DE4334956C2

DE4334956C2 - Verfahren zur Luftbehandlung mit Ionen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4334956C2
Application number: DE4334956A
Authority: DE
Inventors: Werner Fleischer
Original assignee: LK LUFTQUALITAET AG REUSSBUEHL
Current assignee: LK LUFTQUALITäT AG, LITTAU, CH
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: DE4334956A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Luftbehandlung mit Ionen, wobei die Ionisation durch elektrische Entladung in Ionisationsröhren oder in Koronarentladungen erfolgt sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, mit Ionisierungsapparaten Raum- oder Atemluft zu behandeln. Dabei werden Bakterien und andere Keime bekämpft und Großmoleküle in kleinmolekulare Fragmente aufgespalten. Geruchsstoffe bilden meist komplexe, große Moleküle. Insofern kann mit der Luftionisation eine intensive Geruchsbekämpfung erreicht werden. Ionisierungsapparate nutzen das hohe elektrische Feld zwischen zwei Spannungspotentialen aus. Häufig werden Ionisierungsröhren eingesetzt, bei denen in einer Glasröhre koaxial die Innenseite beschichtet und die Außenseite ebenfalls elektrisch leitend ist. Wird eine ausreichend hohe elektrische Spannung angelegt, bildet das Glas der Wandung ein Dielektrikum, in dem ein hohes elektrisches Feld aufgebaut ist. Dabei wird die durchströmende Luft mit Ionen angereichert. Wird die elektrische Spannung weiter erhöht, kommt es neben der Bildung von Ionen auch zur Produktion von Ozon O₃. Dieser Effekt ist für die Anwendung in Klimaanlagen unerwünscht.

Nachteilig bei den bekannten Anlagen ist, daß die Betriebszustände entweder eine unbefriedigend niedrige Ionisation haben oder aber Ozon produzieren.

Um befriedigend Ionen produzieren zu können, ist es notwendig, daß eine gewissen Anreicherung mit Ionen in der Nähe des elektrischen Feldes vorhanden ist. Vereinfacht gesagt, bilden die Ionen erst die "Brücke", die dann für das schlagartige Anschwellen eines Ladungsträgertransportes verantwortlich ist und insbesondere eine gezielte Intensität an geladenen, also ionisierten O₂-Molekülen, ausmachen.

Aus der FR-2 282 670 ist eine Vorrichtung bekannt, mit deren Hilfe durch sie hindurchströmende Luft ionisierbar ist. Hierbei nachteilig ist aber, daß die Intensität der Ionisation stets gleichbleibend erfolgt und sich nicht an die tatsächliche Raumluftsituation anpassen kann. Ferner ist diese Vorrichtung nur bei kleineren Luftmengen anwendbar.

Aus der GB-2 125 536 ist eine Anlage zur temperatur- und feuchtigkeitsmäßigen Luftaufbereitung in Passagierkabinen von Flugzeugen bekannt. Diese Anlage führt unter anderem eine Ionisation der Luft durch, die der jeweiligen Passagierkabine zugeführt wird. Die Ionisation der Luft wird mittels einer Vielzahl von Ionisationsgeräten bewerkstelligt, die den einzelnen Passagiersitzen zugeordnet sind. Die Anlage wird nicht situationsgerecht geregelt, was zu unerwünschten Reaktionen, beispielsweise einer schädlichen Ozonbildung, führen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß bei allen Betriebszuständen ein befriedigendes Ionisationsergebnis erzielt wird, ohne daß radikalisierte und unerwünschte Nebeneffekte, wie beispielsweise Ozon, in nennenswertem Umfang anfallen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 6 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten die Vorteile auf, daß die Langzeitstabilität des Ionisationsapparats erhöht wird, weil die Entladungsspannung in einem optimalen Bereich bleiben kann, in dem die Schwelle zur übermäßigen Ozonerzeugung stets unterschritten bleibt. Wie bei guter Luft in der Natur, wird eine Mindestintensität an O₂-Ionen von etwa 5% als unterer Prozeßgrenzwert technisch als relevanter, natürlicher Wert eingehalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 ein den Bereich einer stabilen O₂-Ionisation für die Realisierung optimaler Prozeßdaten darstellendes Spannungsdiagramm.

Ein Raum 9 (Fig. 1) soll mit behaglicher Raumluft versorgt werden. Dementsprechend endet eine Zuluftleitung 8 in dem Raum 9, und von ihm führt eine Umluftleitung 10 weg.

An die von dem Raum 9 kommende Umluftleitung 10 ist eine Abluftleitung 14 angeschlossen.

Die Zuluftleitung 8 kommt von einem Luftaufbereitungsgerät 2, an das eine Frischluftleitung 1, eine Abluftleitung 13 und die vom Raum 9 kommende Umluftleitung 10 angeschlossen sind.

Die Vorrichtung umfaßt auch ein elektrisches Steuergerät 12, das seine elektrische Energie über Leitungen 15, 16 aus Netzleitungen 17, 18 bezieht. Es steuert über eine Steuerleitung 22 einen Ionisationsapparat 3, der in die von dem Luftaufbereitungsgerät 2 kommende und zu dem Raum 9 führende Zuluftleitung 8 eingeschaltet ist. Hierzu erhält das elektrische Steuergerät 12 über eine Signalleitung 19 Informationen von einem Luftqualitätssensor 11, der in die von dem Raum 9 kommende und zu dem Luftaufbereitungsgerät 2 führende Umluftleitung 10 eingeschaltet ist, ferner über eine Signalleitung 20 von einem Luftströmungsfühler 4 und über eine Signalleitung 21 von einem Luftfeuchtefühler 5. Der Luftströmungsfühler 4 und der Luftfeuchtefühler 5 sind in die von dem Luftaufbereitungsgerät 2 kommende und zu dem Raum 9 führende Zuluftleitung 8 eingeschaltet.

Der Luftströmungsfühler 4 stellt die Strömungsgeschwindigkeit in der Zuluftleitung 8 fest.

Der Luftfeuchtefühler 5 stellt die relative Luftfeuchte in der Zuluftleitung 8 fest.

Die dem Ionisationsapparat 3 vom Steuergerät 12 zugeführte, elektrische Leistung ist variabel und hängt von den Werten ab, welche der Luftströmungsfühler 4, der Luftfeuchtefühler 5 und der Luftqualitätssensor 11 dem Steuergerät 12 liefern.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Luftqualitätssensor 11 ein Zinndioxid-Gassensor, der die oxidierbaren Raumluftbestandteile detektiert.

Im Steuergerät 12 werden Signale von Luftqualitätssensor 11, Luftströmungsfühler 4 und Luftfeuchtefühler 5 so miteinander verknüpft, daß die Vorrichtung mit jeweils höherer Leistung gefahren wird, wenn höherer Luftmengenbedarf oder/und größerer Feuchtebedarf oder/und größere Raumbelastung auftritt bzw. auftreten.

Es erfolgen eine Gewichtung der einzelnen Parameter und eine eine Verknüpfung als Summe der einzelnen Vektoren. Es findet eine Verknüpfung als Produkt aus den einzelnen Beträgen oder eine andere mathematische Behandlung statt, so daß die Vorrichtung jeweils mit entsprechender Leistung betrieben wird.

Der Ionisationsapparat wird in seiner Leistung über Spannungs-Impulsraten geregelt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Spannung bei der Entladung konstant bleibt und damit die für den Gesamtprozeß bedeutenden, funktionellen Daten stabil, aber regelbar sind. Dies wird anhand der Fig. 2 erläutert, welche den Bereich einer stabilen O₂-Ionisation anhand eines Spannungsdiagramms zeigt. Die einer Periode entsprechende Strecke 23, der je nach tatsächlicher Situation der Vorrichtung aktiviert oder leer arbeitet.

Der Ionisationsapparat 3 wird mit konstanter Wechselspannung betrieben, welche seine Betriebsspannung ist. Würde man die Betriebsspannung am Ionisationsapparat 3 (Fig. 1) über eine Linie 7 (Fig. 2) hinaus anheben, so würde eine Ionisierung erfolgen, die mit einer ungewollten, radikalen Ozonbildung begleitet würde.

Wird die Betriebsspannung am Ionisationsapparat 3 jedoch exakt zwischen den beiden Linien 6 und 7 konstant gehalten, so erhält man eine zuverlässige, stabile Ionisierung, ohne daß eine nennenswerte Menge Ozons entsteht oder andere, unerwünschte Nebeneffekte auftreten.

Wird die Linie 6 unterschritten, können zunächst noch spontane Entladungen mit ebenfalls unerwünschten Nebeneffekten auftreten. Bei weiterer Absenkung der Betriebsspannung bricht jegliche Reaktion ab.

Das Verfahren ist also so gestaltet, daß die Betriebsspannung am Ionisationsapparat so hoch gewählt wird, daß eine zuverlässige, stabile O₂-Ionisierung erfolgt, ohne daß eine nennenswerte Menge Ozons entsteht.

Ferner ist das Verfahren auch so gestaltet, daß selbst dann eine Mindest-Ionisationsleistung aufrechterhalten wird, wenn extrem niedrige Prozeßdaten vorliegen. Extrem niedrige Prozeßdaten würden dann vorliegen, wenn die Sensoren 4, 5 und 11 (Fig. 1) dem Steuergerät 12 signalisieren würden, daß an sich keine Ionisationsleistung erfolgen müßte.

Die Erfindung besteht vor allem darin, daß situationsgerecht über eine prozeßorientierte Regelung stets in optimalem Umfang eine O₂-Ionisation erfolgt. Bei einer sehr stark belasteten Raum- bzw. Umluft wird der Arbeitstakt entsprechend der Strecke 23 (Fig. 2) häufiger aktiviert, und bei einer geringeren Belastung entsprechend seltener. Aber selbst eine sehr gute Luftsituation wird stets noch eine O₂- Ionisation von mindestens 5% entsprechend den Verhältnissen in der Natur zulassen.

Während des Betriebs der Vorrichtung wird über die Abluftleitung 14 nur eine minimale Menge an Abluft abgeführt, der eine entsprechende Menge an Frischluft gegenübersteht, die über die Frischluftleitung 1 zugeführt werden muß.

Bezugszeichen

1

Frischluftleitung

2

Luftaufbereitungsgerät

3

Ionisationsapparat

4

Luftströmungsfühler

5

Luftfeuchtefühler

6

Linie

7

Linie

8

Zuluftleitung

9

Raum

10

Umluftleitung

11

Luftqualitätssensor

12

Steuergerät

13

Abluftleitung

14

Abluftleitung

15

Leitung

16

Leitung

17

Netzleitung

18

Netzleitung

19

Signalleitung

20

Signalleitung

21

Signalleitung

22

Steuerleitung

23

Strecke

Claims

1. Verfahren zur Luftbehandlung mit Ionen, wobei die Ionisation durch elektrische Entladung in Ionisationsröhren oder in Koronarentladungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Ionisationsleistung von einem elektrischen Steuergerät (12) abhängig von den durch Sensoren, nämlich einen Luftströmungsfühler (4), einen Luftfeuchtefühler (5), und einen Luftqualitätssensor (11), ermittelten Werten

a) oxidierbare Luftbestandteile in der zu behandelnden Luft,
b) relative Luftfeuchte in der zu behandelnden Luft,
c) Strömungsgeschwindigkeit bzw. Volumen der zu behandelnden Luft

bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsleistung durch logische Verknüpfung der genannten Sensordaten in dem Sinne erfolgt, daß die Ionisationsleistung ansteigt, wenn

a) ein höherer Anteil an oxidierbaren Luftbestandteilen,
b) ein höherer Anteil relativer Luftfeuchte,
c) eine höhere Luftgeschwindigkeit von den Sensoren festgestellt wird oder werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungsleistung mindestens von einem der genannten Sensordaten beeinflußt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Anpassung der Ionisationsleistung durch das Verhältnis der elektrischen Vollwellen, die dem Ionisationsapparat (3) zugeführten werden, zu den nicht übertragenen Vollwellen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Aufrechterhaltung einer Mindest-Ionisationsleistung bei extrem niedrigen Prozeßdaten.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei an den Raum (9), dem behandelte Luft zugeführt werden soll, eine behandelte Luft zuführende Zuluftleitung (8) sowie eine aufzubereitende Luft abführende Umluftleitung (10) mit bedarfsweise öffenbarer Abluftleitung (14) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Umluftleitung (10), in die ein Luftqualitätssensor (11) eingeschaltet ist, über ein Luftaufbereitungsgerät (2) mit der Zuluftleitung (8) verbunden ist, in die ein Ionisationsapparat (3), ein Luftströmungsfühler (4) und ein Luftfeuchtefühler (5) eingeschaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftqualitätssensor (11), der Luftströmungsfühler (4) und der Luftfeuchtefühler (5) über Signalleitungen (19, 20, 21) funktionell mit dem Steuergerät (12) der Vorrichtung verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionisationsapparat (3) durch das Steuergerät (12) in seiner Leistung gesteuert wird.