DE4426572A1

DE4426572A1 - Ventilating closed rooms

Info

Publication number: DE4426572A1
Application number: DE4426572A
Authority: DE
Original assignee: INCEN AG
Current assignee: INCEN AG
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1996-02-01

Abstract

One or more active filter units, dependent upon the pollution of the air, supplies filtered air to one or more passive filters to remove the contamination. Sensors within the enclosed space cause the motor of the active filter (14) to function according to the degree of contamination by dust, fibres, smoke or other gases. The cleansed air is then supplied to the passive filters (15, 16, 17) for extraction and flow of fresh incoming air.

Description

Beschrieben wird ein Verfahren zur Luftreinigung geschlos sener Räume nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.A method for air purification is described sen rooms according to the preamble of claim 1.

Es sind Filterverfahren bekannt, die entweder aus Passiv filtern oder Aktivfiltern bestehen.Filter methods are known, which are either passive filter or active filters.

Dabei besteht ein bekanntes Passivfilterverfahren aus Filtern, die an oder über den Heizkörpern und Ventila tionsöffnungen angebracht werden, wobei die Luft durch das Filtersystem selbst nicht in Bewegung versetzt wird.A known passive filter process consists of Filter on or over the radiators and ventila tion openings are attached, the air through the filter system itself is not set in motion.

Diese Filtersysteme filtern die von den Heizungsvorrich tungen oder Ventilationsanlagen durch Konvektion oder geeignete Belüftungseinrichtungen beförderte Luft an den Eintrittsstellen in den Raum. Nachteilig hierbei ist, daß bei einem Stillstand der Heizung oder Lüftung keine Filterung mehr erfolgt. Die in der Luft enthalte nen Schadstoffe, Staubpartikel, Fasern oder auch Geruchs stoffe oder andere Gase können ungehindert im Raum zirkulieren. Darüber hinaus ist auch bei einem Betrieb der entsprechenden Anlagen die Filterkapazität stark be grenzt.These filter systems filter those from the heating device or convection or ventilation systems suitable ventilation equipment to convey air the entry points into the room. The disadvantage here is that when the heating or ventilation stops no more filtering. That contained in the air pollutants, dust particles, fibers or even smell substances or other gases can freely enter the room circulate. It also operates of the corresponding systems greatly affect the filter capacity borders.

Besonders durch Zugluft eingebrachte Schadstoffe, die z. B. beim Öffnen von Türen oder Fenstern ungehindert mit dem eintretenden Luftstrom in den Raum gelangen, können nur unbefriedigend aus der Raumluft gefiltert werden. Especially pollutants introduced by drafts, which e.g. B. unimpeded when opening doors or windows get into the room with the incoming air flow, can only be unsatisfactorily filtered from the room air will.

Eine Aktivfilteranordnung, bei der die Luft im Raum zwangsweise umgewälzt und danach durch einen Filter geleitet wird, kann zwar eine zuverlässige niedrige Schadstoffkonzentration in der Raumluft bewirken, führt aber wegen der Zwangsumwälzung zu einem erhöhten Energie aufwand und zu einem erhöhten Geräuschpegel im Raum.An active filter arrangement in which the air in the room forced circulation and then through a filter is routed can be a reliable low Cause pollutant concentration in the room air leads but because of the forced circulation to an increased energy effort and to an increased noise level in the room.

Unter einem Passivfilter wird hier ein Filter verstanden, der ohne Zufuhr von Fremdenergie aufgrund der im Raum herrschenden Konvektion von der Raumluft durchströmt wird. Ein Aktivfilter im Sinn der Erfindung wird demgegenüber mit Fremdenergie versorgt, die die Luft einer Zwangskon vektion unterwirft.A passive filter is understood here to mean a filter the one with no external energy supply due to the in the room prevailing convection is flowed through by the room air. An active filter in the sense of the invention is in contrast supplied with external energy, which the air of a forced Kon vection subjects.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Filterverfahren bereit zu stellen, das mit geringen Betriebskosten und geringer Geräuschentfaltung eine wesentliche Verbesserung der Luftqualität bewirkt.The object of the present invention is therefore a To provide filtering methods with low Operating costs and low noise levels significantly improves air quality.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the technical Teaching of the characterizing part of claim 1 solved.

Dabei ist wesentlich, daß Passivfilter vorhanden sind, die von Aktivfiltern unterstützt werden. Die Aktivfilter arbeiten dabei nur zeitweise und werden in Abhängigkeit von der Luftverschmutzung der Raumluft geregelt.It is essential that passive filters are available which are supported by active filters. The active filter work only temporarily and become dependent regulated by indoor air pollution.

Unter Luftverschmutzung wird hierbei jegliche unerwünsch te Belastung der Raumluft verstanden, also z. B. mit Staubpartikeln, verschiedenen Fasern, Geruchsstoff oder Fremdgas.Air pollution will make any undesirable Understand te pollution of the indoor air, e.g. B. with Dust particles, various fibers, odorant or extraneous gas.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Filterverfahrens ist, daß der oder die Aktivfilter jetzt bei einem vorgegebenen Grenzwert der Luftverschmutzung anlau fen. Solange also die Luftverschmutzung unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes bleibt, genügt die Luftreini gung durch die Passivfilter. Dabei ist es nicht zwin gend erforderlich, daß die entsprechenden Heizungs- und Ventilationseinrichtungen in Betrieb sind, sondern solange die Schadstoffkonzentration unterhalb des vor gegebenen Grenzwertes bleibt, spricht der Aktivfilter nicht an. Damit wird nur dann eine Zwangsumwälzung der Luft mit dem entsprechenden Energieverbrauch und der Geräuschentwicklung herbeigeführt, wenn die Fil terung durch die Passivfilter zur Luftreinigung nicht mehr ausreicht.An advantage of the filter method according to the invention is that the active filter or filters is now at one predetermined limit of air pollution fen. So long as the air pollution below the air purity is sufficient passive filters. It is not inevitable necessary that the corresponding heating and ventilation devices are in operation, but as long as the pollutant concentration below the previous the active filter speaks not at. This will only result in forced circulation the air with the corresponding energy consumption and caused the noise when the Fil Passive filters for air cleaning do not more is enough.

Erst nachdem die Schadstoffkonzentration über den Grenz wert angestiegen ist, z. B. durch Einströmen von Fremd luft durch eine geöffnete Tür, wird der Aktivfilter in Betrieb gesetzt und filtert so die in der Luft ent haltenen Schadstoffe aus.Only after the pollutant concentration exceeds the limit value has risen, e.g. B. by inflow of foreign air through an open door, the active filter put into operation and filters the air enduring pollutants.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Grenzwert für das Ansprechen der Aktivfilter vom Benutzer vorgegeben werden kann. Diese Voreinstellung kann entweder manuell oder automatisch in Abhängigkeit von verschiedenen Randbedingungen erfolgen.In a further development of the invention, that the limit for the response of the active filter from User can be specified. This default can be either manual or automatic depending of different boundary conditions.

Dabei ist ein Sensor vorgesehen, der die Luftverschmut zung der Raumluft mißt, den gemessenen Wert an einen Regler weitergibt, in dem der gemessene Wert mit dem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und danach, je nach Ergebnis, der Motor über eines oder mehrere eventuell zwischengeschaltete Leistungsteile ange steuert wird.A sensor is provided to detect air pollution of the room air measures the measured value to one Controller passes on in which the measured value with the predetermined limit value is compared and then depending on the result, the engine over one or more possibly interposed power units is controlled.

Dabei ist vorgesehen, daß der Aktivfilter mit einer stufenlosen Regelung versehen ist. Es gibt also nicht nur eine Ein-Aus-Stellung, sondern der Filtereffekt für Aktivfilter kann direkt in Abhängigkeit der Schad stoffkonzentration in der Luft angesteuert werden.It is provided that the active filter with a stepless regulation is provided. So there is not just an on-off position, but the filter effect for active filters can directly depend on the damage concentration in the air can be controlled.

Dabei kann der Sensor entweder in der Nähe des Aktiv filters, gegebenenfalls sogar im angesaugten Luftstrom vorgesehen sein oder an anderen, schadstoffträchtigen Stellen. So kann z. B. ein Filter direkt in der Nähe von Türen oder Fenster installiert werden, um das Eintreten von Schadstoffen direkt in der Raumgrenze zu erfassen.The sensor can either be close to the active filters, possibly even in the intake air flow be provided or on other pollutants Put. So z. B. a filter close to Doors or windows are installed to prevent entry of pollutants directly in the room boundary.

Danach wird dann der Aktivfilter entsprechend angesteu ert, so daß die eingetretenen Schadstoffe schnell wieder aus der Raumluft entfernt werden, bevor sie sich im gesamten Raum verteilen können. Der Aktivfilter selbst kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und in der Raummitte, an verschiedenen, strömungsgünstig im Raum angeordneten Punkten oder direkt neben den Eintritts öffnungen für Fremdluft, die entsprechend mit Schadstof fen beladen ist, vorgesehen sein.Then the active filter is activated accordingly ert, so that the entered pollutants quickly again be removed from the room air before it can distribute entire space. The active filter itself can be formed in one or more parts and in the Center of the room, at different, aerodynamically favorable in the room arranged points or right next to the entrance openings for external air, which are correspondingly contaminated fen is loaded, be provided.

Es ist ebenfalls vorgesehen, die Steuerungsautomatik des Aktivfilters lernfähig zu gestalten. Falls z. B. stets zur gleichen Zeit z. B. wegen der Mittagspause, Fremdluft mit entsprechenden Schadstoffen in den Raum eintritt, kann die Regelungsautomatik dies lernen und bereits vor dem Eintritt der Schadstoffe in den Raum eine Luftumwälzung vorsehen, um das Schadstoffniveau unter die vorgesehenen Grenze zu drücken. Sobald die Schadstoffe zusammen mit der Fremdluft in den Raum eintreten, erhöht sich zwar die Schadstoffkonzentration, überschreitet aber den vorgege benen Grenzwert nicht oder nur geringfügig. Durch einen weiteren Betrieb des Aktivfilters wird sodann die Schadstoffkonzentration wieder deutlich unter den vorge sehenen Grenzwert zurückgeführt. Bei einer derartigen Regelung des Aktivfilters werden zu Stoßzeiten auftreten de Belastungsspitzen vermieden, die Geräuschentwicklung insgesamt minimiert, und nur geringe Luftgeschwindigkeiten im Raum erzielt. Dies führt zu einem subjektiv deutlich höheren Behaglichkeitsgefühl der im Raum befindlichen Personen.There is also provision for the automatic control system to design the active filter to be adaptable. If e.g. B. always at the same time z. B. because of the lunch break, outside air enters the room with appropriate pollutants the automatic control learn this and already before Air pollution occurs when the pollutants enter the room provide to keep the pollutant level below the intended Push limit. Once the pollutants along with the External air entering the room increases the Pollutant concentration, but exceeds the previous one limit or not at all. Through a further operation of the active filter is then the Pollutant concentration again significantly below the pre seen limit. With such a Regulation of the active filter will occur at peak times de Avoided peak loads, the noise minimized overall, and only low air speeds achieved in space. This leads to a subjectively clear greater comfort in those in the room People.

Es ist vorgesehen, daß die Regelung des Motors, der die Luft für den Aktivfilters umsetzt mittels einer Drehzahlregelung erfolgt. Diese Regelung ist einfach zu realisieren. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, durch eine entsprechende Querschnittsänderung der Luftansaugstutzen des Aktivfilters eine Regelung des angesaugten Luftvolumens zu erreichen.It is envisaged that the regulation of the engine, the the air for the active filter is converted using a Speed control takes place. This arrangement is simple to realize. Of course it is too possible by changing the cross-section accordingly the air intake of the active filter regulates the to reach the intake air volume.

Es wird bevorzugt, wenn der Sensor mit dem Aktivfilter und den zugehörigen Regelungseinheiten über eine elek trische Leitung verbunden ist, um die Störanfälligkeit des Systems insgesamt gering zu halten. Sobald aber größere Entfernungen zwischen dem Sensor und der Re gelungseinheit liegen oder zu einer Regelungseinheit mehrere Sensoren und mehrere Motoren gehören, kann durchaus auch eine drahtlose Übertragung des gemessenen Signals bzw. der Ansteuerungssignale für den Motor erfolgen.It is preferred if the sensor with the active filter and the associated control units via an elec trical line is connected to the susceptibility to interference of the system as a whole. But as soon as larger distances between the sensor and the Re control unit or to a control unit may include multiple sensors and multiple motors also a wireless transmission of the measured Signals or the control signals for the motor respectively.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie ein zeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.The subject of the present invention arises not only from the subject of the individual Claims, but also from the combination of individual claims among themselves. All in the Disclosed information and characteristics will be documents claimed as essential to the invention, insofar as it is a individually or in combination compared to the prior art are new.

Im folgenden wird der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von lediglich einem Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungs wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.The following is the use of the invention Procedure based on only one execution route illustrative drawings explained in more detail. Go here from the drawings and their description further fiction essential features and advantages of the invention.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1-3 Verschiedene Phasen der Luftverschmutzung in einem Raum in schematischer Darstellung Fig. 1-3 Different phases of air pollution in a room in a schematic representation

Fig. 4 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Filter verfahrens ohne Regelung auf die Raumluft, Fig. 4 shows the operation of the filter according to the invention process without control of the room air,

Fig. 5 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Filter verfahrens mit Regelung auf die Raumluft, Fig. 5, the operation of the filter according to the invention process, with control to the room air

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Regelkreises. Fig. 6 is a schematic representation of the control loop.

Die Fig. 1-3 zeigen verschiedene Phasen der Luftver schmutzung. Fig. 1 zeigt einen relativ stark verschmutz ten Raum. Deutlich ist hierbei der Wirkungskreis des Aktivfilters 14 zu erkennen, der weiß dargestellt ist. Auch um die Passivfilter 16, 17 bildet sich ein Bereich geringerer Luftverschmutzung, der hier grau dargestellt ist. Dabei wird die Luft in Pfeilrichtung 18 (schwarz dargestellt) von den Filtern 14-17 aufgenommen, wobei die Luft vom Aktivfilter 14 angesaugt wird und bei den Passivfiltern 15-17, aufgrund der im Raum vor handenen Zirkulation, selbständig in den Filter ein tritt. Figs. 1-3 show various stages of Luftver pollution. Fig. 1 shows a relatively heavily polluted room. The sphere of action of the active filter 14 , which is shown in white, can be clearly seen here. An area of lower air pollution is also formed around the passive filters 16 , 17 , which is shown here in gray. The air in the direction of arrow 18 (shown in black) is absorbed by the filters 14-17 , the air being sucked in by the active filter 14 and in the passive filters 15-17 , due to the circulation in the room, automatically entering the filter.

Nach der Filterung wird die Luft in Pfeilrichtung 19 (weiß dargestellt) gereinigt wieder ausgestoßen. After filtering, the air is expelled again in the direction of arrow 19 (shown in white).

In Fig. 2 ist nach einer ersten Zeit die Verteilung der Luftverschmutzung dargestellt. Es ist deutlich erkennbar, daß bereits große Teile des Raumes vom Luftreinigungsprozeß erfaßt worden sind und eine ge ringere Verschmutzung (grau dargestellt) in einem re lativ kleinen Raumbereich vorliegt.In Fig. 2 after a first time, the distribution of the air contamination is shown. It can be clearly seen that large parts of the room have already been captured by the air purification process and there is less pollution (shown in gray) in a relatively small area.

Fig. 3 zeigt die Endphase des Luftreinigungsprozesses. Hier sind bereits alle Bereiche des Raumes erfaßt. Fig. 3 shows the final stage of the air purification process. All areas of the room are already covered here.

Aus den Fig. 1-3 wir deutlich, daß eine zuverlässige Reinigung des gesamten Raumvolumens durch die Kombination der Passivfilter mit den Aktivfiltern erreicht wird.From Figs. 1-3 we clearly see that a reliable cleaning of the entire room volume is achieved by the combination of the passive filter with the active filter.

Die Fig. 4, 5 zeigen mehrere Kurven der Schadstoffkonzen tration der Raumluft in einem Schadstoff-Zeit-Diagramm. Auf der horizontalen Achse ist dabei die Zeit t in Stunden von 0-24 Stunden aufgetragen. Auf der verti kalen Achse ist die Schadstoffkonzentration C_N aufgetra gen. FIGS. 4, 5 show a number of curves of the pollutant concen tration of the room air in a pollutant-time diagram. The time t is plotted on the horizontal axis in hours from 0-24 hours. The pollutant concentration C _{N is} plotted on the vertical axis.

Fig. 4 zeigt den Eintritt eines ungeregelten Aktivfil ters. Dabei gibt Kurve 1 die Schadstoffkonzentration in der Raumluft ohne Filtration wieder. Kurve 2 zeigt den Verlauf der Schadstoffkonzentration über der Zeit mit Verwendung eines Passivfilters. Fig. 4 shows the entry of an unregulated Aktivfil age. Curve 1 shows the pollutant concentration in the room air without filtration. Curve 2 shows the course of the pollutant concentration over time using a passive filter.

Es ist deutlich erkennbar, daß die vorgegebene Grenz wertkurve 7, die in dieser vereinfachten Darstellung als Gerade ausgebildet ist, deutlich zu den Hauptbe lastungszeiten überschritten wird.It can be clearly seen that the predetermined limit value curve 7 , which is designed as a straight line in this simplified illustration, is clearly exceeded during the main loading times.

Der Passivfilter kann also die Luftverschmutzung nicht bewältigen. So the passive filter cannot do air pollution deal with.

Durch die Verwendung eines ungeregelten Aktivfilters wird die Schadstoffkonzentration beträchtlich abgesenkt, auf einen Wert, der weit unter dem Grenzwert liegt. Dadurch wird bereits eine sehr niedrige Schadstoff konzentration erreicht (Kurve 3).By using an unregulated active filter, the concentration of pollutants is reduced considerably, to a value that is far below the limit value. As a result, a very low concentration of pollutants is already achieved (curve 3 ).

Fig. 5 zeigt eine Schadstoffkurve, die gegenüber dem ungeregelten Aktivfilter bereits wesentlich verbessert ist. Hier wird ein geregelter Aktivfilter verwendet, der lediglich zu Spitzenbelastungszeiten anspricht. Die entstehende Kurve der Schadstoffkonzentration 4 bei Verwendung des geregelten Aktivfilters liegt sehr dicht am vorherigen Grenzwert. Außerdem wird der Aktiv filter nur gezielt zu bestimmten Zeiten in Abhängigkeit von der Luft Schadstoffkonzentration betrieben. Die Kurven 5, 6 zeigen die entsprechende Motorleistung des Aktivfilters. Dabei wird deutlich, daß nur zu be stimmten, relativ kurzen Zeiten der Einsatz des Aktiv filters überhaupt nötig ist, um den Schadstoffgrenzwert zu unterschreiten. Dadurch wird einerseits Energie ge spart, andererseits reduziert sich der im Raum stehen de Geräuschpegel und die Luftgeschwindigkeit im Raum wird insgesamt verringert. Fig. 5 shows a pollutant curve, which is already significantly improved compared to the unregulated active filter. A regulated active filter is used here, which only responds at peak load times. The resulting curve of the pollutant concentration 4 when using the regulated active filter is very close to the previous limit value. In addition, the active filter is only operated at specific times depending on the air pollutant concentration. Curves 5 , 6 show the corresponding motor power of the active filter. It becomes clear that the use of the active filter is only necessary at certain, relatively short times in order to fall below the pollutant limit. On the one hand, this saves energy, on the other hand the noise level in the room is reduced and the air speed in the room is reduced overall.

Fig. 6 zeigt ein mögliches Regelverfahren. Über einen Sensor 8 wird die Schadstoffkonzentration der Raumluft gemessen und mit einem Regler 10 weitergeleitet. Dieser Regler 10 vergleicht den gemessenen Wert des Sensors 8 mit dem vorgegebenen Grenzwert 9 und steuert eine oder mehrere Leistungsteile 11 an. Diese Leistungs teile wirken auf den Motor 12, der anschließend Luft strömungen 13 erzeugt. Fig. 6 shows a possible control methods. The pollutant concentration of the room air is measured via a sensor 8 and passed on with a controller 10 . This controller 10 compares the measured value of the sensor 8 with the predetermined limit value 9 and controls one or more power units 11 . These power parts act on the engine 12 , which then generates air flows 13 .

Der Sensor 8 kann entweder in den erzeugten Luftströ mungen 13 angeordnet sein oder an anderen Stellen. Dabei ist nicht nur ein direkter Vergleich Sollwert- Istwert möglich, sondern selbstverständlich sind alle bekannten Regelungsverfahren, wie z. B. PID, PT 1 oder andere Regelungsverfahren geeignet.The sensor 8 can either be arranged in the generated air flows 13 or at other points. Not only is a direct comparison of the setpoint / actual value possible, but of course all known control methods, such as B. PID, PT 1 or other control methods suitable.

Mit dem erfindungsgemäßen Filterverfahren ist es möglich, zuverlässig einen vorgegebenen Grenzwert der Schadstoff konzentration in der Raumluft bei geringem Energiever brauch und geringer Geräuschbelastung zu erreichen.With the filter method according to the invention it is possible reliably a predetermined limit of the pollutant concentration in the room air with low energy consumption consumption and low noise levels.

BezugszeichenlisteReference list

1 Schadstoffkonzentration ohne Filtration
2 Schadstoffkonzentration mit Passivfilter
3 Schadstoffkonzentration ungeregelten Aktivfilter
4 Schadstoffkonzentration geregelter Aktivfilter
5 Motorleistungskurve des Aktivfilters
6 Motorleistungskurve des Aktivfilters
7 Grenzwertkurve
8 Sensor
9 Grenzwert
10 Regler
11 Leistungsteil
12 Motor
13 Luftströmung
14 Aktivfilter
15 Passivfilter
16 Passivfilter
17 Passivfilter
18 Pfeilrichtung (schwarz)
19 Pfeilrichtung (weiß) 1 pollutant concentration without filtration
2 Pollutant concentration with a passive filter
3 Pollution concentration of unregulated active filter
4 Pollutant concentration of regulated active filters
5 Motor performance curve of the active filter
6 Motor performance curve of the active filter
7 limit curve
8 sensor
9 limit
10 controllers
11 power section
12 engine
13 air flow
14 active filters
15 passive filters
16 passive filters
17 passive filter
18 arrow direction (black)
19 arrow direction (white)

Claims

1. A method for air purification of closed rooms by means of filters, one or more passive filters being provided, characterized in that the filtering of the room air by means of passive filters is supported by one or more active filters, the pollution of the air is automatically detected and that the active filter or filters Dependency on the pollution levels are regulated.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the measurement of the Air pollution directly on the one or the used active filters or spatially from these is carried out separately.

3. The method according to any one of claims 1-2, characterized in that the limit for the response of the active filter ent neither manually or automatically or as a combination of the two input methods is specified.

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the control of the drive motor or the the active filter is speed controlled.

5. The method according to any one of claims 2-4, characterized in that the comparison between that measured by the sensor Actual value and the specified limit as setpoint Actual value comparison, as PID control or in similar Way is made.