DE3100681A1

DE3100681A1 - Verfahren zur versorgung des menschlichen organismus mit schadstoffreier, ausreichend sauerstoffhaltiger luft

Info

Publication number: DE3100681A1
Application number: DE19813100681
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl.-Ing.agr. 8000 München Grolitsch
Original assignee: GROLITSCH ERHARD DIPL ING AGR
Current assignee: GROLITSCH LISBETH 8952 MARKTOBERDORF DE
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1981-01-12
Publication date: 1982-08-12

Description

Verfahren zur Versorgung des menschlichen Organismus
mit schadstoffreier, ausreichend sauerstoffhaltiger Luft Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versorgung des menschlichen Organismus mit schadstoffreier, ausreichend sauerstoffhaltiger Luft.
Die Atmungsvorgänge des Menschen bewirken den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen dem Blut und den Geweben.
Sie ermöglichen unter der Mitwirkung von Sauerstoff die Verbrennung der Nährstoffe zur Gewinnung von Energie. Diese Lebensvorgänge sind nur möglich, wenn der Organismus durch die Atmung mit Sauerstoff versorgt wird.
Der Sauerstoff (°2) als der für den Menschen wichtigste Bestandteil der Luft wird in einem ständigen Austausch vom Hämoglobin des Blutes in alle Bereiche des Körpers transportiert. Wo genügend Sauerstoff vorhanden ist, finden alle Organfunktionen, einschließlich der zellularen Regeneration, optimale Voraussetzungen. Die Regeneration der Körperzellen eriolgt in einem dauernden Auf- und Abbau-Zyklus, wobei den zugeführten NCh-- und Aufbaustoffen eine Equiv«¢ente Menge von Abbaustoffen oder Schlakken gegenübersteht.
Das Blut transportiert den Sauerstoff hauptsächlich chemisch an das Hämoglobin gebunden (nur 1 , physikalisch gelöst) von der Lunge zu den Geweben. Daher kommt dem Hämoglobin eine zentrale Bedeutung für die Sauerstoffversorgung des Organismus zu. Prüft man die Bindungsfähigkeit des Hämoglobins an den Luftsauerstoff bzw. an die einzelnen Oxidationsprodukte, die als Schadstoffe in der Atmungsluft enthalten sind, so stellt sich heraus, daß die Affinität des Hämoglobins zum Sauerstoff auf Grund seiner verhältnismäßig losen Bindung sehr gering ist. Dagegen hat es eine hohe Affinität zu den partiellen Oxidationsprodukten oder Schadstoffen.
Kohlenmonoxid (CO) z.B. besitzt eine hohe Affinität zum roten Blutfarbstoff, die etwa 250fach größer ist als die des Sauerstoffs.Liese Werte schwanken zwischen dem 210- und 310fachen.
Wegen dieser hohen Affinität genügt eine geringe Beimengung von Kohlenmonoxid in der Atmungsluft, um den Sauerstofftransport des Hämoglobins zu verhindern. Nimmt man an, daß die Affinität 210 mal größer ist, so genügt eine CO-Konzentration von 1/210 der normalen Luftsauerstoff-Konzentration, um den gesamten roten Blutfarbstoff zur Hälfte mit CO zu besetzen. Eine solche Halbsättigung des Hämoglobins mit CO löst daher bereits gefährliche Vergiftungserscheinungen aus; 0,2 % CO in der Luft sind tödlich. Selbst sehr geringe Mengen von CO in der Luft verursachen, vor allem, wenn dies längere Zeit der Fall ist, bereits Müdigkeit, Apathie, Reaktionsträgheit, Konzentrationsschwäche und Reflexstörungen. Aber auch zahlreiche andere Schadstoffe der Luft, wie sie in den Ballungszentren der Industriegebiete in schädlich wirkenden Konzentrationen auftreten, besitzen eine um ein Vielfaches höhere Affinität zum Hämoglobin als Sauerstoff.
Von den Schadstoffen, die die Luft verunreinigen, sind etwa 50 staubförmig und etwa 150 gasförmig. Die geschätzte Emission von Schadstoffen in der Bundesrepublik Deutschland betrug im Jahre 1979 für Staub aus Schornsteinen ............ 1,00 Mio. Tonnen Schwefeldioxid ..................... 4,11 " " Stickoxide ......................... 2,30 " " Unterem Einfluß starker Sonnenbestrahlung können Schadstoffe durch die Bindung des Luftsauerstoffes in Photooxidantien umgewandelt werden, die die Umwelt stärker belasten als die Ausgangsstoffe. Zu beachten ist außerdem, daß der an Schadstoffe gebundene Sauerstoff für die menschliche Versorgung ausfällt. Im Ballungsgebiet Frankfurt schätzt man den 3hrlichen Ausstoß von Kohlenmonoxid auf etwa 500 000 Tonnen. Im gleichen Gebiet wurde in Kraftfahrzeugen eine mittlere CO-Konzentration von 55 mg/m3 gemessen. In Stadtgebieten mit hohem Verkehr und einer für die Luft erneuerung ungünstigen Kessellage übersteigt die Konzentration an CO den Wert von 100 mglm3 Luft. Der Autofahrer ist in den Verkehrs-Ballungsgebieten wie auf den Autobahnen außerdem auch hohen gonzentrationen von Stickoxiden auswgesetzt, die sich bei mehrstündigem Fahren zusammen mit dem Kohlenmonoxid belastend auf den Fahrzeuglenker auswirken.
Aus allem ergibt sich, daß die Bewohner von Gebieten mit hohen Schadstoff-Emissionen nicht geschützt sind. Das gilt besonders für den Fall, daß die Emissionen soweit zugenommen haben, daß SMOG-Alarm gegeben werden muß. Dies alles ist auch für alte und kranke Menschen von großem Nachteil.
Man muß also feststellen, daß es keine allgemeinen aktiven bzw.
vorbeugenden Schutzmaßnahmen gegen die gesundheitsgefährdenden Wirkungen der Schadstoffe der Luft gibt. Erst nach einem eingetretenen Schadensfall kann im Krankenhaus durch Sauerstoff-Behandlung die Gesundung eingeleitet werden.Die dabei verwendeten Geräte sind aber aufwendig, erfordern viel Raum und benötigen geschulte Kräfte und ärztliche Aufsicht.
Es war die Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens, die genannten Schwierigkeiten bei der Versorgung des menschlichen Organismus mit Atemluft zu beseitigen und die Schadstoffe wenigstens in einem Teilbereich der Wohn- und Arbeitswelt vom menschlichen Organismus fernzuhalten. Dies gilt auch für die Insassen von Kraftwagen und die Lenker von Lastzügen, die ihre Arbeitszeit überwiegend auf den durch Schadstoffe belasteten Autobahnen verbringen. Wie sehr hier bisher die Wirkung der Schadstoffe auf die Fahrtüchtigkeit unterschätzt worden ist, zeigt die Tatsache, daß jeder Motor ein oder mehrere Luftfilter besitzt, daß aber der Innenraum der Fahrzeuge nur selten gegen das Eindringen von Schadstoffen geschützt ist.
Die geschilderten Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Versorgung des menschlichen Organismus mit schadstofffreier, ausreichend sauerstoffhaltiger Luft gelöst, das dadurch gekJennzeichnet ist, daß die staub- und gasförmigen Schadstoffe durch ein Kombinationsfilter abgeschieden bzw. abgefiltert werden, nach Feststellung des Reinigungsgrades der Luft deren Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt gemessen wird und daß nach Maßgabe dieser Meßwerte solange Sauerstoff und Wasser zugegeben werden, bis die vorgegebenen Werte für den Sauerstoffgehalt und die Feuchtigkeit erreicht sind. Durch die Erhöhung des Sauerstoffgehaltes der Luft kann vor allem in Ruhepausen die Erholung verstärkt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein Klimagerät 3, bestehend aus einem jufenlos verstellbaren, motorisch angetriebenen Ventilator 1, einem mehrstufigen Kombinationsfilter 4 und Meßelementen zur Messung der Konzentration an Schadstoffen 4, Sauerstoi-f 7 und Feuchtigkeit 8, durch ein Regelgerät 5 zur Einstellung und Messung der Sauerstoffzufuhr und Wasserzufuhr zum Klimagerät 3, ein über eine Rohrleitung 13 mit dem Regelgerät 5 verbundenes Sauerstoff-Vorratsgefäß 12 sowie durch Meßleitungtnzur Messung der Konzentration an Schadstoffen 9, Sauerstoff 10 und Feuchtigkeit 11 zwischen dem Regelgerät 5 und dem Klimagerät 3, Zufuhrleitungen zwischen dem Regelgerät 5 und dein Klimagerät 3 zur Zufuhr von Sauerstoff 14 und Wasser 16 und durch eine Stromleitung 18 zwischen dem Regelgerät 5 und dem Ventilator 1.
Bei tiefer Temperatur der Außenluft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine mit dem Regelgerät 5 verbundene Heizung mit einem Temperaturfühler im Klimagerät 3 ergänzt werden.
In einer weiteren Ausbildung der Vorrichtung sind in Kraftfahrzeugen Klimagerät 3 und Regelgerät 5 miteinander und durch Schlitze in der Wand mit der Außenluft verbunden.
Die Raumluft wird demnach vom Klimagerät angesaugt, von allen Schadstoffen gereinigt und solange mit Sauerstoff und Wasser angereichert, bis die vorgegebenen Werte erreicht sind. Ein geringer Teil der Luft kann durch Schlitze von außen angesaugt werden, die gleiche Menge an verbrauchter Luft wird dann nach außen abgeführt.
Die Befreiung der Luft von Staub und Schwebe stoffen erfolgt durch Trocken- und ölbenetzte Filter. Auch Elektrofilter können verwendet werden, bei denen der Staub ionisiert wird und sich auf Abscheideplatten niederschlägt. Zur Abscheidung der gasiörmigen Schadstoffe werden vor allem Aktivkohlefilter sowie Calciumverbindungen, für CO zB. Palladium verwendet. Grundsätzlich werden die Filter nach der Art der vorherrschenden Schadstoffe ausgewählt und dementsprechend Grob-, Fein- und Schwebstoff-bzw. Gasfilter angewendet.
Die Vorrichtung arbeitet automatisch. Die im Regelgerät gemessenen Werte werden mit den eingestellten Werten verglichen. Bei Abweichungen vom Sollwert werden entsprechend Sauerstoff und Wasser zugeführt. Soll die Luft gekühlt werden, so kann zusätzlich für warme oder tropische Gegenden ein Kühlaggregat in das Klimagerät eingebaut werden, durch das gleichzeitig die Feuchtigkeit der Luft verringert wird.
Eine Ausführungsforin der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist beispielsweise in Bild 1 dargestellt.
Die mit Schadstoffen angereicherte verbrauchte Luft wird aus dem zu schützenden Raum durch einen motorisch angetriebenen Ventilator 1 über einen Stutzen 2 in ein Klimagerät 3 gesaugt. Durch eine Filterkombination 4 werden Staub und Schadstoffe aus der Luft ausgefiltert. Zur Messung der Gehalte an Schadstoffen, Sauerstoff und Feuchtigkeit dienen Meßelemente 6,7 und 8 im Elimagerät 3, die über Meßleitungen 9,10 und 11 mit einem Regelgerät 5 verbunden sind. Nach Maßgabe der gemessenen bzw. vorher im Regelgerät 5 eingestellten Werte wird die gereinigte Luft mit Sauerstoff angereichert. Der Sauerstoff kommt aus einem Vorratsgefäß 12 über eine Leitung 13 in das Regelgerät 5 und von hier über eine Leitung 14 in das Klimagerät 5, wo er mit der Luft vermischt wird. In gleicher Weise wird Wasser über eine Leitung 15 dem Regelgerät 5 und von hier über eine weitere Leitung 16 dem Klimagerät 3 zugeführt und hier in die Luft eingedüst. Der Strom zum Antrieb des Ventilators 1 fließt über eine Anschlußleitung 17 zum Regelgerät 5 und weiter über eine Stronleitung 18 zum Ventilator 1.
Die Menge der stündlich uizuwälzenden Luft und die Größe des Vorratsgefäßes 12 für den Sauerstoff werden nach der Größe des zu schützenden Raumes und nach der Menge der Schadstoffe in der Luft bestint. Dabei wird für eine Person und für 24 Stunden mindestens mit einer Gesamtmenge an Luft von 15 m3 gerechnet.
Durch Stutsen oder Schlitze in der Wand des Raumes kann Außenluft angesaugt und dem Klimagerät vor der Filterkombination zugefährt werden. Dementsprechend wird die gleiche Menge an verbrauchter Luft an anderer Stelle durch die Wand nach außen abgeführt.
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Claims

Patentanspriithe Verfahren zur Versorgung des menschlichen Organismus mit schadstoffreier, ausreichend sauerstoffhaltiger Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die staub- und gasförmigen Schadstoffe aus der Luft abgeschieden bzw. abgefiltert werden, nach Feststellung des Reinigungsgrades der Luft deren Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt gemessen wird und daß nach Maßgabe dieser Meßwerte Sauerstoff und Wasser solange zugegeben werden, bis die vorgegebenen Werte für den Sauerstoffgehalt und für die Feubhtigkeit erreicht sind.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Klimagerät (3), bestehend aus einem stufenlos verstellbaren, motorisch angetriebenen Ventilator (1), einem mehrstufigen Xombinationsfilter (4) und Meßelementen zur Messung der Konzentration an Schadstoffen (4), Sauerstoff(7) und Feuchtigkeit (8), durch ein Regelgerät (5) zur Einstellung und Messung der Sauerstoffzlxfuhr und Wasserzufuhr zum Klimagerät 0), ein über eine Rohrleitung (1 mit dem Regelgerät 5 verbundenes Sauerstoff-Vorratsgefäß (12) sowie durch Meßleitungen zur Messung der gonzentration an Schadstoffen (9), Sauerstoff (10) und Feuchtigkeit (11) zwischen dem Regelgerät (5) und dem Kliiagerät (3), Zufuhrleitungen zwischen dem Regelgerät (5) und dem Klimagerät (3) zur Zufuhr von Sauerstoff (14) und Wasser (16) und durch eine Stromleitung (18) zwischen dem Regelgerät (5) und dem Ventilator (1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit Hem Regelgerät (5) verbundene Heizung mit einem Temperaturfühler im Klimagerät (3).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Kraftfahrzeuge Klimagerät (3) und Regelgerät (5) miteinander und durch Schlitze in der Wand mit der Außenluft verbunden sind.