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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Desinfizieren von Luft,
insbesondere in Lüftungs- oder
Klimatisierungssystemen von Gebäuden,
bei denen zu behandelnde Luft auf einem definierten Strömungsweg
einem oder mehreren zu belüftenden Räumen des
Gebäudes
zugeführt
wird.
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Die
bekannten Vorrichtungen zum Desinfizieren von Luft beruhen auf der
Verwendung bakteriendichter Filter, der Anwendung von Temperaturen von
mindestens 100°C
oder der Einwirkung strahlender Energie. Die bekannten Verfahren
sind auf spezielle Anwendungsfälle,
z. B. in Krankenhäusern
auf Operationsräume,
beschränkt.
Gemäß
DE 35 17 923 A1 bzw.
DE 37 35 251 A1 wird
die Herstellung geschönter
Luft vorgeschlagen, die für
Lüftungs-
oder Klimatisierungssysteme von Gebäuden, bei denen ein Luftdurchsatz
in erheblichem Umfang erforderlich ist, weder geeignet noch vorgesehen
ist.
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Der
Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Desinfizieren von Luft zu schaffen, die einen hohen Luftdurchsatz
ermöglicht
und insbesondere in Lüftungs-
oder Klimatisierungssystemen von Gebäuden verwendbar ist.
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Diese
Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Damit wird der Luft ein Strömungsweg
vorbestimmter Länge
durch eine Schüttung
feiner Holzteilchen als Desinfektionsmaterial aufgezwungen. Bei
der Durchströmung
der Schüttung
feiner Holzteilchen kommt die Luft in innige Berührung mit dem Desinfektionsmaterial
Holz, das pflanzliche Stoffe wie Polyphenole enthält, die
eine keimabtötende
bzw. antibakterielle Wirkung besitzen. Die Verwendung feiner Holzteilchen
stellt dabei der Luft Holzoberflächenbereiche
in großem
Umfang zur Verfügung,
was eine rasche Aufnahme von in der Luft enthaltenen Bakterien,
wie Salmonellen oder E. coli, gewährleistet, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine hohe keimabtötende
Wirkung entfaltet. In der Praxis kann die Zwangsströmung der
Luft durch die Schüttung
feiner Holzteilchen auf einfache Weise durch ein in den Strömungsweg
der Luft einbezogenes Gebläse,
bei entsprechender Bemessung der Schüttungsdichte, erzeugt werden,
so dass sich die hohen Luftdurchsätze erreichen lassen, die in
Lüftungs-
oder Klimatisierungssystemen von Gebäuden erforderlich sind.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden als feine Holzteilchen
solche in Form von Spänen
und/oder Mehl, d. h. in der Regel Sägespäne oder Sägemehl, gewählt, wobei den körnigen Mehlbestandteilen
durch erhöhte
Verwirbelung in der luftdurchströmten
Schüttung
ein Reinigungseffekt auf die spanförmigen Bestandteile zugeschrieben
wird, die dadurch längere
Zeit durch stetiges Freisetzen der keimabtötenden Stoffe (Polyphenole)
oberflächig aktiv
bleiben. Die spanförmigen
Holzteilchen können dabei
eine Grundform von etwa 1 cm × 6
cm bei einer Dicke von etwa 0,1 bis 2 mm aufweisen.
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Es
empfiehlt sich ferner, als feine Holzteilchen solche von frischem
Holz, und zwar speziell von Laubbäumen, wie sie üblicherweise
in der Holzindustrie verarbeitet werden, zu verwenden. Dabei sollen die
Holzteilchen bevorzugt auch Anteile von Rinde, und zwar der Innenrinde
mit aktiven Zellen, umfassen und so ein Gemisch bilden, das durch
die am Baum saftleitenden Rindenzellen eine erhöhte Freisetzung der keimabtötenden Stoffe
bzw. Polyphenole bewirken kann. Diese Wirkung kann auch dadurch
unterstützt
werden, dass die Schüttung
feiner Holzteilchen, während
sie von der zu behandelnden Luft durchströmt wird, feucht gehalten wird.
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Die
in der Lüftungs-
oder Klimatisierungstechnik üblichen
Einrichtungen können
auch bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt
werden. So kann insbesondere die Luft nach ihrem Durchgang durch
die Schüttung
feiner Holzteilchen durch einen Feinfilter hindurchgeleitet werden, um
Holzstaub und andere Staubanteile auszufiltern, bevor die Luft den
zu belüftenden
Räumen
des Gebäudes
zugeführt
wird. Dabei kann die zu behandelnde Luft durch zwei oder mehrere
in Strömungsrichtung
aufeinanderfolgende Schüttungen
feiner Holzteilchen in ggf. unterschiedlicher Schüttungskonfiguration
und/oder -zusammensetzung hindurchgeführt werden. Insbesondere ist
in diesem Zusammenhang auch eine Führung von Teilmengen der Luft
im Kreislauf möglich.
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Nach
einer ersten Ausführung
einer solchen Vorrichtung ist die Schüttung feiner Holzteilchen in
einem schlauchförmigen
Behältnis
untergebracht, und das Behältnis
ist im Inneren einer Rohrleitung abdichtend gegenüber deren
Innenwand festgelegt sowie in axialer Richtung unter Durchdringung
der in ihm enthaltenden Holzteilchenschüttung von der Luft gebläsegestützt durchströmbar. Die
Schüttungsdichte
wird hierbei so gewählt,
dass, in Abhängigkeit
von der Gebläseleistung,
der erforderliche Luftdurchsatz unter antibakterieller Behandlung
der Luft möglich
ist. Hierzu können
in der Rohrleitung entsprechend lange Behältnisse, ggf. mehrere in Strömungsrichtung
hintereinander, vorgesehen sein.
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Nach
einer anderen Ausführung
einer Vorrichtung ist die Schüttung
feiner Holzteilchen als Bodenschüttung
auf dem Boden eines allseits im wesentlichen geschlossenen Behältnisses
angeordnet, und der Boden ist mit Durchtrittsöffnungen für die zu behandelnde Luft versehen,
derart, dass die Bodenschüttung
von der zu behandelnden Luft gebläsegestützt durchströmbar ist
und bei der Durchströmung eine
Art von Wirbelbett entsteht, wiederum mit der Folge einer innigen
Berührung
der zu behandelnden Luft mit der Schüttung feiner Holzteilchen zur
Herbeiführung
der keimabtötenden
Wirkung.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen
und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung,
in der mehrere Ausführungsbeispiele
erfindungsgemäßer Vorrichtungen
schematisch veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung
in Verbindung mit einer Rohrleitung eines Lüftungs- oder Klimatisierungssystems
nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine
Darstellung entsprechend 1 zur Veranschaulichung einer
abgewandelten Ausführungsform,
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3 einen
Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer Behandlungsvorrichtung mit von einer Hauptrohrleitung abgehenden
Zweigleitungen für
eine Luftführung
im Kreis,
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4 einen
Schnitt nach der Linie A-A der 3, und
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5 einen
Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer Behandlungsvorrichtung in zweistufiger Ausbildung mit Bodenschüttung der
Holzteilchen.
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In 1 ist
eine bereichsweise zur Darstellung kommende Rohrleitung als Ganzes
mit 1 bezeichnet. Die Rohrleitung 1 bildet einen
Teil eines Lüftungs- oder Klimatisierungssystems
eines Gebäudes,
bei dem die ggf. keimhaltige, zu behandelnde Luft auf einem definierten
Strömungsweg,
wie er durch die Rohrleitung 1 vorgegeben ist, einem oder mehreren
zu belüftenden
Räumen
des Gebäudes
zugeführt
wird.
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Die
als Ganzes mit 2 bezeichnete Behandlungsvorrichtung umfasst
ein schlauchförmiges
Behältnis 3,
das bei dem dargestellten Beispiel aus Luftdurchlässigem textilem
Baumwollmaterial besteht. An seinen beiden Stirnseiten 4 und 5 ist
das Behältnis
geschlossen, so dass es die Form eines geschlossenen Sackes hat.
Mittels eines den im wesentlichen zylindrischen Umfang des Behältnisses 3 umgebenden
balgförmigen
Dichtungselements 6 ist das Behältnis 3 im Inneren
der Rohrleitung 1 abdichtend gegenüber deren Innenwand festgelegt.
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Im
Bereich des Stirnendes 5 ist außerdem ein ringförmiger Dichtschlauch 7 um
den Außenumfang
des Behältnisses 3 gespannt,
der in der Rohrleitung 1 durch innere Stützglieder 8 in
Position gehalten ist und mit einer von der Rohrleitung 1 abzweigenden
Nebenleitung 9 in Verbindung steht. Durch die Nebenleitung 9 wird
der Dichtring 7 mit Luft unter Druck entsprechend dem der
durch die Rohrleitung 1 bei 10 zugeführten zu
behandelnden Luft beaufschlagt und verhindert dabei ein Wandern
des Behältnisses 3 in
Strömungsrichtung
der Luft über
die vorgegebene Position hinaus.
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Bei 11a ist
ein Flüssigkeitsanschluss,
zum Beispiel für
Wasser, angedeutet, der einen im Inneren der Rohrleitung 1 angebrachten
Verteiler 11 mit nicht näher angegebenen Flüssigkeitsaustrittsöffnungen
mit Flüssigkeit
versorgt, um eine im Behältnis 3 enthaltene
Schüttung
bzw. Füllung
feiner Holzteilchen im Betrieb der Vorrichtung anzufeuchten bzw. feucht
zu halten.
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Während der
Behandlung durchströmt
die an der Stirnseite 4 eintretende Luft, der eine Zwangsströmung in
an sich bekannter Weise durch ein Gebläse (nicht dargestellt) vermittelt
wird, die vergleichsweise lockere Schüttung bzw. Füllung 12 feiner
Holzteilchen insbesondere in Form eines Gemisches von Sägespänen und
Sägemehl.
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Bei 13 ist
schematisch ein Deckel dargestellt, der eine entsprechende Öffnung in
der Rohrleitung 1 verschließt und zu deren Freilegung
abgenommen werden kann, um bei Ablauf der Standzeit der Schüttung 12 das
Behältnis 3,
nach einem Absperren der Rohrleitung 1 und dadurch Drucklosmachen
des Dichtschlauches 7, zu entnehmen. Die Schüttung 12 aus
Holzbestandteilen ist problemlos zu entsorgen, zum Beispiel durch
Kompostierung, was dann gemeinsam mit dem Behältnis 3 erfolgen kann,
wenn dieses, wie vorzugsweise vorgesehen, seinerseits aus kompostierfähigem Material,
wie Baumwolle, besteht.
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Den
Abschluß der
Behandlungsstrecke der Rohrleitung 1 bildet ein deren Innendurchmesser
einnehmender Feinfilter 14, mit dem feine Staubbestandteile
aus der behandelten, an der Stirnseite 5 aus dem Behältnis 3 austretenden
Luft herausgefiltert werden können,
bevor diese an die zu belüftenden
Räume weitergeleitet
wird.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 werden für mit dem
Ausführungsbeispiel
nach 1 übereinstimmende
bzw. entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen ohne nochmalige
Beschreibung verwendet, was analog auch für die weiteren Ausführungsbeispiele
gilt.
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Das
Ausführungsbeispiel
der Behandlungsvorrichtung 2' gemäß 2 unterscheidet
sich von dem nach 1 dadurch, dass dem Behältnis 3 ein Behältnis 3' mit Holzteilchenschüttung 12 in
Strömungsrichtung 10 der
zu behandelnden Luft nachgeschaltet ist. Das Behältnis 3' ist analog dem Behältnis 3 gebildet,
jedoch kleineren Durchmessers und in einem durchmesserverkleinerten
Bereich 15 der Rohrleitung 1 mittels der balgartigen
Dichtung 6 und des Dichtschlauches 7 bei entsprechender
Dimensionierung abdichtend im Inneren des Rohrteils 15 festgelegt.
Der Dichtschlauch 7 des Behältnisses 3' wird über eine
Verlängerungsleitung 16 der
Nebenleitung 9 mit unter Druck stehender Luft entsprechend
der durch die Stirnseite 4 des Behältnisses 3 eintretenden
zu behandelnden Luft beaufschlagt.
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Im
Betrieb der Vorrichtung durchströmt
die an der Stirnseite 4 in das Behältnis 3 eintretende
zu behandelnde Luft zunächst
die Holzteilchenschüttung 12 des
Behältnisses 3,
um nach dem Austritt aus diesem durch das Stirnende 5 am
Stirnende 17 in das Behältnis 3' einzutreten,
dieses wegen der Durchmesserverengung mit erhöhter Geschwindigkeit durch
die Holzteilchenschüttung 12 hindurch
zu durchströmen,
am Stirnende 18 auszutreten und mit verringerter Geschwindigkeit
aufgrund des sich wieder auf das Ausgangsmaß der Rohrleitung 1 vergrößernden
Leitungsdurchmessers den Feinfilter 14 zu durchströmen.
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Die 3 zeigt
eine Ausführungsform
der Be-Behandlungsvorrichtung 2''',
bei der durch eine Zuführleitung 19 die
entsprechend dem Pfeil 10 einströmende, von einem in die Zuführleitung 19 eingebauten
Gebläse 20 geförderte Luft
in die Rohrleitung 1 rechtwinklig zu dieser eingeführt wird,
wie es durch den abgewinkelten Strömungspfeil 10' angedeutet ist.
In den Übergangsbereich
zwischen der Zuführleitung 19 und
der Rohrleitung 1 mündet
ein Luftbefeuchter 21 mit einem bei 22 angedeuteten
Wasseranschluss ein, der über
Sprühöffnungen 23 die
zu behandelnde Luft befeuchtet, bevor diese durch die Stirnseite 4 in
das schlauch- bzw. sackförmige
Behältnis 3 aus
luftdurchlässigem
Material eintritt, um dessen Holzteilchenfüllung 12 zu durchströmen.
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Im
Unterschied zu den Ausführungsbeispielen
gemäß den 1 und 2 ist
bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
durch Fortlassen der balgförmigen
Dichtung 6 eine Fixierung des Behältnisses 3 nur mit
Hilfe mehrerer mit axialem Abstand voneinander angeordneter Dichtschläuche 7 als
Halteglieder vorgenommen. Die Nebenleitung 9 ist dabei mit
einem Anschlußstutzen 9a für jeden
der Dichtschläuche 7 versehen.
Dadurch sind vom Außenumfang
des Behältnisses 3 mit
der Innenwand der Rohrleitung 1 mehrere in Strömungsrichtung 10 der
Luft aufeinanderfolgende Ringräume 24 gebildet,
die jeweils von einem Paar der Dichtschläuche 7 abgedichtet
sind. Von jedem dieser Ringräume 24 geht eine
Zweigleitung 25 mit einem einstellbaren Durchsatzbegrenzer 26 ab,
so dass einstellbare Luftmengen der am Außenumfang aus dem Behältnis 3 austretenden
Luft durch die Zweigleitungen 25, die in die Zuführleitung 19 an
der Saugseite des Gebläses 20 einmünden, im
Kreislauf durch das Behältnis 3 mit seiner
Holzteilchenschüttung 12 geführt werden
können.
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Die
an der Stirnseite 5 aus dem Behältnis 3 austretende
Luft wird sodann in der zuvor beschriebenen Weise durch den Feinfilter 14 geleitet.
Im Anschluss an den Feinfilter 14 ist ein Durchflussmesser 26 mit
einem umlaufenden Schaufelrad 27 im Leitungsabschnitt 28 vorgesehen,
der die Durchsatzbegrenzer 26 in den Zweigleitungen 25 in
der Weise steuert, dass bei höherer
Luftdurchsatzanforderung die Durchsatzbegrenzer mehr geschlossen
und bei geringerer Luftabnahme mehr geöffnet werden, wie es an sich
grundsätzlich
bekannt ist.
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Die
Ausführungsform
einer Behandlungsvorrichtung 50 gemäß 5 ist zweistufig
mit einem ersten Behältnis 30 und
einem zweiten Behältnis 31,
jeweils mit einer Bodenschüttung 32 feiner
Holzteilchen als Desinfektionsmaterial, ausgebildet. Die Behältnisse 30 und 31 bestehen
z. B. aus Stahl und sind im wesentlichen allseits geschlossen; sie
besitzen jeweils einen Boden 33, der mit Durchtrittsöffnungen 34 für die zu
behandelnde Luft versehen ist. In die Bodenschüttung 32 des Behältnisses 30 mündet eine Befeuchtungseinrichtung 35 mit
einer oder mehreren Rohrleitungen 36 mit Sprühöffnungen 37 für Wasser ein,
um die Holzteilchenschüttung 32 feucht
zu halten. Ein Luftfeuchtigkeitsmesser ist bei 38 angedeutet,
von dem aus die Befeuchtungseinrichtung 35 gesteuert wird.
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Von
der Oberseite des Behältnisses 30 geht eine
Verbindungsleitung 39 ab, in die ein Gebläse 40 für die Zwangsförderung
der zu behandelnden Luft eingebaut ist. Die Verbindungsleitung 39 führt zum Behältnis 31 und
mündet
in einen Hohlraum 41 unter dessen Boden 33 aus.
Von der Oberseite des Behältnisses 31 geht
eine Verbindungsleitung 42 aus, die in ihrem dem Behältnis 31 zugewandten
Endbereich ein einstellbares Rückschlagventil 43 und
in ihrem dem Behältnis 30 zugewandten
Endbereich ein Umluftgebläuse 44 enthält. Die
Verbindungsleitung 42 mündet
in einen Hohlraum 45 unter dem Boden 33 des Behältnisses 30 aus.
Ferner geht von der Oberseite des Behältnisses 31 über einen
Feinfilter 46 eine Abführleitung 47 ab, über die
saubere, antibakteriell behandelte Luft in ein anschließendes Leitungssystem
abgegeben werden kann.
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Im
Betrieb der Vorrichtung 50 tritt die zu behandelnde Luft
entsprechend dem Richtungspfeil 10 in den Hohlraum 45 ein,
um durch die Durchtrittsöffnungen 34 aufgrund
der ihr durch das Gebläse 40 vermittelten
Zwangsströmung
hindurchzuströmen. Die
durch die Bodenschüttung 12 hindurchströmende Luft
erzeugt eine Verwirbelung der feinen Holzteilchen nach Art eines
Wirbelbettes unter inniger Berührung
bzw. Druckbeaufschlagung der Holzteilchenoberflächen. Es wird hierdurch eine
intensive antibakterielle Behandlung der Luft erzeugt.
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Dieser
Behandlungsvorgang der Luft wiederholt sich bei ihrem Eintreten
in die Holzteilchenschüttung 32 des
unteren Behältnisses 31 entsprechend den
Richtungspfeilen 10, so dass eine besonders intensive Behandlung
erreicht wird. Dabei kann je nach Bedarf die im Behältnis 31 behandelte
Luft in mehr oder weniger großem
Umfang entsprechend der Stellung des Rückschlagventils 43,
gestützt
durch das Umluftgebläse 44,
erneut, d. h. im Kreislauf, durch die Bodenschüttung 32 des Behältnisses 30 geleitet
werden. Gesäuberte,
antibakteriell behandelte Luft tritt in dem durch das Rückschlagventil 43 gesteuerten
Umfang über
den Feinfilter 46 in die Abführleitung 47 aus.
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Über eine
nicht näher
gezeigte, verschließbare Öffnung können die
Schüttungen 32 im
Falle ihrer Erschöpfung
dem jeweiligen Behälter 30, 31 entnommen
und durch neue ersetzt werden.