DE102020007515A1

DE102020007515A1 - Raumluftreinigerplattform mit antiviralem und antibakteriellem Hochleistungsfiltersystem

Info

Publication number: DE102020007515A1
Application number: DE102020007515.0A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-06-09
Anticipated expiration: 2040-12-10
Also published as: DE102020007515B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plattformsystem (100) aus zahlreichen Luftreinigern unterschiedlicher Größe, die die Umgebungsluft von pathogenen Partikeln wie Viren, Bakterien, Keimen, Pilzen, Sporen, sogenannten Bioaerosolen, reinigen, ausgehend von einer Basiseinheit M (101) - full size genannt - zu einer halben Einheit S (104)- half size bezeichnet - als auch double size L (102) und triple size XL (104), siehe dazu Bild 1. Mit dieser Produktplattform können sowohl kleinere Büros, aber auch große Konferenzräume oder Restaurants von großen Virenlasten befreit werden. Eine Reduktion von Bioaerosolen im Bereich 100 nm bis 300nm ist um einen Faktor 1.000 bis 10.000 in 15 bis 30 Minuten möglich. Erzielt wird dies mittels hoher Luftwechselzahlen und antiviral und antibakteriell wirkenden Hochleistungsfiltern, die sehr effizient Nanopartikel im Bereich von ca. 5 nm bis 600 nm filtern. Die Basiseinheit M (101) ist im kubischen Design als Würfel ausgebildet, wobei durch Vervielfachung von gleichen Teilen und speziellen Adapterrahmen (13) n-fache Größen, z.B. L (102) und XL (103), relativ einfach gebaut werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Produktplattform, mit der zahlreiche Luftreiniger mit antiviralen und antibakteriellen Hochleistungsfiltern und unterschiedlichen Luftvolumenströmen relativ einfach abgeleitet werden können - Plattformstrategie.
Üblich sind Solitärlösungen als Einzelgerät wie in DE 600 26 979 beschrieben. Diese bieten meist nur ein einziges Leistungsniveau, haben meist nur niedrige Volumenströme und auch niedrige Luftwechselzahlen. Für größere Räume kann nur durch eine Multiplikation von Einzelgeräten eine sichere Raumluftreinigung erzielt werden. Dies ist teuer und aufwändig. Im Falle einer Pandemie bieten solche im Markt befindlichen Geräte nur einen bedingten Schutz.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plattformsystem (100) aus zahlreichen Luftreinigern unterschiedlicher Größe, die die Umgebungsluft von pathogenen Partikeln wie Viren, Bakterien, Keimen, Pilzen, Sporen, sogenannten Bioaerosolen, reinigen, ausgehend von einer Basiseinheit M (101) - full size genannt - zu einer halben Einheit S (104) - half size bezeichnet - als auch double size L (102) und triple size XL (104), siehe dazu 1. Mit dieser Produktplattform können sowohl kleinere Büros, aber auch große Konferenzräume oder Restaurants von großen Virenlasten befreit werden. Eine Reduktion von Bioaerosolen im Bereich 100 nm bis 300nm ist um einen Faktor 1000 bis 10.000 in 15 bis 30 Minuten möglich. Erzielt wird dies mittels hoher Luftwechselzahlen und Hochleistungsfiltern, die sehr effizient Nanopartikel im Bereich von ca. 5 nm bis 600 nm filtern.
Die Basiseinheit M (101) ist im kubischen Design als Würfel ausgebildet, 2 , wobei durch Vervielfachung von gleichen Teilen und speziellen Adapterrahmen (13) n-fache Größen, z.B. L (102) und XL (103) relativ einfach gebaut werden können, 4.
Die Basiseinheit (101), abgebildet in 2, besteht aus einem oder mehreren Lufteinlässen, vorzugsweise zwei, die gegenüberliegend angeordnet sind, (1a) und (1b), ein mehrstufige/s Filtersystem/e (2a,2b,2c) aufweisen, 4., und mittels einer Luftfördereinheit (3a,3b), vorzugsweise ein beidseitig wirkender Zentrifugallüfter oder ein Röhrenventilator, die gereinigte Luft zum Luftauslass (9), vorzugsweise mit Schlitzen (8), der an der Oberseite der Deckplatte (7) platziert ist, befördert. Der Luftauslass (4) kann auch drehbar ausgeführt werden, wobei sich die einzelnen Lamellen (8), 3, unabhängig voneinander verstellen lassen. Damit kann die gereinigte Ausblasluft gezielt im Raum fokussiert oder aufgefächert verteilt werden.
Die Basiseinheit (101), 3, ist so gestaltet, dass auf der/den Einlassseite/n (1a, 1b) einfach auszuwechselnde Vorfilter (2a) den Grobstaub wie Fasern, Fusseln, Pollen etc. aus der Luft filtern und das Material, vorzugsweise ein poröser Schaum, mit hohen antiviralen und antibakteriellen Eigenschaften, größer log 3, versehen ist. Gestützt wird dieses Vorfilter (2a) durch ein sogenanntes Einlassgitter (1a), das sowohl als hoch durchlässiges Drahtgitter oder auch als gestanztes Blech mit vielen Durchbrüchen ausgeführt werden kann.
Als Hauptfilter (2b) in 5 wird ein Hochleistungsfilter, vorzugsweise der Klasse H13 oder H14 verwendet, das in hohem Maße auch Viren in der Größenordnung um 100nm bis zu 99,995% ausfiltert. Als Filtermaterial kommen mäanderförmig angeordnete Glasfaser-, Meltblown- oder Membranfiltermaterialen zum Einsatz. Elektrodynamische Filtersysteme sind ebenfalls dazu geeignet.
Die zu verwendenden Dimensionen der Filter (2a,2b,2c) sind vorzugsweise standardisiert mit Größen ½ für (104), 1 für (101), 2x für (102), 3x für (103) und n-mal z.B. 305×610mm, 610×610mm, 1220×610mm u.w.m. Die Einsatzdauer dieser Filter beträgt ca. 7.500 Stunden, sie müssen demnach alle 1-2 Jahre durch Fachpersonal ausgewechselt werden.
Da die Kleinstpartikel durch Impaktion oder Diffusion im Hauptfilter (2b) verbleiben und eine gewisse Zeit noch aktiv sind, ist im Anschluss an das Hauptfilter ein weiteres Filtersystem (2c) angeordnet, das wie ein Tiefenfiltervlies wirkt, flach oder mäanderförmig ausgestaltet ist und ebenfalls eine sehr hohe antivirale und antibakterielle Eigenschaft aufweist. Positiv geladene Silber- und Zinkionen, die in den Filterfasern eingearbeitet sind, ziehen die auf der Oberfläche negativ geladen Viren an und denaturieren diese in ca. 30 bis 60 min signifikant.
Sämtliche äußeren Flächen (1a,b), (5a,b), (6), (7), (8) sind mit einer antiviral und antibakteriell wirkenden Beschichtung, vorzugsweise mit speziellem Pulverlack, beschichtet.
Die Oberflächen nach der Luftfördereinrichtung (15) auf der Innenseite des Ausblasbereiches, 5, Schnittdarstellung, sind ebenfalls mit antiviralem Schaum ausgeführt, zum einen, um die Schallemission zu reduzieren, und zum anderen, um eventuell noch vorhandene pathogene Partikel zu denaturieren.
Sämtliche Oberflächen der Luftreinigerbasiseinheit (101) sind antiviral bzw. antibakteriell ausgeführt und bieten so einen maximalen Schutz vor Schmieren- und Aerosolinfektionen.
Auf der Unterseite der Bodenplatte (6) können Rollen (12), 3, angebracht werden, um die Luftreiniger mobil zu gestalten und damit unterschiedliche Räume reinigen zu können.
Übliche Raumluftreiniger, wie in DE 20 2020 103 935 beschrieben, weisen ein Luftfördervolumen von ca. 300 bis 500 m³/h auf, wobei die Reinigungsleistung zur signifikanten Reduzierung von Virenlasten nicht ausreichend ist, siehe dazu Verlauf (17) in 6. In Zeiten, wo sich hohe Konzentrationen (19) von pathogenen Partikeln in der Luft befinden, bieten solche Geräte keinen ausreichenden Schutz vor Infektionen. Vergleicht man dazu den Verlauf (18), der bereits mit dem kleinsten Typ S (104) erzeugt wurde, ergibt sich schon eine ca. 5 mal effizientere Nanopartikelreduktion. Mit dem Basistyp M (101) erzielt man sogar eine 10-fach bessere Reinigungsleistung.
Die ECARF - European Centre for Allergy Research Foundation - gibt eine Reinigungsleistung eines 50 m³ Raumes von nur 85% in einer Stunde von 100 bis 300 nm kleinen Partikeln vor, was nicht ausreicht, um Personen vor Vireninfektionen ausreichend zu schützen, Verlauf (20) in Messdiagramm in 7.
Die Basiseinheit (101) ist so gestaltet, dass Räume mit 50 m³ binnen 10 Minuten um 99% von ultrafeinen Partikeln wie Viren - UFP0,1 - gereinigt werden können, siehe Verlauf (21) in 7, was auch zu neuen Raumlufthygieneklassen führen wird. Mit dem Verlauf (20) ist ein neuer Standard gesetzt. Wird der Reinigungszeitraum auf 40 Minuten bis eine Stunde ausgedehnt, ist eine Reduktion von UFP0,1 um 99,99+% möglich. Wird danach das Fenster geöffnet, erkennt man, dass die Nanopartikelkonzentration wieder um einen Faktor 20 - 30 ansteigt. Die Innenräume sind damit um ein Vielfaches sauberer als die Außenluft.
Derzeit existieren weder Vorgaben für die PM0,1 Verteilung in Innenräumen oder in der Umwelt noch verbindliche Grenzwerte zu Virenkonzentrationen oder pathogenen Teilchendichten. Daran sollte analog zu den PM1, PM2,5 und PM10 Werten in Zukunft gearbeitet und kritische Grenzwerte von der WHO und ECARF für PM0,1 festgelegt werden. Der bisherige Stand der Technik reicht dazu nicht aus.
Es ist vorteilhaft, die Luft im Raum vielfach pro Stunde umzuwälzen und dabei zu reinigen. Die dafür erforderliche Luftwechselzahl sollte dabei mindestens Werte von 6 - 10 pro Stunde aufweisen, wobei für die Basiseinheit (101) ein Luftfördervolumen von vorzugsweise 1700 - 2000 m³/h ausgewählt wurde. Damit kann ein 50m³ großer Raum sogar 34 bis 40 mal pro Stunde gereinigt werden. Da bei der Maximalleistung hohe Schallemissionen, bis 65 dba, auftreten, ist diese nur zur schnellen, effizienten Grundreinigung des Raumes anzuraten. Im Anschluss reichen deutlich niedrigere Leistungsstufen, die auch eine niedrige Schallemission von ca. 30-40 dba aufweisen. Mit diesem System ist es also möglich, trotz hoher Umwälzraten nur eine geringe Schallbelästigung zu erzielen.
Für die Luftreinigerplattform (100) wurden Fördervolumen des Typs S (104) mit 850 - 1.000m³/h, Typ M (101) 1700-2000m³/h, Typ L (102) 3500 - 4000m³/h und Typ XL (103) 5000 - 6000m³/h gewählt.
Die Basisplattform (100) kann jederzeit auch zu größeren Raumlufteinheiten mit einem Vielfachen des Luftfördervolumens von Typ M (101), z.B. XXL (105) aus viermal (101), ausgebaut werden. Kombinationen aus zwei oder mehreren Typ S (104), die übereinander gestapelt werden, sind ebenfalls in Analogie zu Typ M (101) realisierbar.
Neben der gewählten viereckigen Form können auch mehreckige, also n-eckige bis runde, Formen Anwendung finden.
Um die Wirkungsweise dieser Raumluftreinigerplattform (100) zu verbessern, ist die Erfassung von Nanopartikelkonzentrationen in der Umgebungsluft erforderlich. In WO2016/078768 , PCT/EP2015/002326, US10.393.639B2 wird ein solcher Sensor beschrieben. Damit lässt sich die Konzentration von Nanopartikeln in der Umgebungsluft erfassen und mittels einer integrierten Steuereinheit die Leistung der Luftfördereinheit/en entsprechend steuern und regeln. Mit diesem mikroprozessorgesteuerten Sensor lassen sich auch Reinigungsleistung und -fortschritt optisch mittels LEDs (16) 2 oder Anzeigedisplay anzeigen. Wird ein frei wählbarer Grenzwert der Konzentration von Nanopartikeln in der Umgebungsluft überschritten, kann auch ein akustisches Warnsignal generiert werden.
Da neben der Erfassung der Nanopartikelkonzentration in der Umgebungsluft auch die Messung der Kohlendioxidkonzentration wichtig ist, wird mit einem zusätzlichen CO2-Sensor, der direkt mit dem Nanopartikelsensor verbunden ist, deren Konzentraion im Bereich von 400ppm bis 2000ppm gemessen.
Wird ein frei wählbarer Grenzwert, z.B. 900ppm, überschritten, so kann dies optisch oder akustisch angezeigt werden. Darüber hinaus können Maßnahmen eingeleitet werden, um die hohe CO2-Konzentration durch Öffnen oder Kippen von Fenstern bzw. steuerbaren Luftklappen wieder zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

1a, 1b: Einlassgitter
2a: Antivirales Vorfilter
2b: Hauptfilter - Hochleistungsschwebstofffilter
2c: Auslassfilter - antivirales Tiefenfiltervlies
2d: PUR-Dichtung
2e: Filterrahmen
3a, 3b: Luftfördereinheiten
4: Auslass mit Lamellen
5a, 5b: Seitenflächen
6: Bodenplatte
7: Deckelplatte mit Bedienelementen
8: Lamellen
9: Auslassöffnung
10: Betriebsstundenanzeige
11: Drehschalter
12: Rollen
13: Adapterrahmen
14: Stützrahmen - rechteckiges L-Profil
15: Auslassvolumen mit Schallschutzmaterialien ausgekleidet
16: LED
17: Verlauf der Nanopartikelkonzentration eines sehr guten Raumluftreinigers - ECARF-Standard
18: Verlauf der Nanopartikelkonzentraiton des Basismodells (101) - besser als ECARF-Standard
19: Verlauf der Nanopartikelkonzentration von 5 nm bis 351 nm
20: Vorgabe der Nanopartikelkonzentration durch den ECARF-Standard
21: Verlauf der Nanopartikelkonzentration bei 112 nm des Basismodells (101)
22: Neue Empfehlung für den optimierten ECARF-Standard
23: Nanopartikelsensor mit CO2-Sensor
100: Raumluftreinigerplattform
101: Basisraumluftreiniger Typ M
102: Raumluftreiniger double size Typ L
103: Raumluftreiniger triple size Typ XL
104: Raumluftreiniger half size Typ S

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 60026979 [0002]
DE 202020103935 [0014]
WO 2016/078768 [0022]
US 10393639 B2 [0022]

Claims

Raumluftreinigerplattform (100) mit einem Luftreinigerbasismodell M (101), umfassend eine viereckige oder vieleckige, auch runde Geräteform, eine Luftfördereinheit (3a,b) mit einem, zwei oder mehr Lufteinlässen (1a + 1b) mit einem oder mehreren antiviralen Vorfiltern (2a), ein oder mehrere Hochleistungsschwebstofffilter (2b) und ein oder mehrere antivirale/antibakterielle Auslassfilter (2c), einen Luftauslass (9) zur gerichteten Abgabe eines von pathogenen Partikeln wie Viren, Bakterien und Keimen gereinigten Luftstroms.
Raumluftreinigerplattform (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vervielfältigung der Basiseinheit (101) mittels speziellem Adapterrahmen (13) weitere Raumluftreiniger (102) Typ L und (103) Typ XL abgeleitet werden können und durch Halbierung, (104) Typ S, auch eine kleine Modellvariante realisierbar ist, die ebenfalls die gleichen Merkmale und Subsysteme wie das Basismodell aufweisen und durch Rollen (12) mobil sind.
Raumluftreinigerbasismodell (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassfilter (2a) aus einem antiviral und antibakteriell wirkenden Filtervliesmaterial, vorzugsweise poröser Schaumstoff, besteht, von einem Metallgitter (1a), vorzugsweise aus Edelstahl, gestützt wird und einfach auswechselbar ist.
Raumluftreinigerbasismodell (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptfilter (2b) ein Hochleistungsschwebstofffilter der Klasse H13 bzw. H14 oder höher mit Standardrahmendimensionen (2e) ist, das einsaug- oder ausblasseitig vorzugsweise eine PUR- oder andere Dichtung (2d) umlaufend aufweist.
Raumluftreinigerbasismodell (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassfilter (2c) aus einem antiviral und antibakteriell wirkenden Filtervlies besteht, von einem Metallrahmen (14) gestützt und abgedichtet wird und einfach auswechselbar ist.
Raumluftreinigerbasismodell (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausblasvolumen (15) die Oberflächen mit einem antiviral und antibakteriell wirkenden Vlies, z.B. poröser Schaumstoff, überzogen sind, das zusätzlich und als Schalldämpfer wirkt.
Raumluftreinigerbasismodell (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamten äußeren Oberflächen (1a, 1b, 5a, 5b, 6, 7) mit einer antiviral und antibakteriell wirkenden Beschichtung, z.B. Pulverlack, versehen sind.
Raumluftreinigerbasismodell (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinheit ein beidseitig ansaugender Zentrifugallüfter (3a) oder ein Röhrenventilator (3b) oder ein anderer Gebläsetyp ist, der mittels Drehschalter (11) stufenlos oder mit diskreten Stufen, z.B. vier, und/oder durch einen intelligenten Nanopartikelsensor (23) steuerbar ist, und auch die Betriebsstunden (10) angezeigt werden können.
Raumluftreinigerbasismodell (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Nanopartikelsensor (23) aufweist, der die Konzentration von Nanopartikeln in der Umgebungsluft erfasst und die Leistung der Luftfördereinheit (3a,3b) entsprechend steuert und anpasst sowie die erzielte Reinigungsleistung optisch mittels LED (16) oder Anzeigedisplay oder akustisch mittels Warnton anzeigt.
Raumluftreinigerbasismodell (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen CO2-Sensor aufweist, der die Konzentration von Kohlendioxid in der Umgebungsluft erfasst und wählbare Grenzwerte optisch oder akustisch anzeigt und entsprechend Fenster- bzw. Luftklappen kabellos mittels z.B. WLAN oder BlueTooth fernsteuern kann (kippen, öffnen und schließen).