DE102020004569A1

DE102020004569A1 - Thermische Luftdesinfektion

Info

Publication number: DE102020004569A1
Application number: DE102020004569.3A
Authority: DE
Inventors: Constantin Kinias
Original assignee: I A U INST fur ARBEITSWISSENSCHAFT und UNTERNEHMENSOPTIMIERUNG GmbH; Iau Institut fur Arbeitswissenschaft und Unternehmensoptimierung GmbH
Current assignee: I A U INST fur ARBEITSWISSENSCHAFT und UNTERNEHMENSOPTIMIERUNG GmbH; Iau Institut fur Arbeitswissenschaft und Unternehmensoptimierung GmbH
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2022-02-03

Abstract

Thermische Desinfektion (30) mit insgesamt mindestens zwei Luft/Luft- und /oder Luft/Flüssigkeit-Wärmetauschern (20, 21) zur Durchleitung der zu desinfizierenden Luft (10), wobei an dem ersten (primären) Wärmetauscher (20) in Flussrichtung der zu desinfizierenden Luft (10) ein Heizsystem (40) mit dessen Wärme leitendes flüssiges oder gasförmiges Heizmedium (41) angebracht ist, dessen Wärme die zu desinfizierende Luft (10) mittels des ersten Wärmetauschers (20) soweit erhitzt, dass sie desinfiziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nachfolgenden (sekundären) Wärmetauscher (21) die Luft abgekühlt wird und die dabei freigegebene (gewonnene) Wärmeenergie zur Erwärmung des Heizmediums (41) des Heizsystems (40) wärmerückgewonnen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Desinfektionsanlage mit zwei oder mehreren Wärmetauschern zur energieeffizienten Desinfektion von Frischluft.
Tröpfchen in der Luft, die sich beim Niesen und Husten ausbreiten, verbreiten auch Viren und Bakterien. Inzwischen ist es bekannt, dass auch winzige Tröpfchen, die als Aerosol in der Luft schweben, eine wesentliche Rolle bei der Übertragung der Erreger spielen. Sie verursachen die Übertragung der Erreger von Mensch zu Mensch.
Viren sind weder Keime noch selbständig lebende Organismen. Es ist bekannt, dass Viren durch die Einwirkung verschiedener Substanzen, Hitze oder Strahlung inaktiv werden und so ihre Infektiosität verlieren. Eine Virusinaktivierung mittels diverser technischer Methoden gilt als eine besondere Form der Sterilisation beziehungsweise der Desinfektion.
Es ist darüber hinaus bekannt, dass bei einer Temperatur von 55 bis 70 °C und mit einer feuchten Hitze es innerhalb von wenigen Minuten zur Denaturierung der Virushüllen und somit zu einem Infektiositätsverlust kommt. [R. Böhm: Das Wirkprinzip Hitze; Dissertation Freie Universität Berlin, 2002]
In einem Aufenthaltsraum für Menschen ist die thermische Desinfektion der Luft und der Luftaustausch wegen der benötigten Hitze problematisch. Darüber hinaus ist die Kontrolle, welche Luft bereits desinfiziert wurde und welche noch nicht, technisch nicht erfassbar. Die Hinzugabe von Frischluft kann zu einer Verringerung der Virenkonzentration führen, die Viren, die in der Luft verbleiben sind allerdings weiterhin infektiös.
Eine thermische Desinfektion der Luft ist zwar die richtige Alternative, der energetische Aufwand, die Luft über mehrere Minuten zunächst zu erhitzen und dann anschließend mit z.B. elektrischer Energie abzukühlen, ist zu groß.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine thermische Desinfektionsanlage bereitzustellen, welche kontrolliert und energetisch hocheffizient abläuft und wobei die Eingangstemperatur der verseuchten Luft und die Ausgangstemperatur der desinfizierten Luft annähernd gleich sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit Hilfe einer Thermischen Desinfektionsanlage (30) gelöst. Sie verfügt über insgesamt mindestens zwei Luft/Luft- und /oder Luft/Flüssigkeit- Wärmetauscher (20, 21) und ein Gebläse (40) zur Durchleitung der zu desinfizierenden Luft (10), wobei an dem ersten (primären) Wärmetauscher (20) in Flussrichtung der zu desinfizierenden Luft (10) ein Heizsystem (50) angebracht ist dessen Wärme die zu desinfizierende Luft (10) mittels des ersten Wärmetauschers (20) soweit erhitzt, dass sie desinfiziert ist. In dem nachfolgenden (sekundären) Wärmetauscher wird die Luft abgekühlt.
Das Heizsystem (40) arbeitet z.B. elektrisch oder mit Brennstoff und Brenner und leitet seine Wärme mittels eines flüssigen oder gasförmigen Mediums (41). Die zu desinfizierende Luft (10) und das die Wärmeenergie des Heizsystems (40) leitendes Medium (41) sind zur Wärmerückgewinnung im zweiten (sekundären) Wärmetauscher (21) angeschlossen, energetisch vorteilhaft in Gegenstromverfahren.
Die thermische Desinfektion benötigt das Verweilen der zu desinfizierenden Luft (10) bei einer Temperatur von mindestens 55 °C mit einer Dauer von mindestens 60sec. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung erfolgt dies durch zeitliche Taktung. Eine Sperre oder mehrere, periodisch öffnend mit einer Taktungszeit von mindestens 60sec, sorgen dafür, dass die Luft nicht einfach und unkontrolliert die Desinfektionsanlage (30) durchläuft. Mit der frei eingestellten Mindestperioden-Zeit innerhalb oder/und nach einem Wärmetauscher in einem Behälter (Kammer) kann die zu desinfizierende Luft bei einer Temperatur von mindestens 55°C gehalten werden. Nach Abschluss der Desinfektionszeit öffnen die Sperre/die Sperren und neue Luft zur Desinfektion strömt nach.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann der Desinfektionsprozess unterstützt werden, wenn eine feuchte Hitze bei der Desinfektion erzeugt wird. Dies kann durch Hinzugabe von Flüssigkeit (Wasser) mit oder ohne spezielle die Desinfektion unterstützende Mittel erfolgen.
Vorteilhaft ist darüber hinaus, die Menge an Luft mittels Druckerzeuger zu komprimieren und somit zu erhöhen.
Die hier dargestellte Erfindung führt nur theoretisch dazu, dass die Temperatur der zu desinfizierende Luft (10) identisch ist mit der desinfizierte (austretende) Luft, da in technischen Anlagen keine technisch vollständige Wärmedämmung realisiert werden kann. Für diese „Energieverluste“ ist es vorteilhaft, unter Nutzung exogener Energieformen die desinfizierte Luft (10) und/oder das Heizmedium (41) des Heizsystems (40) mittels technischer Kühlung (z.B. elektrisch) abzukühlen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren ausführlich erläutert.
1 zeigt beispielhaft eine thermische Desinfektionsanlage (30) mit ihren Bestandteilen: einen primären Luft/Wasser-Wärmetauscher (20) zur Erhitzung der zu desinfizierenden Luft (10) von hierbei 20 °C auf hier beispielhaft 75°C, der von einem Heizsystem (40) mit hierbei ebenfalls beispielhaft 80°C Wärme versorgt wird. Der daran anschließende sekundäre Wärmetauscher (21) übernimmt die inzwischen desinfizierte Luft (10) zur Abkühlung auf hierbei z.B. 35°C. Die hierbei bei der Abkühlung „gewonnene“ Energie wird in das Heizsystem (40) wärmerückgewonnen eingesetzt. Eine Kühlung (50) übernimmt anschließend die Absenkung der Temperatur der desinfizierten Luft auf ein Niveau vor der Desinfektion von ca. 20°C.
2 zeigt eine weitere beispielhafte thermische Desinfektionsanlage (30) mit ihren Bestandteilen: einen primären Luft/Wasser-Wärmetauscher (20) zur Erhitzung der zu desinfizierenden Luft (10) von hierbei 20 °C auf hier beispielhaft 75°C, der von einem Heizsystem (40) mit hierbei ebenfalls beispielhaft 80°C Wärme versorgt wird. Das Heizmedium (41) des Heizsystems (40) wird mittels technischer Kühlung (51) unter Nutzung exogener Energie von hierbei 28°C weiter abgekühlt auf 15°C bevor es dann am anschließenden sekundären Wärmetauscher (21) die inzwischen desinfizierte Luft (10) zur Abkühlung auf ein Niveau vor der Desinfektion von ca. 20°C übernimmt.

Claims

Thermische Desinfektion (30) mit insgesamt mindestens zwei Luft/Luft- und /oder Luft/Flüssigkeit- Wärmetauschern (20, 21) zur Durchleitung der zu desinfizierenden Luft (10), wobei an dem ersten (primären) Wärmetauscher (20) in Flussrichtung der zu desinfizierenden Luft (10) ein Heizsystem (40) mit dessen Wärme leitendes flüssiges oder gasförmiges Heizmedium (41) angebracht ist, dessen Wärme die zu desinfizierende Luft (10) mittels des ersten Wärmetauschers (20) soweit erhitzt, dass sie desinfiziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nachfolgenden (sekundären) Wärmetauscher die Luft abgekühlt wird und die dabei freigegebene (gewonnene) Wärmeenergie zur Erwärmung des Heizmediums (41) des Heizsystems (40) wärmerückgewonnen wird.
Thermische Desinfektion (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu desinfizierende Luft (10) mindestens 60 sec innerhalb eines Wärmetauschers (20) oder/und nach einem Wärmetauscher (20) in einem Behälter (Kammer) mittels einer oder mehreren periodisch taktenden Sperre(n) bei einer voreingestellten Temperatur von mindestens 55 °C gehalten wird.
Thermische Desinfektion (30) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Hinzugabe von Flüssigkeit in die zu desinfizierende Luft (10) mit oder ohne geeignete Desinfektionsmittel eine feuchte Hitze erzeugt wird.
Thermische Desinfektion (30) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu desinfizierende Luft (10) mittels Druckerzeuger komprimiert wird.
Thermische Desinfektion (30) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die desinfizierte Luft (10) und/oder das Heizmedium (41) des Heizsystems (40) mittels technischer Kühlung (50,51) unter Nutzung exogener Energie abgekühlt wird.