorgungsleitung 24 zugeordnet, über die neben Wasser beispielsweise auch zusätzliche Nährstoffe oder Ähnliches den Pflanzen 1 zugeführt werden können. Auch ist eine Beleuchtungsquelle 26 vorgesehen, die für eine künstliche beziehungsweise zusätzliche Beleuchtung der Pflanzen 1 dient, um deren Stoffwechselaktivität anzuregen beziehungsweise sicherzustellen.Furthermore, every planter is 16 for example a supply line 24 assigned, via which, in addition to water, for example, additional nutrients or the like are also given to the plants 1 can be fed. Also is a source of lighting 26th provided for artificial or additional lighting of the plants 1 serves to stimulate or ensure their metabolic activity.

Der Luftreinigungskomponente 10 beziehungsweise der Pflanzenwand 12 ist darüber hinaus ein Gebläse 28 als Bestandteil der Vorrichtung 100 zugeordnet, das dazu ausgebildet ist, die Luftströmung beziehungsweise die Menge der den Pflanzen 1 zugeführten Luft durch Erzeugung einer Luftströmung zu vergrößern. Das Gebläse 28 ist dabei von einer Steuerung 30 ansteuerbar, derart, dass die Luftmenge beispielsweise zwischen ein Liter pro Minute und Quadratmeter und einhundert Liter pro Minute und Quadratmeter eingestellt werden kann.The air purification component 10 or the plant wall 12th is also a fan 28 as part of the device 100 assigned, which is designed to the air flow or the amount of the plants 1 to enlarge supplied air by generating an air flow. The blower 28 is thereby from a controller 30th controllable in such a way that the amount of air can be set, for example, between one liter per minute and square meter and one hundred liters per minute and square meter.

Die Steuerung 30 wird von einer Steuereinrichtung 35 angesteuert, die, wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, dazu ausgebildet ist, zusätzlich eine Einrichtung 36 zur Ansteuerung der Versorgungsleitungen 24 anzusteuern. Der Steuereinrichtung 35 werden sowohl die Daten des wenigstens einen Luftgütesensors 18, als auch die Daten des wenigstens einen weiteren Sensors 20 über wenigstens eine Eingangsleitung 37 als Eingangsgrößen zugeführt. Die Steuereinrichtung 35 enthält darüber hinaus einen Algorithmus 40, der anhand der Daten des wenigstens einen Luftgütesensors 18 und des wenigstens einen weiteren Sensors 20 es ermöglicht, in einem Schritt 101 beispielsweise eine Berechnung der Luftschadstoffabscheiderate der Pflanzen 1 zu berechnen.The control 30th is controlled by a control device 35 controlled, which, as in particular based on the 2 is recognizable, is designed to additionally have a device 36 for controlling the supply lines 24 head for. The control device 35 both the data of the at least one air quality sensor 18th , as well as the data of the at least one further sensor 20th via at least one input line 37 supplied as input variables. The control device 35 also contains an algorithm 40 based on the data from the at least one air quality sensor 18th and the at least one further sensor 20th it enables in one step 101 for example, a calculation of the air pollutant separation rate of the plants 1 to calculate.

Die Berechnung der Luftschadstoffaufnahme bzw. Luftschadstoffabscheidung erfolgt insbesondere mittels Reaktionskinetik. Hier kann zum Beispiel der Michaelis-Menten Ansatz zum Tragen kommen, der sich nicht für enzymkatalysierte Reaktionen, sondern auch für die Aufnahme von Luft(schadstoff)bestandteilen eignet. Die Aufnahmerate zu einem bestimmten Zeitpunkt kann insbesondere als Zusammenhang von maximaler Aufnahmerate beziehungsweise Sättigung der Pflanzen 1, der zu dem Zeitpunkt herrschenden Temperatur t und Luftfeuchtigkeit und der Michaelis-Menten Konstanten bestimmt werden. Hierzu sind gegebenenfalls ergänzende Regressionsanalysen notwendig, um sich das über die Dauer der Luftschadstoffaussetzung ändernde Aufnahmevermögen zu beschreiben. Die Koeffizienten dieser Regressionsanalyse können in begleitenden Experimenten unter Laborbedingungen oder über maschinenlernbare Algorithmen abgeleitet werden.The calculation of the air pollutant absorption or air pollutant separation takes place in particular by means of reaction kinetics. Here, for example, the Michaelis-Menten approach can come into play, which is not suitable for enzyme-catalyzed reactions, but also for the uptake of air (pollutant) components. The uptake rate at a specific point in time can in particular be used as a relationship between the maximum uptake rate or saturation of the plants 1 , the temperature t and humidity prevailing at the time and the Michaelis-Menten constant can be determined. For this purpose, additional regression analyzes may be necessary in order to describe the absorption capacity that changes over the duration of exposure to air pollutants. The coefficients of this regression analysis can be used in accompanying Experiments can be derived under laboratory conditions or using machine-learnable algorithms.

Die mittels des Algorithmus 40 der Vorrichtung 100 in einem Block 101 berechnete Luftschadstoffabscheiderate dient dazu, in einem Block 102 einen Luftmassenstrom für die Pflanzen 1 zu berechnen, der sicherstellt, dass die Luftschadstoffabscheiderate erzielbar ist beziehungsweise die von den Pflanzen 1 maximal erreichbare Reinigungswirkung erreicht werden kann. Hierzu dient die in dem Block 102 berechnete Menge des Luftmassenstroms unmittelbar der Ansteuerung der Steuerung 30 des Gebläses 28. Weiterhin dient die in dem Block 101 berechnete Luftschadstoffaufnahmerate dazu, in einem Block 103 eine Berechnung der optimalen Rate an Wasser beziehungsweise Nährstoffen durchzuführen, sodass in dem Block 103 erzielte Ergebnis unmittelbar für die Ansteuerung der Einrichtung 36 dient, um über die Versorgungsleitungen 24 den Pflanzen 1 die benötigten Stoffe zuzuführen.The by means of the algorithm 40 the device 100 in a block 101 calculated air pollutant separation rate is used in a block 102 an air mass flow for the plants 1 to be calculated, which ensures that the air pollutant separation rate is achievable or that of the plants 1 maximum achievable cleaning effect can be achieved. The in the block is used for this 102 Calculated amount of air mass flow directly to the control of the control 30th of the fan 28 . It is also used in the block 101 calculated air pollutant uptake rate, in one block 103 to perform a calculation of the optimal rate of water or nutrients, so that in the block 103 achieved result directly for the control of the facility 36 serves to get over the utility lines 24 the plants 1 to supply the required substances.

Das soweit beschriebene Verfahren beziehungsweise die soweit beschriebene Vorrichtung zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen 1 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt beziehungsweise modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es insbesondere auch denkbar, anstelle von Moosen andere Sorten beziehungsweise Arten von Pflanzen 1, oder gleichzeitig mehrere unterschiedliche Arten von Pflanzen 1 zu verwenden, die beispielsweise jeweils für die Reinigung spezieller Luftschadstoffe optimiert sind. Weiterhin kann mittels des Gebläses 28 auch beispielsweise gezielt die Innenluft aus einem Gebäude abgesaugt werden und an die in einem Außenbereich des Gebäudes angeordnete Pflanzenwand 12 zugeführt werden.The method described so far or the device described so far for controlling air purification by plants 1 can be altered or modified in many ways without deviating from the concept of the invention. In particular, it is also conceivable to use other varieties or types of plants instead of mosses 1 , or several different types of plants at the same time 1 to use, each of which is optimized, for example, for cleaning specific air pollutants. Furthermore, by means of the fan 28 also, for example, the indoor air can be specifically sucked out of a building and to the plant wall arranged in an outside area of the building 12th are fed.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014114307 B3 [0002]DE 102014114307 B3 [0002]

Claims (11)

Verfahren zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen (1), umfassend zumindest folgende Schritte: - Erfassen wenigstens einer Zustandsgröße der Pflanzen (1) mittels wenigstens eines Sensors (20) zur Berechnung oder Ableitung einer möglichen maximalen Luftreinigung der Pflanzen (1); und - Steuerung der Menge einer den Pflanzen (1) zugeführten, verunreinigten Luft in Abhängigkeit von der berechneten oder abgeleiteten möglichen maximalen Luftreinigung der Pflanzen (1), um die Luftreinigung durch Pflanzen (1) zu steuern.A method for controlling the air purification by plants (1), comprising at least the following steps: - Detecting at least one state variable of the plants (1) by means of at least one sensor (20) for calculating or deriving a possible maximum air purification of the plants (1); and - Control of the amount of polluted air supplied to the plants (1) as a function of the calculated or derived possible maximum air purification of the plants (1) in order to control the air purification by the plants (1). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der den Pflanzen (1) zugeführten, verunreinigten Luft unter Berücksichtigung der Schadstoffbelastung der verunreinigten Luft erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the amount of the contaminated air supplied to the plants (1) takes into account the pollutant load of the contaminated air. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Schadstoffbelastung der verunreinigten Luft die Erfassung verschiedener Schadstoffe mittels wenigstens eines Luftgütesensors (18) umfasst, und dass die Menge der den Pflanzen (1) zugeführten Luft unter Berücksichtigung der Art und der Menge der verschiedenen Schadstoffe erfolgt.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the detection of the pollutant load of the polluted air comprises the detection of various pollutants by means of at least one air quality sensor (18), and that the amount of air supplied to the plants (1) is carried out taking into account the type and amount of the various pollutants. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Luftgütesensor (18) in einem Abstand in einer Luftströmungsrichtung (19) vor der Pflanzen (1) oder am Ort der Entstehung der verunreinigten Luft angeordnet wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the at least one air quality sensor (18) is arranged at a distance in an air flow direction (19) in front of the plants (1) or at the location where the polluted air is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Erfassung der wenigstens einen Zustandsgröße der Pflanzen (1) dienende wenigstens eine Sensor (20) im Nahbereich der Pflanzen (1) angeordnet wird.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the at least one sensor (20) serving to detect the at least one state variable of the plants (1) is arranged in the vicinity of the plants (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschätzung der erzielbaren Verbesserung der Luftqualität durch die Pflanzen (1) für einen zukünftigen Zeitraum, vorzugsweise einen Zeitraum zwischen 1sek und 60min vorgenommen wird.Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the achievable improvement in air quality by the plants (1) is estimated for a future period of time, preferably a period of between 1 second and 60 minutes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der den Pflanzen (1) zugeführten, verunreinigten Luft zwischen 1 L/min und qm und 100 L/min und qm eingestellt wird.Method according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the amount of contaminated air supplied to the plants (1) is set between 1 L / min and qm and 100 L / min and qm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zumindest die Menge der den Pflanzen (1) zugeführten Wassermenge und/oder Lichtmenge und/oder Nährstoffen in Abhängigkeit der wenigstens einen erfassten Zustandsgröße der Pflanzen (1) eingestellt wird.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that at least the amount of water and / or amount of light and / or nutrients supplied to the plants (1) is additionally adjusted as a function of the at least one recorded state variable of the plants (1). Vorrichtung (100) zur Steuerung der Luftreinigung durch Pflanzen (1), vorzugsweise zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit wenigstens einem Sensor (20) zur Erfassung wenigstens einer Zustandsgröße der Pflanzen (1), einer Steuerung (30) zur Beeinflussung der Menge der den Pflanzen (1) zugeführten, verunreinigten Luft und einem Algorithmus (40), der dazu ausgebildet ist, die Steuerung (30) zur Optimierung der Luftreinigung durch die Pflanzen (1) anzusteuern.Device (100) for controlling air purification by plants (1), preferably for carrying out a method according to one of the Claims 1 to 8th , with at least one sensor (20) for detecting at least one state variable of the plants (1), a controller (30) for influencing the amount of the contaminated air supplied to the plants (1) and an algorithm (40) which is designed to to control the control (30) to optimize the air purification by the plants (1). Computerproduktprogramm, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen und/oder umzusetzen.Computer product program which is designed to implement a method according to one of the Claims 1 to 8th execute and / or implement. Speichermedium, insbesondere aus Bestandteil einer Steuereinrichtung (35), auf dem das Computerproduktprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.Storage medium, in particular as part of a control device (35), on which the computer product program is based Claim 10 is stored.
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