DE202020000249U1

DE202020000249U1 - Vertically mobile, autonomous, sensor-controlled planting box for greening facades and filtering fine dust in urban areas

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Publication number: DE202020000249U1
Application number: DE202020000249.6U
Authority: DE
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Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2030-01-22

Abstract

Autonomes, sensorisch gesteuertes Pflanzsystem zur Fassadenbegrünung und Feinstaubfilterung in urbanen Bereichen bestehend aus Schienen (13) und einem vertikal fahrbaren Pflanzkasten dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanzkasten mithilfe eines Elektromotors (19) vertikal an Schienen (13) fahrbar ist, welche an einer (Hochhaus-)Fassade befestigt werden.Autonomous, sensor-controlled planting system for facade greening and fine dust filtering in urban areas consisting of rails (13) and a vertically movable plant box, characterized in that the plant box can be moved vertically on rails (13) using an electric motor (19), which is attached to a (high-rise ) Facade are fixed.

Description

Durch die Emission von Feinstäuben durch Industrie, Verkehr und Haushalte besteht in zahlreichen Großstädten das Problem der Luftverschmutzung. Die Feinstäube stellen dabei sowohl für die Umwelt, als auch für die Menschen eine Bedrohung dar. Die dunklen Partikel lagern sich in den polaren Zonen auf Eisschichten ab und verfärben diese schwarz. Durch die dunkle Färbung wird das Sonnenlicht nicht mehr reflektiert, sondern absorbiert. Dies hat zur Folge, dass die Eisschichten schmelzen und das Weltklima stark negativ beeinflusst wird. Darüber hinaus sind allein in Europa rund 85% der Stadtbewohner Feinstaubwerten ausgesetzt, die laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als schädlich gelten, und daher unter gesundheitlichen Problemen wie Atemwegserkrankungen leiden.The emission of fine dust by industry, traffic and households creates the problem of air pollution in numerous large cities. The fine dust poses a threat both to the environment and to humans. The dark particles are deposited in the polar zones on layers of ice and turn them black. The dark color no longer reflects the sunlight, but absorbs it. As a result, the layers of ice melt and the global climate is strongly negatively affected. In addition, around 85% of urban residents in Europe alone are exposed to particulate matter levels, which according to the World Health Organization (WHO) are considered harmful and therefore suffer from health problems such as respiratory diseases.

Um dem Problem der Feinstaubbelastung in urbanen Räumen entgegenzuwirken, müssen bereits emittierte Feinstäube dringend aus der Luft entfernt werden. Hierzu eignen sich insbesondere Moosflächen, da diese den Feinstaub aus der Luft aufnehmen und zum Teil in Biomasse umwandeln. Allerdings sind in Großstädten horizontale Flächen aufgrund des Platzmangels stark begrenzt. Eine Lösung ist somit das vertikale Anbringen von Moosflächen an (Hochhaus-)Fassaden.To counteract the problem of fine dust pollution in urban areas, fine dust that has already been emitted must be removed from the air. Moss areas are particularly suitable for this, as they absorb the fine dust from the air and convert some of it into biomass. However, horizontal areas are very limited in large cities due to the lack of space. One solution is the vertical attachment of moss surfaces to (high-rise) facades.

Bestehende Systeme zur Fassadenbegrünung und Feinstaubfilterung in Großstädten sind jedoch oft nur wenig erfolgreich. Der Grund hierfür ist meist, dass das System den Ansprüchen des Mooses nicht gerecht werden kann. Um die Luft möglichst effektiv zu reinigen, wurde der „Hängende Garten“ entworfen. Dieses System einer sensorisch gesteuerten, auf Schienen fahrbaren, vertikalen Fassadenbegrünung soll so autonom wie möglich optimale Bedingungen für die Moose schaffen, sodass diese eine große Menge an Feinstäuben aufnehmen können.Existing facade greening and fine dust filtering systems in large cities are often not very successful. The reason for this is usually that the system cannot meet the requirements of the moss. The "Hanging Garden" was designed to purify the air as effectively as possible. This system of sensor-controlled, vertical facade greening that can be moved on rails is intended to create optimal conditions for the mosses as autonomously as possible so that they can absorb a large amount of fine dust.

Außerdem verschönern die „Hängenden Gärten“ das Stadtbild maßgeblich und bieten die Möglichkeit zum Anbau von Nutzpflanzen, wie beispielsweise Gartenkräutern.In addition, the "Hanging Gardens" significantly embellish the cityscape and offer the possibility of growing useful plants, such as garden herbs.

Der Pflanzkasten wird beweglich an vertikalen Schienen (13) montiert, welche wiederum an (Hochhaus-)Fassaden angebracht werden. Der Pflanzkasten kann mithilfe eines Elektromotors (19) entlang der Schienen nach oben und unten bewegt werden. Als Stromquelle des Elektromotors dient ein Solarpanel (1), welches an dem oberen Ende der Schienen befestigt wird. Die Beweglichkeit des Korpus ermöglicht, das Moos vor Sonnenlicht zu schützen, indem die Position des Korpus vom Sonnenstand bestimmt wird. Der quaderförmige Pflanzkasten besteht aus drei hintereinanderliegenden Ebenen und einem, einer Schublade ähnelndem, Wassertank am unteren Ende. In der hintersten Ebene (4) des Pflanzkastens befinden sich das Steuerungssystem. Diese Schicht wird von der mittleren Ebene (3) abgetrennt, in welcher sich Blähton und ein Schlauch (6) zur Bewässerung befinden. Diese Ebene wird durch ein Gitter von der vordersten Ebene getrennt, in welcher Moos mithilfe eines Maschendrahts fixiert wird. Unter diese Moosschicht werden Kräuter gesät, die durch das Moos hindurch wachsen. Darüber hinaus befindet sich vor der Moosschicht ein weiteres Gitter (2) mit einer wabenförmigen Struktur, welches das Wachstum der Kräuter unterstützt und Schatten spendet. Idealerweise werden großblättrige Gartenkräuter, wie beispielsweise Kapuzinerkresse gesät, da diese dem Moos zusätzlich Schatten spenden.The planter becomes movable on vertical rails ( 13 ), which in turn are attached to (high-rise) facades. The planter can be moved using an electric motor ( 19th ) can be moved up and down along the rails. A solar panel serves as the power source for the electric motor ( 1 ), which is attached to the upper end of the rails. The mobility of the body enables the moss to be protected from sunlight by determining the position of the body from the position of the sun. The cuboid planter consists of three levels one behind the other and a water tank resembling a drawer at the bottom. In the rearmost level ( 4th ) of the planter are the control system. This layer is from the middle level ( 3rd ) in which expanded clay and a tube ( 6 ) for irrigation. This level is separated from the front level by a grid, in which moss is fixed using a wire mesh. Herbs that grow through the moss are sown under this layer of moss. In addition, there is another grid in front of the moss layer ( 2nd ) with a honeycomb structure that supports the growth of the herbs and provides shade. Ideally, large-leaved garden herbs, such as nasturtium, are sown, as they provide additional shade for the moss.

Für den „Hängenden Garten“ ist die autonome Steuerung, unterstützt durch zahlreiche Sensoren, essentiell. Ein UV-Sensor (17), welcher am Pflanzkasten verbaut ist, informiert den Arduino kontinuierlich über die momentane UV-Intensität des Sonnenlichts. Bei Überschreitung eines bestimmten Grenzwertes wird der Pflanzkasten automatisch entlang der Schienen (13) in den schattigen Bereich gefahren. An beiden Enden der Schienen befinden sich Kontaktsensoren(14). Bei Schließen des Kontaktes wir der Elektromotor (19) automatisch abgeschaltet. Außerdem befindet sich am oberen Ende der Schienen (13) ein Windsensor (15), welcher die Windstärke misst. Bei zu hoher Windgeschwindigkeit soll der Pflanzkasten aus Sicherheitsgründen ebenfalls ganz automatisch in den untereren, windstillen Bereich gefahren werden. In der Blähtonschicht (3) befindet sich ein Feuchtigkeitssensor (5), welcher dem System Informationen über die Feuchtigkeit des Blähtons (3) liefert. Falls die Feuchtigkeit in der Blähtonschicht (3) zu gering sein sollte, wird automatisch die Tröpfchenbewässerung aktiviert. Hierzu pumpt eine Wasserpumpe (9), welche sich im Wassertank befindet, Wasser durch den Schlauch (6), bis der Blähton (3) feucht genug ist. Falls sich trotzdem zu viel Wasser im Blähton (3) befindet, kann dieses nach unten zurück in den Wassertank fließen, nachdem es mithilfe von Filtervlies (7), unterstützt durch eine Lochplatte(8), gefiltert wurde. Im Wassertank befindet sich ein Füllstandssensor (10), der ein Lichtsignal (16) ausgibt, sollte der Wasserstand zu niedrig sein. Der Betreiber wird dadurch aufgefordert, den Tank manuell zu befüllen. Darüber hinaus ist im Wassertank ein Temperatursensor (11) verbaut, der verhindert, dass bei zu hoher Wassertemperatur die Bewässerungspumpe (9) aktiviert wird, da sonst die Gefahr besteht, dass die Pflanzen im Pflanzkasten verbrüht werden.Autonomous control, supported by numerous sensors, is essential for the "hanging garden". A UV sensor ( 17th ), which is installed on the plant box, continuously informs the Arduino about the current UV intensity of the sunlight. If a certain limit is exceeded, the planter is automatically moved along the rails ( 13 ) drove into the shady area. There are contact sensors at both ends of the rails ( 14 ). When the contact is closed, the electric motor ( 19th ) automatically switched off. Also located at the top of the rails ( 13 ) a wind sensor ( 15 ), which measures the wind strength. If the wind speed is too high, the planting box should also be moved automatically into the lower, windless area for safety reasons. In the expanded clay layer ( 3rd ) there is a moisture sensor ( 5 ), which gives the system information about the moisture of the expanded clay ( 3rd ) delivers. If the moisture in the expanded clay layer ( 3rd ) should be too low, the drip irrigation is automatically activated. For this purpose, a water pump ( 9 ), which is in the water tank, water through the hose ( 6 ) until the expanded sound ( 3rd ) is moist enough. If there is still too much water in the expanded clay ( 3rd ), it can flow back down into the water tank after using filter fleece ( 7 ), supported by a perforated plate ( 8th ) was filtered. There is a level sensor in the water tank ( 10th ) which is a light signal ( 16 ) if the water level is too low. This prompts the operator to fill the tank manually. There is also a temperature sensor in the water tank ( 11 ) that prevents the irrigation pump (if the water temperature is too high) 9 ) is activated, otherwise there is a risk of the plants being scalded in the planter.

Somit stellt das System eines „Hängenden Gartens“ ein möglichst autonome, langlebige und effektive Lösung für die weltweite Luftverschmutzung in Großstädten dar.

01: Schubladengriff
02: UV- Sensor
03: Elektromotor
04: Arduino
05: Perlschlauch
06: Feuchtigkeitsensor
07: erste Ebene (Pflanzen)
08: zweite Ebene (Blähton und Wurzeln)
09: dritte Ebene (Technik)
10: Filtervlies
11: Lochplatte
12: Pumpe
13: Wasserstandsensor
14: Wassertemperatursensor
15: Schienen
16: Solarpanel
17: Kontaktsensor oben
18: Windgeschwindigkeitsensor
19: Steuerungsmodul
20: Kontaktsensor unten

The hanging garden system is therefore an autonomous, long-lasting and effective solution for global air pollution in large cities.

01: Drawer handle
02: UV sensor
03: Electric motor
04: Arduino
05: Pearl hose
06: Humidity sensor
07: first level (plants)
08: second level (expanded clay and roots)
09: third level (technology)
10th: Filter fleece
11: Perforated plate
12th: pump
13: Water level sensor
14: Water temperature sensor
15: rails
16: Solar panel
17th: Contact sensor on top
18th: Wind speed sensor
19th: Control module
20th: Contact sensor below

1 Corpus front view
2nd Body side view
3rd overall view

Claims

Autonomous, sensor-controlled planting system for facade greening and fine dust filtering in urban areas consisting of rails (13) and a vertically movable plant box, characterized in that the plant box can be moved vertically on rails (13) using an electric motor (19), which is attached to a (high-rise ) Facade are fixed.

Planting system after Claim 1 , characterized in that the planter consists of three successive levels (2; 3; 4), each separated from one another, and a water tank located at the lower end, resembling a drawer.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that - in the rearmost level of the planter, separated from the middle level, the control system is located - that the middle layer contains the expanded clay and a pearl hose for drip irrigation, and that - the foremost level consists of a layer of moss, which is fixed with a wire mesh, and another honeycomb grid (2), which supports the growth of the herbs sown under the layer of moss.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that the water tank, which resembles a drawer and is located at the lower end of the planting box, can be opened by means of a handle (12) so that it can be filled.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that there is an irrigation pump (9) in the water tank which pumps water through a pearl hose (6) so that the expanded clay in the middle level (3) is moistened by drip irrigation.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that a perforated plate (8) and a filter fleece (7) are located between the water tank and the remaining plant box, which filter back-flowed water from the middle level (3) and guide it back into the water tank.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that the irrigation pump (9) is only activated if - the moisture sensors (5), which are installed in the expanded clay (3), transmit the information to the system that a certain moisture value has been undershot . - The water temperature in the water tank, which is measured using a temperature sensor (11), which is installed in the water tank, does not exceed a certain value. - The level sensor (10), which is located in the water tank, passes the Arduino (18) that there is enough water for irrigation in the water tank.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that the plant box is moved with the help of the electric motor (19) along the rails (13) into the shady area when the UV sensor (17) which is installed on the plant box, the Arduino ( 18) reports that the UV intensity is too high.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that the planting box is moved to the lower end of the rails (13) with the aid of an electric motor (19) if the wind sensor (15), which is located at the upper end the rails (13) is located, passes on to the system that the wind speed is too high.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that the planting box is only moved up or down along the rails (13) until the contact sensors (14), which are located at the upper and lower ends of the rails (13) the system that the electric motor (19) should be switched off.

Planting system according to one of the preceding claims, characterized in that the entire system is supplied with electricity via a solar module (1) which is located at the upper end of the rails (13).