-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lüftungsgerät (im Folgenden kurz auch als „4 Stufen Luft-Powercleaner UM-1“) benannt wird, welches insbesondere gekennzeichnet ist, durch ein vierstufiges, sektionales Filtersystem, wobei eine Filterstufe im folgenden als „Photonen-Lampenbrenner“ bezeichnet wird (Licht-thermische Luftbehandlungseinheit). Geeignet für Umluftfilterung und mit optionalem Frischluftanschluß mit Rückschlagklappe, Filterung geeignet für Partikelgrößen ab ca. 0,12 µm. Insbesondere geeignet auch für die Verwendung als mobiles Luftfiltergerät für Einzelräume zur Bekämpfung der Ausbreitung von Viren, Bakterien und anderer Gesundheitsschädlicher Partikel, welches in empfindlicher Gesundheitsumgebungen verwendet werden kann. Weiterhin geeignet für ähnliche oder artverwandte Einsatzbedingungen, bei denen eine derartige Luftfilterung benötigt wird.
-
Und um weiterhin insbesondere in geschlossenen Räumen, welche besondere Anforderungen an die Luftreinheit haben (OP-Räume, Krankenzimmer, Behandlungsräume) Räume in denen sich viele Menschen auf engem Raum (Klassenräume, Verkaufsräume, mobile Transporter für Menschen) u.a. Anwendungen, betrieben werden kann. Weitere Einsatzgebiete können Labore, Prüfräume/Stände, Reinräume und sonstige ähnliche Einrichtungen, sein.
Um eine sichere Möglichkeit der Luftreinhaltung und Regeneration gewährleisten zu können, gibt es momentan nur begrenzt gut funktionierende ähnliche Geräte vom Aufbau, als Zentrale Lüftungsanlagen oder mobile Geräte mit im wesentlichen meist geringeren Wirkungsgraden. Durch das fehlen einer aktiven thermischen Vorfilterstufe, welche insbesondere die biologisch kleinen Partikel ab ca. 0,12 µm Größe weitestgehend durch Kontakt mit einer heißen Oberfläche bis 150 °C (regelbar) neutralisiert werden, wird verhindert dass weiterhin die nachgelagerte Bauteile im inneren des Lüftungsgerätes selbst mit kontaminiert werden können. Die Filterstandzeiten aller im benannten Lüftungsgerät außerdem noch vorhandenen Filterelemente bzw. sonst im Luftstrom angeordneten Bauteile und Baugruppen, welche zur Filterung und Neutralisation von Partikeln ab 0,12 µm Größe vorhanden sind, eine wesentlich längere Betriebszeit dadurch noch gewährleisten.
-
Eine Aufgabe der vorstehenden Erfindung besteht darin, ein Lüftungsgerät mit mindestens vier Filterstufen herzustellen, dass durch den Einbau und die Anordnung eines zusätzlichen, elektrothermisch betriebenen Elementes, an welchem die angesaugte und kontaminierte Luft in einem Ringspalt und über heiße Oberflächen, welche bis zu 150°C betragen können (je nach Luftmenge bzw. geregelter Leistung der Elementebaugruppe), vorbeigeführt wird.
Die durch den Ringspalt durchströmende kontaminierte Luft wird dabei selbst nicht wesentlich mit erwärmt, da die hohe Temperatur sich nur im Bereich des Ringspaltes im Abstand weniger Millimeter zur Wärme/Lichtquelle ausbreitet. Durch den „Coandaeffekt“ legt sich die Luftströmung der angesaugten und kontaminierten Luft an den Oberflächen des dafür vorgesehenen „Photonen-Lampenbrenner“ (bestehend aus einzelnen Glühlampen welche durch Bohrungen über eine Halterung in eine hitzebeständige Platte gesteckt sind und im Betrieb leuchten bzw. mit 230V/50 Hz Wechselstrom versorgt werden) an. Da die Bohrungen größer als der Außendurchmesser der benannten Glühlampen/eingesetzten Leuchtmittel ist (im Regelfall zwischen 1-max. 10 mm abhängig von der vorgesehenen Luftmenge/Fördermedium), ergibt sich eine Umströmung der heißen Oberflächen im Betriebszustand, wenn die kontaminierte Luft darüber hindurch und an den Oberflächen der Lampenelemente hinweg, angesaugt bzw. darüber strömt.
-
Die Steigerung der Leistungsfähigkeit und damit Erhöhung des Wirkungsgrad der Luftfilterung in vor benanntem Lüftungsgerät wird maßgeblich durch den zusätzlichen Einbau des vorab kurz beschriebenen „Photonen-Lampenbrenner“ erreicht. Der Wirkungsgrad dieser Einrichtung, zusammen mit nachgeschalteten UV-C-Röhrenelementen, welche in unmittelbarer Nähe über dem „Photonen-lampenbrenner“ montiert und angeordnet werden, wird mit etwa ein Filterneutralisierungs- Wirkungsgrad mit 95% aller in der durch strömenden Luft, angenommen biologischen Partikel (Viren, Bakterien udgl.), aber auch Feinststäuben, an dieser Baugruppe angenommen.
-
Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen durch zusätzliche Optimierung und Einsatz von z.Bsp. Ummantelung der verwendeten Leuchtmittel (mit ovalem, langen Glaskolben o.ä. Formen mit großer Oberfläche), etwa durch Nickelschaumstreifen ca. 1-2 mm dick o.ä., welcher um die Glaskolben zusätzlich gewickelt ist und durch seine poröse und luftdurchlässige hohe Oberfläche einen guten Hitzetransport an seiner Oberfläche ermöglicht ohne die umströmende Luft selbst wesentlich insgesamt zu erwärmen, sind unter Pkt. 1 -14 beschrieben.
-
Das Lüftungsgerät mit vier Filter/Luftbehandlungsstufen („4 Stufen Luft-Powercleaner UM-1“) gemäß der Erfindung, weist folgende Komponenten weiterhin auf: Gerätegehäuse, bestehend aus stabilen nicht brennbaren oder schwer entflammbaren Paneelen/Platten oder geformten Kunststoff bzw. Blechteilen, welche diese Eigenschaften u.a. besitzen. Befestigung der Paneele erfolgt an einem umlaufenden AL-Profilrahmen, wobei die Paneele in Profilnuten des Rahmenprofil fest eingelegt, verklebt und verschraubt werden, so das eine maximale Luftdichtigkeit nach außen entsteht. Die Innenwandungen und freie Oberflächen der Halterungen und Tragplatten werden zusätzlich mit Schalldämmenden & absorbierenden Matten ausgekleidet bzw. beklebt. Vorzugsweise werden Schallabsorbierende Matten/Material wie „Basotec“, „Aixfoam“ Schwerschaummatten oder gleichwertig, verwendet, welche wasserabweisend, hygienisch unbedenklich und UV-beständig, sind.
-
Die getrennten und luftdicht verklebten Einzelnen Kammern, in denen sich die Bauteile/Filterstufen wie: Vorfilterstufe (Panelfilter M5), der weiteren Kammer „Photonen-Lampenbrenner“ , zusammen mit mindestens einer UV-C Röhre/ Leuchtmittel, der Kammer mit dem Schwebstoff-Endfilterelement H14 befinden, werden innen zusätzlich mit einer Strukturgeprägten, reflektierenden und gut zu reinigenden Oberfläche, (dicken Aluminiumfolie mit Spezialbeschichtung), extra ausgekleidet. Weiterhin ist das Gerät innen mit vier- seitig abgekanteten Trennwänden (vorzugsweise Edelstahl) ausgestattet, welche einzeln innen in Schraubverbindungen/Bolzen eingehangen und mit dem Profilrahmen innen verbunden werden können. Diese Trennwandplatten auf welchen gleichzeitig die Filterelemente und dafür vorgesehenen Bauteile befestigt sind, lassen sich dadurch leichte reinigen, sowie befestigen der einzelnen Bauteile wie Filter, Photonen-Lampenbrenner, Ventilator, Kabel, Steuerelemente u. dgl. sind gewährleisten. Vorzugsweise sind diese Schienen/Rahmen in bestimmten Abständen zueinander (im Regelfall mindestens 100mm) angeordnet und fest mit geprüften, luftundurchlässigen Dichtungen oder fester Verklebung mit der inneren Gerätewand verbunden, um zu gewährleisten, dass keine Luft ungefiltert um die einzelnen Filterelemente vorbei strömen kann.
-
Weiterhin sind in der Reihenfolge vom Lufteintritt in das Lüftungsgerät (vorzugsweise stehende, vertikale Luftförderrichtung) folgende Filterelemente angeordnet, wobei der Lufteintritt an der Bodenseite unten über eine Ansaugplatte erfolgt, welche zentrisch einen Außenluft-Anschlußstutzen mit integrierter Rückschlagklappe zusätzlich enthält. Durch die auf Abstand montierte und Schallgedämmte Ansaugplatte entsteht ein umlaufender Spalt, durch welchen die umgebende und kontaminierte Luft angesaugt werden kann, bevor diese in die erste Vorfilterstufe (Panelfilter Typ M5) eintritt.
-
Als zweite Vorfilterstufe kommt der „Photonen-Lampenbrenner“ zum Einsatz, bestehend aus einer hitzebeständigen Trägerplatte aus PTFE o.ä. Material, hitzebeständig bis mindestens 150°C. Die Platte ist gebohrt und wird mit der Anzahl der vorgesehenen Leuchtmittel (vorzugsweise Glühlampen, Halogenlampen o.ä. Leuchtmittel mit hoher Oberflächentemperatur von mind. 45°C bis 150°C und Glaskolben /Umhüllung mit großer Oberfläche und vorzugsweise länglichen Bauformen mit zylindrischem Glaskolben o.ä.), bestückt. Die Bohrungen und vor beschriebenen Leuchtmittel sind symmetrisch oder in Baugruppen mit Abstand zueinander sinnvoll und möglichst gleichmäßig auf der Trägerplatte verteilt und besitzen eine luftdurchlässige Halterung aus stabilen Streben/Lochblech o.ä. Trägerkonstruktion, wobei die einzelnen Lampenelemente mit hitzebeständigen Fassungen ausgerüstet und daran mit Hitzebeständigen Kabelzuleitungen (Silikonleitungen o,ä,) miteinander verbunden und mit Strom versorgt werden.
-
In unmittelbarem Abstand nach dem „Photonen-Lampenbrenner“ Vorfilterelement werden in dem benannten Gerät ein oder mehrere UV-C-Leuchtmittelröhren mit Länge in etwa des Innenmaß des Gerätegehäuse und in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet, welche ebenso umströmt werden, bevor die Luft weiterführend durch ein Standard Hepa H14 Filterelement (oder noch höhere Filterstufenfeinheit), geleitet wird.
-
Als Ventilator, welcher die angesaugte Luft an der Bodenplatte und dann durch alle vor benannten Filterstufen leitet, kommt ein Radiallüfter mit frei laufendem Ventilatorrad oder Bauform mit Spiralgehäuse, zum Einsatz, welcher wahlweise nach dem Lampenbrenner & UVC-Sektion oder nach dem HEPA-H14 bzw. einem verwendeten Schwebstoff-Filterelement in einer Schallgedämmten Gehäusesektion auf einer Ansaugplatte angeordnet ist. Die gefilterte und gereinigte Ausblasluft auf der Abtriebseite /Druckseite des Ventilator, kann wahlweise nach oben über eine Schallgedämmte Ausblasplatte (montiert mit umlaufenden Spalt/Abstand und Lochblechdiffusor), wahlweise rundum an allen vier Seiten des Deckelspalt, ausgeblasen werden. Optional ist ein Ausblasen auch seitlich direkt durch die Gerätewand über entsprechende Öffnung möglich, wenn der Deckel oben bzw. stirnseitig an der Auslaßstelle unbedingt geschlossen sein soll. Wartung und Austausch der Nachfilterstufe erfolgt über luftdichte Bedientür oder auch von oben, in dem das Luftaustrittbauteil (je nach verwendeter Variante), abgenommen wird.
-
Ergänzt wird das Gerätegehäuse durch vier Stck. unten am AL-Geräterahmen angebrachten Distanzfüße mit mind. 100 mm Länge und daran befestigten Lenkrollen mit Feststellbremsen. Damit wird verhindert, dass Bodenstaub mit angesaugt wird, weiterhin ist das Gerät durch die Rollen mobil verschieb und rollbar und kann bei Platzierung am Aufstellort durch die Bremsvorrichtung an den Rollen, sicher aufgestellt werden.
-
Bei dem Lüftungsgerät mit vier Filter/Luftbehandlungsstufen („4 Stufen Luft-Powercleaner UM-1“) kann durch Modifikation, zum Beispiel durch Montage größerer Filterelemente, Erweiterung des „Photonen-Lampenbrenner“ mit weiteren Leuchtmittellampen oder solchen mit höherer Leistungsabgabe, weiteren UV-C-Röhren oder solchen mit höherer Leistungsabgabe oder Montage eines leistungsfähigeren Ventilator unterschiedlichster Bauart, eine Erhöhung der Luftfördermenge und damit auch Erhöhung des zu „reinigenden“ Luftfördervolumenstrom durchgeführt werden. Das vorgesehene Standardgehäuse kann für Luftmengen-Fördervolumenströme bis max. 1000 m3/h verwendet werden. Weitere Modifikationen können prinzipiell durch Skalierung der Gehäusegeometrie und der verwendeten Bauteile (wie vor benannte), unter Beibehaltung des prinzipiellen Konstruktionsprinzip (Anordnung der Bauteile, Bauart-Verwendungszweck der Bauteile, Gehäusegeometrie, Design, Verdrahtungs und Steuerschema), für unterschiedlichste Leistungsabgaben und Volumenströme bzw. Gerätegrößen auch für verschiedene ähnliche Anwendungen in der Praxis verwendet werden.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz des so genannten „Photonen Lampenbrenner“, welcher im wesentlichen aus einer hitzebeständigen Trägerplatte mit entsprechenden Bohrungen/Einlassöffnungen besteht, durch welche die Lampenkolben/Glaskörper (vorzugsweise zylindrische ) mit einem Ringspalt-Abstand von 1-10 mm, gesteckt werden. Die Anzahl der gewählten Glühlampen/ Leuchtmittel und der gewählte Spalt, durch welchen die angesaugte Luft hindurch strömen kann, ist abhängig von der Gesamten Luftfördermenge und der gewünschten Oberflächentemperatur die benötigt wird. Weiterhin abhängig vom Elektrischen Anschlußwert des Gerätes (mögliche Stromaufnahme bei Nennspannung), welche vorgesehen und realisierbar für einen sicheren Betrieb ist.
-
Das Lüftungsgerät mit vier Filter/Luftbehandlungsstufen („4 Stufen Luft-Powercleaner UM-1“) ermöglicht eine besonders hohe Flexibilität, da insbesondere die Gerätegehäusegeometrie individuell angepasst werden kann, sofern die frei „durchströmbaren“ Gerätequerschnitte im inneren des Gerätes eingehalten werden, welche für derartige Lüftungsgeräte als „Stand der Technik“ anzusehen sind. Weiterhin ist es prinzipiell möglich das vor benannte Gerät oder auch einzelne Komponenten wie z.Bsp. den beschriebenen „Photonen-Lampenbrenner“ als gesonderte Baugruppe in Verbindung mit anderen Anlagen und Lüftungsgeräten zu verwenden artverwandt zu verwenden.
-
Das Lüftungsgerät mit vier Filter/Luftbehandlungsstufen („4 Stufen Luft-Powercleaner UM-1“) kann in einer weiteren Variation auch nur mit Außenluft-Frischluftansaugung oder wahlweise in Kombination (ein Teil Raum-Umluft und ein Teil Außenluft/Frischluft Ansaugung, betrieben werden, indem zusätzlich oder ausschließlich ein entsprechender Rundrohr oder Ovalrohr oder Flachkanalanschlußstutzen seitlich oder im Boden des Gerätegehäuse vor dem 1. Vorfilter vorgesehen wird, über welchen die Luftzufuhr/Lufteintritt gewährleistet wird.
-
Die beschriebene Erfindung ermöglicht im wesentlichen eine leistungsfähigere Filterung von Partikeln ab 0,12 µm gegenüber herkömmlich bekannten Filtergeräten ähnlicher Bauarten, durch den Einsatz eines „Photonen-Lampenbrenner“ , welcher aus einzeln oder in Gruppen aus angeordneten Glühlampen/ Halogenlampen o.ä. Leuchtmitteln gleicher oder ähnlicher Bauarten, montiert auf Trägerplatte mit Halterungsgestell und hitzebeständiger Verkabelung ausgestattet ist und welche in Bohrungen hineinragen die einen umlaufenden Spalt haben, durch welchen die angesaugte Luft über die Oberflläche der benannten Leuchtmittel zwangsweise geführt wird.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass insbesondere bei reinem Betrieb mit angesaugter Mischluft oder Außenluft (welche den Wirkungsgrad der Luftverbesserung wesentlich erhöht), dann durch die marginale Wärmeabgabe der verwendeten Leuchtmittel/Glühlampen , außerdem zumindest eine Vorwärmung mit erfolgt, so das insbesondere bei tiefen Außentemperaturen der Frischluft in so einer Betriebsweise leicht vorgewärmte, gereinigte Ausblasluft verfügbar ist. Dennoch ist die Wärmeabgabe marginal und es findet keine zu hohe Erwärmung der Außenluft statt, da die installierte Leistungsabgabe, bezogen auf die Umwälzmenge in relativ erträglichen Grenzen bleibt und eine Temperaturerhöhung nicht höher als 3 K zu erwarten ist (abhängig von der Raumgröße, vorhandenen Raumtemperatur, Raumluftfeuchte, dauernden Betriebszeit).
-
Durch die vorgesehene Art der Steuerung ist prinzipiell auch ein Teillastbetrieb möglich, in dem der „Photonen-Lampenbrenner“ nur als „Boost-Funktion“ für Kurzzeitbetrieb benutzt wird, dennoch wird durch die weiteren Filterstufen u.a. der UV-C-Lichtsektion und des HEPA-Filterelement eine Reinigung gewährleistet. Die Zuschaltug der aktiven Lichtelemente wie „Photonen-Lampenbrenner“ und UV-C-Lampen (Leuchtröhren) ist nur möglich, wenn der Ventilator eine Mindestdrehzahl erreicht hat (ca.10% seiner Nennluftleistung). Der verwendete Ventilator besitzt einen analogen Regeleingang (0-10V Ansteuerung, PWM o.ä.) über welchen die Drehzahl mit einem Steuergerät oder Potentiometer justiert und entsprechend eingestellt werden kann.
-
Die Wartung und Reinigung des voran beschriebenen Gerätes („4 Stufen Luft-Powercleaner UM-1“) erfolgt prinzipiell über den Austausch der statischen Filterelemente wie Panel-Vorfilter M5 und Hepa/Schwebstoff-Filterelementes H14. Bevor jedoch der Austausch erfolgt, kann mit Hilfe des Außenluft/ Anschlußstutzen z.Bsp. ein Piezo-Vernebler o.ä. Gerät daran angeschlossen werden, welches fein zersteubte Aerosole/Flüssigkeit (unbedenkliche Desinfektionsflüssigkeit) darüber ansaugt und durch das innere des Gerätes leitet. Die Wartung muss im Freien oder großen Räumen mit guter Durchlüftung erfolgen, entsprechende Schutzmasken und sonstige Schutzausrüstung ist dennoch vorzusehen! Das verwendete Desinfektionsmittel darf nicht brennbar oder explosiv sein!
- 1 zeigt die Ansichten des gesamten Lüftungsgerätes mit vier Filter/Luftbehandlungsstufen („4 Stufen Luft-Powercleaner UM-1“) (bei geöffnetem Bediendeckel bzw. eine Seite offen).
- 2 zeigt eine ISO-Ansicht mit geöffneter Seite/Bediendeckel und Anordnung der Bauteile innerhalb des gesamten Lüftungsgerätes mit vier Filter/Luftbehandlungsstufen („4 Stufen Luft-Powercleaner UM-1“), sowie detaillierterer Geamtansicht.