DE60121339T2

DE60121339T2 - Verfahren und vorrichtung zur verbessung der luftqualität in einem gebäude

Info

Publication number: DE60121339T2
Application number: DE60121339T
Authority: DE
Inventors: Günter Rahn; Ilse A. Tsim Sha Tsui Kowloon Massenbauer-Strafe; Brian M. C. Tsim Sha Tsui Kowloon Neirynck; Jürgen F.G. Tsim Sha Tsui Kowloon Strafe
Original assignee: Massenbauer-Strafe Ilse A Kowloon; Neirynck Brian Mc Kowloon; Strafe Juergen Fg Kowloon
Current assignee: Massenbauer-Strafe Ilse A Kowloon; Neirynck Brian Mc Kowloon; Strafe Juergen Fg Kowloon
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: CN1396839A; ATE332181T1; AU2001278643A1; KR20020073330A; WO2002012796A3; DE60121339D1; JP2004505759A; KR100842442B1; EP1307276B1; HK1061369A1; EP1307276A2; WO2002012796A2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem Gebäude, und insbesondere in einem Gebäude mit mehreren Räumen mit einem Luftzirkulationssystem. Die Erfindung kann aber auch in einem einzelnen Raum eines Gebäudes oder in einem Fahrzeug wie z.B. einem Flugzeug, Zug, Bus oder Auto zur Anwendung kommen.
Hintergrund der Erfindung
In den meisten urbanen Umgebungen hat die in der allgemeinen Atmosphäre verfügbare Luft eine sich verschlechternde Qualität. Diese Verringerung an Luftqualität wiederholt sich in Gebäuden und sie kann in einigen Fällen sogar noch schlechter sein. Das Rauchen in einem geschlossenen Gebäude ist schädlich, und zwar nicht nur hinsichtlich des passiven Rauchen, sondern auch bezüglich der Verminderung des Sauerstoffsgehaltes und bezüglich allgemeiner Verunreinigungen, die neben Nikotin und Teer in die Luft abgegeben werden.
Die Verminderung an Luftqualität ist nicht nur auf die Verminderung des Sauerstoffgehalts, sondern auch auf eine entsprechende Zunahme der Anzahl von möglicherweise schädlichen Bestandteilen und Schadstoffen zurückzuführen. Diese umfassen einen Anstieg von schwebenden Partikeln, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, Bakterien, Formaldehyd, vollständig flüchtigen organischen Verbindungen (TVOCs), Radon und organische Geruch verursachende Verbindungen.
Gesundheitsprobleme, die mit einem längeren Ausgesetztsein bei schlechter Luftqualität in Beziehung stehen, sind umfangreich dokumentiert. Außerdem kann die schlechte Luftqualität einen direkten Einfluss auf die Produktivität einer Arbeitskraft haben, indem sie zu Müdigkeit führt. Dies kann sich bei einem Aufenthalt in schlechter Luft sehr schnell einstellen.
Herkömmliche Ausgestaltungen zur Veränderung der Atmosphäre in einem Gebäude verwenden die Klimatisierung zur Temperatursteuerung. Obwohl Klimaanlagen-Einheiten mit etwas Filterung versehen sein können, sind diese Filter allgemein ein nachträglicher Einfall, um lediglich zu verhindern, dass große Partikel durch das Klimaanlagen-System gelangen. Unabhängig davon sind diese Filter allgemein statische Filter in jedem der Lufteingänge und Luftausgänge im ganzen Gebäude und verstopfen sehr schnell durch partikuläre Substanzen. Deshalb ist eine regelmäßige Wartung erforderlich, wobei die Filter gereinigt und ausgetauscht werden müssen. Wenn dies nicht geschieht, dann können diese Filter sehr schnell zu Brutstätten für schädliche Organismen werden, anstatt zur Verbesserung der Luftqualität beizutragen.
Allgemein neigen Klimaanlagen dazu, die Schadstoffe durch das Gebäude zu zirkulieren, statt sie tatsächlich zu entfernen. Derartige Folgen führen zum Syndrom krank machender Gebäude oder zu Krankheiten, die mit Gebäuden in Verbindung stehen und die mit der Zeit beständige schlechter werden.
Es ist bereits bekannt, die Luftqualität teilweise dadurch zu bessern, dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre erhöht wird. Solche Techniken werden bereits in einigen Gebäuden verwendet, wie beispielsweise in Kasinos, um den Besuchern ein erfrischendes Gefühl zu vermitteln und um sie zu ermuntern, länger zu bleiben, als sie beabsichtigt haben. Jedoch führen solche Systeme allgemein dem Luftstrom zusätzlich Sauerstoff zu und stoßen Luft aus dem Gebäude in die Umgebung aus. Sie tragen nicht dazu bei, die Luft in dem Gebäude zu behandeln oder spezielle Probleme von Verunreinigungen anzugehen.
Bei einer anderen Vorrichtung wird versucht, die Luftqualität lediglich in einer gesteuerten und genau lokalisierten Umgebung mit Hilfe von Einrichtungen wie Sauerstoff-Ventilatoren zu verbessern. Solche Gebläse sind mit Gesichtsmasken oder ähnlichem versehen, um die Luftqualität für einen einzelnen Benutzer zu verbessern. Jedoch sind solche Gebläse allgemein nicht geeignet oder dazu ausgestaltet, um in einer größeren Umgebung verwendet zu werden.
Obwohl es Verfahren zur Bereitstellung künstlicher Raumumgebungen gibt, ist die Herstellung und Kontrolle physiologischer Raumumgebungen nur teilweise gelöst worden. Um in geschlossenen Räumen eine Raumumgebung zu erzeugen, die biologisch und physiologisch zu einem bestimmten Umfang tragbar ist, erfordert großen technischen Aufwand und ist nur erfolgreich, da die Komplexität der Atmosphäre auf ein paar Parameter „reduziert" wird, die technisch implementiert werden können. Hinzu kommen noch Parameter, die zusätzlich in Räumen entstehen. Dies sind im Wesentlichen Emissionen von Gasen von technischer Ausrüstung und elektrischer und elektromagnetischer Felder, die nicht kalkulierbar sind, aber am besten unter dem Begriff „Elektrosmog" zusammengefasst werden können und deren Wirkungsweise auf den menschlichen Organismus wir gerade erst zu realisieren beginnen. Die Parameter, die durch die meisten Klimaanlagen-Systeme reguliert werden können, sind Feuchtigkeit, Temperatur, Staubgehalt und Luftgeschwindigkeit.
Andere Parameter können durch Klimaanlagen-Systeme nur mit großer Schwierigkeit oder eben überhaupt nicht reguliert werden. Diese können die Zusammensetzung der Luft (meist abhängig vom Einlasspunkt) und die regionale Atmosphäre (insbesondere in Großstädten) umfassen.
Hygiene stellt ein großes Problem bei Klimaanlagen dar. Aufgrund der optimalen Bedingungen innerhalb des Rohrsystems (Dampf und warme Luft, Filter) ist hier eine optimale Umgebung für Pilze und Bakterien gegeben. Ansiedlungen von Legionella pneumophilia sind als Auslöser der Legionärskrankheit bekannt, einer schweren Entzündung der Lungen mit einer hohen Sterblichkeitsrate unter den älteren und jenen mit einem geschwächten Immunsystem. Was mehr Probleme verursacht, sind Ansiedlungen von Pilzen aus der Gruppe Aspergillus, Penicillium und Stachobotrys. Eingeatmete Pilzsporen führen zur Manifestierung von allergischer Alveolitis (oder Klimaanlagenlunge, wie sie auch genannt wird, eine Berufskrankheit unter Klimaanlageningenieuren), zu Änderungen in heimischen Haushalten in den Immunoglobulinen 1 gE und 1 gM oder bei Menschen mit schlechten Immunsystemen auch zu einer schweren Lungenentzündung. Ein regelmäßiger Austausch der Filter und ein Reinigen der Rohrinstallationen kann gegen dieses Problem ankämpfen, aber nie eliminieren.
Ein weiteres Problem mit Klimaanlagen ist das Problem der Vorbereitung der eingezogenen Luft mit dem Effekt, dass schädliche Chemikalien aus der Luft (z.B. Aldehyd) eingefangen und in den Filtern angereichert werden und damit dem Ventilationssystem in deutlich höheren Konzentration zugeführt werden. So konnten 1993 Rumel et al von der Universität Sao Paolo (Department of Epidemiology) eine statistisch signifikante Verbindung zwischen Myocardinfarkte, der Kohlenmonoxydbelastung und einer höheren Umgebungstemperatur nachweisen, eine Verbindung, die wohl auch für künstliche Raumumgebungen in Ballungsräumen mit hohen Kohlenmonoxydbelastungen von Bedeutung ist.
Das größte Problem bei klimatisierten Räumen ist jedoch unzweifelhaft die Monotonie der künstlichen Raumumgebung und der Zusatz von nicht-physiologischen Substanzen, aber auch der Zusatz von physiologischen Emissionen der Menschen, die dort arbeiten. Es ist bekannt, dass eine Person ungefähr 2000 chemisch definierte Substanzen durch die Haut abgibt. Die Ausdünstung durch die Haut beträgt während normaler körperlicher Aktivität und bei Raumtemperatur ungefähr 1 bis 1,5 Liter pro Tag. Diese Substanzen müssen kontinuierlich durch ein effizientes Entlüftungssystem entfernt werden. Unglücklicherweise hat es keine Studien zu diesem Thema gegeben. Es ist jedoch anzunehmen, dass z.B. in Großraumbüros enorm hohe Konzentrationen dieser Emissionen vorhanden sind. Diese Substanzen werden durch bestimmte Rezeptoren in der Nase detektiert und unbewusst verarbeitet. Da Substanzen wie Östrogen, Testosteron und so genannte Pheromone sich unter diesen befinden, kann man sich leicht vorstellen, dass Verhaltensmuster wie Aggression, „Territorialitäts"-Ansprüche und sexuelles Werben auf eine ungesteuerte Art und Weise verborgen werden oder offen ausbrechen. Die Stimmung in einem Büro kann auch sehr signifikant dadurch bestimmt werden, ohne das sich irgendjemand im Raum dessen bewusst ist. Auf der anderen Seite jedoch leiden die bewussten Fähigkeiten dann darunter wie Disziplin, Konzentration, Kreativität, Entscheidungsfähigkeit. Die Aufgabe einer Klimaanlage sollte daher sein, dieses Spektrum aufzuzeichnen und auch „sauberere Luft" zu schaffen.
Unter Stress werden deutlich höhere „Stresssubstanzen" abgegeben als in einer gelockerteren Atmosphäre.
Eine weitere Aufgabe von Klimaanlagen sollte sein, sich darum zu kümmern, dass keine Belastung der Luft mit Erregern stattfindet, was nur indirekt gelöst werden kann, wenn die Luft nicht steril sein soll.
Die oben beschriebenen Faktoren und ihre Effekte werden heute unter einem speziellen medizinischen Begriff zusammengefasst (Syndrom krank machender Gebäude (SBS)) Dieser Begriff bringt Störungen auf psychosomatischem, körperlichen Gebiet in ein komplexes klinisches Bild, das nur während der Arbeit in einer künstlichen Raumumgebung auftritt und verschwindet, wenn dieselbe Umgebung verlassen wird. Es ist in Betracht zu ziehen, dass nach chronischem Ausgesetztsein es absolut möglich ist, dass Schäden den Körper beeinträchtigen, die dann unabhängig werden, nachdem die künstliche Raumumgebung verlassen wird und die zu chronischer Krankheit und selbst zu andauernder Invalidität führen können. Damit wird auch sehr deutlich, dass aus medizinischen, sozio-medizinischen und wirtschaftlichen Gründen Präventivmassnahmen zur Vermeidung von SBS dringend erforderlich sind und dass bestehende Lösungen nicht ausreichend sein.
Gegenstand der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, um die Luftqualität in einem Gebäude zu verbessern, wobei die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden, indem in einem Raum oder über das Luftzirkulationssystem in einem gesamten Gebäude oder in einem anderen geschlossenen Raum wie einem Fahrzeug der für Menschen nutzbare Sauerstoffgehalt erhöht und der Prozentsatz an schädlichen Bestandteilen und Schadstoffen vermindert wird. Es ist zumindest eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, der Öffentlichkeit eine zweckmäßige Auswahl zu überlassen.
Zusammenfassung der Erfindung
Folglich betrifft die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt allgemein ein Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum mit den Schritten:

– Ansaugen von Luft aus dem Inneren des geschlossenen Raumes;
– Leiten der abgezogenen Luft durch einen ersten Filter, um wenigstens einige Partikel zu entfernen;
– Leiten und Zurückhalten gefilterter Luft in zumindest ein erstes Molekularsieb, das Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierendes Material enthält;
– Ermöglichen, dass Luft mit größerem nutzbaren Sauerstoffgehalt aus dem Molekularsieb abgezogen und zu einem Auslass in dem geschlossenen Raum geleitet wird; und
– Auswaschen des Molekularsiebs, um zumindest einen Teil des Stickstoffs und anderer Gase aus dem Molekularsieb zu entfernen, während Kohlenstoff aus kohlenstoffhaltigen Gasen eingebunden oder eingesperrt bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass
– wenigstens ein Teil des Stickstoffes und anderer Gase die bei der Beseitigung von Kohlenstoff entstehen, aus dem Molekularsieb gespült und zurückgeführt und mit der Luft mit höherem nutzbaren Sauerstoffgehalt kombiniert wird.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Bereitstellen von zumindest zwei Molekularsieben, die abwechselnd betrieben werden, so dass zumindest ein Molekularsieb in Betrieb ist, während ein erstes Molekularsieb gespült wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Verwendung von drei Molekularsieben, so dass dann, wenn eines davon gefüllt wird, in einem weiteren für einen gewissen Zeitraum angesaugte Luft verbleibt und ein drittes ausgewaschen wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Ansaugen der Luft aus einem Luftzirkulationssystem in einem Gebäude und das Rückführen der Luft mit höherem nutzbaren Sauerstoffgehalt und verringerten Schadstoffen in das Zirkulationssystem.
Alternativ umfasst das Verfahren das Bereitstellen von einer freistehenden Einheit in einem Raum des Gebäudes mit einem Lufteinlass, einem Auslass für Luft mit höherem nutzbaren Sauerstoffgehalt und verringerten Schadstoffen, wobei die Absaugvorrichtungen alle in der gleichen Einheit in dem geschlossenen Raum vorgesehen sind.
Vorzugsweise umfasst dieses Verfahren ein Verringern von Schadstoffen oder schädlichen Bestandteilen einschließlich schwebenden Partikeln, Kohlendioxid, Kohlenmono xid, Stickstoffdioxid, Bakterien, Formaldehyd, vollständig flüchtigen organischen Verbindungen, Radon und organischem Geruch.
Demgemäß kann gesagt werden, dass die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt im weitesten Sinne in einer Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum besteht, mit

– einem Lufteinlass, um Luft aus dem geschlossenen Raum abzuziehen,
– wenigstens einem ersten Filter, um wenigstens einige Partikel zu entfernen;
– zumindest einem ersten Molekularsieb, das Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierendes Material enthält, um die gefilterte Luft aufzunehmen und in Kontakt mit dem Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierenden Material zurückzuhalten;
– einem Auslass aus dem Molekularsieb für Luft mit höherem nutzbaren Sauerstoffgehalt und verringerten Schadstoffen, die abgesaugt und in den geschlossenen Raum zurückgeleitet wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner aufweist:
– Mittel zum Spülen des Molekularsiebes kombiniert mit einem Entlüftungsauslass in den geschlossenen Raum.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine freistehend Einheit mit einem Lufteinlass, einem Auslass für Luft mit höherem nutzbaren Sauerstoffgehalt und einer Entlüftung, aller innerhalb einer Raumumgebung.
Alternativ weist die Vorrichtung eine Einheit auf, die mit einem Luftzirkulationssystem in einem Gebäude oder geschlossenen Raum verbunden oder verbindbar ist, um Luft in dem gesamten Gebäude oder geschlossenen Raum zu behandeln.
Vorzugsweise werden die Molekularsiebe bei einem Druck betrieben, der größer als der atmosphärische Druck ist.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung zumindest drei Molekularsiebe auf, so dass ein Molekularsieb Luft ansaugen kann, während ein weiteres Molekularsieb eine zuvor angesaugte Menge an Luft zurückhält und ein drittes Molekularsieb ausgewaschen wird, das seinen Betriebszyklus beendet hat.
Vorzugsweise reduziert die Vorrichtung Schadstoffe einschließlich schwebende Partikel, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, Bakterien, Formaldehyd, vollständig flüchtige organische Verbindungen, Radon und organische Geruch verursachende Verbindungen.
Weitere Aspekte dieser Erfindung werden für den Fachmann beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung offensichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zeigt, die einen Teil von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet;
2 grafische Ergebnisse nach einem Testbetrieb von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung angibt, in denen die Gesamtmenge an schwebenden Partikeln, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid über der Zeit dargestellt ist;
3 grafische Ergebnisse der Level an Stickstoffdioxid in demselben Test wie in 2 zeigt;
4 eine weitere grafische Darstellung von Ergebnissen eines weiteren Tests zeigt, in der die Ergebnisse für Kohlendioxid und Kohlenmonoxid dargestellt sind;
5 grafische Ergebnisse von den in der 4 angegebenen Tests bezüglich schwebender Partikel und Stickstoffdioxid zeigt; und
6 eine schematische Darstellung einer möglichen Positionierung einer Vorrichtung in einem Luftzirkulationssystem eines Gebäudes zeigt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem Gebäude oder einem anderen geschlossenen Raum einschließlich Transportfahrzeuge wie Flugzeuge, Züge usw. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität gezeigt. Diese Darstellung zeigt einen Teil der Vorrichtung, der eingebaut werden kann, um in einem Luftzirkulationssystem in einem Gebäude betrieben zu werden, oder als eine freistehende Einheit in einem einzelnen Raum oder in irgendeiner anderen kontrollierten Umgebung vorgesehen ist.
Es ist wahrzunehmen, dass die Vorrichtung 1 in 1 eine Anzahl trennbarer Komponenten umfasst und diese Komponenten können als eine einzelne zusammenhängende Vorrichtung in einem einzelnen Gehäuse oder separat in Verbindung miteinander vorgesehen sein, falls gewünscht. Darüber hinaus kann die Vorrichtung 1 in einer größeren Installation in dem Luftzirkulationssystem eines Gebäudes enthalten sein, anstatt eine separate Vorrichtung zu sein, die an ein solches Zirkulationssystem angepasst ist.
In dem Bemühen eine bessere Behandlung oder Umsetzung der Luft innerhalb eines geschlossenen Raumes bereitzustellen, ist die vorliegende Erfindung auf den Gebrauch von Zeolith als Dämpfer für die Luft gerichtet.
Die Anforderung an das Filtrierungs- oder Behandlungssystem sollte sein, dass es schädliche Chemikalien wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ozon, Schwefeldioxid, Nitrogase, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, menschliche Emissionen wie Pheromone, Emissionen von Elektronikstaubpartikeln, Bakterien oder Pilzsporen, Formaldehyd und Radon absorbieren kann. Daneben kann die Umgebung innerhalb des geschlossenen Raums geändert werden, um Feuchtigkeit, Temperatur zu beeinflussen, um die Zirkulation zu optimieren.
Zeolithe sind Minerale mit einer relativ hohen Porosität und bei denen die Porenkanäle auf einem Molekular- und Atomlevel sind. Sie sind Alkalialuminiumsilikate mit der allgemeinen Formel M_(X/n)[AlO₂)_xSiO₂)_y]·zH₂O. Die Zeolithe formen ein dreidimensionales Kristallgitter, das ein regelmäßiges System von Kanälen mit definierten Porengrößen ist. Grundsätzlich sind in den Hohlräumen des Gitters sich relativ frei bewegende Alkali- und Alkalierde-Ionen wie Natrium, Kalium, Magnesium und Calcium, die mit anderen Ionen oder geladenen Teilchen ohne großen Energieaufwand und ohne Zerstörung des Kristallgitters ausgetauscht werden können.
Das Ergebnis davon ist, dass das Zeolith besonders als Ionentauscher, Katalysator und Detoxifikations-Agens besonders geeignet ist.
Bei Verwendung von Zeolithen in der vorliegenden Erfindung, können die Zeolithe in Molekularsieben verwendet werden. Die relativ offene Struktur der Zeolithe erzeugt Öffnungen molekularer Dimensionen.
Ein Molekularsieb wird so bezeichnet in Folge der Beobachtung, dass sie Moleküle absorbieren können, die kleiner sind als die Öffnungsdimensionen und so zur Trennung von Molekülen verschiedener Größen verwendet werden können. Innerhalb des Bereichs der Molekularsiebe stellen diejenigen, die Zeolithe verwenden, sowohl eine Käfigstruktur oder Tunnelstruktur, zum Einfangen von Molekülen, als auch einen Ionenaustausch zur Verfügung.
Eine sorgfältige Auswahl der Zeolithe für ein bestimmtes Molekularsieb und einen bestimmten Gebrauch kann das Zuschneiden des Molekularsiebs auf bestimmte Zielmolekulargrößen gestatten und damit bestimmte Schadstoffe. Obwohl anzumerken ist, dass größere Moleküle auch gefangen werden können.
Unter Bezugnahme auf 1 kann die Vorrichtung 1 eine Anfangsfilterung haben, um partikuläre Substanzen zu entfernen. Diese Anfangsfilterung, die durch einen Anfangsfilter 2 durchgeführt wird, kann eine Vielzahl von verschiedenen abgestuften Filtern für verschiedene Zwecke sein. Wir in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel angegeben, kann die Anfangsfilterung 2 einen Staubfilter 3 benachbart zu einem Einlass 4 umfassen, der Luft aus dem Inneren des Raumes oder Gebäude empfängt. Auf diesen kann ein Feinfilter 5 und/oder ein Bakterienfilter folgen, um partikuläre Substanzen weiter zu entfernen, und ein Schalldämpfer 6 kann eine weitere Filterung bewirken.
Insgesamt hat die Filterung, die durch einen einzelnen oder durch eine Reihe von Filtern vorgesehen ist, die die Anfangsfilterung 2 bilden, die Aufgabe, grobe partikuläre Substanzen und vorzugsweise Bakterien zu entfernen, obwohl dadurch nicht der Sauerstoffgehalt erhöht wird.
Ein Kompressor 7 ist vorgesehen, um das Ansaugen von Luft in den Einlass 4 und durch die Anfangsfilterung 2 zu unterstützen. Darüber hinaus dient der Kompressor dazu, die durch zumindest ein Molekularsieb 8 stromabwärts des Kompressors 7 strömende Luft mit einem Druck zu beaufschlagen. Es kann leicht gesehen werden, dass der Kompressor durch alternative Luftzirkulationseinrichtungen ersetzt werden kann, und bei Installation in einem vorhandenen oder größeren Luftzirkulationssystem, das bereits eine Verdichtung der durchströmenden Luft bewirkt, sogar überflüssig sein kann.
Nach der Anfangsfilterung wird die Luft durch zumindest ein Molekularsieb geleitet. Das Molekularsieb 8 arbeitet allgemein bei einem Druck, der größer ist als der atmosphärische Druck, und enthält Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierende Materialien oder Materialien, die die Bindung dieser Verbindungen aufbrechen können, um Sauerstoff freizusetzen.
Normalerweise wird ein Molekularsieb mit einer Menge Luft beladen, die dann in Kontakt mit dem Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierenden oder -ändernden Material verbleibt. Luft mit einem größeren Sauerstoffgehalt, die durch das Molekularsieb aufgearbeitet wurde, kann durch einen Auslass 9 und möglicherweise zu einem Auslass 10 abgezogen werden, um dann in dem gesamten Gebäude oder geschlossenen Raum verteilt zu werden. Das Molekularsieb kann dann in Gegenrichtung ausgespült werden, um einige der mit Stickstoff angereicherten Nebenprodukte durch einen Auslass 11 freizusetzen. Wie in diesem bevorzugten Beispiel gezeigt, kann ein weiterer Schalldämpfer 12 an dem Auslass vorgesehen sein, um Lärm zu reduzieren, und die Materialien werden dann durch einen weiteren Auslass 13 wieder in die Gebäudeumgebung zurückgeführt oder nach außen abgeleitet. Obwohl es scheinen mag, dass das Gebäude wieder mit Verunreinigungen belastet wird, wenn sie in das Gebäude ausgestoßen werden, zeigt sich, dass dies nicht der Fall ist.
Das Gebäude wird mit den Unreinheiten nicht wieder belastet infolge der besonderen Funktion des bevorzugten Gebrauchs der Zeolithe in dem Molekularsieb. Die Zeolithe können Unreinheiten in den leichten Käfigstrukturen fangen sowie die Bindungen dieser Verbindungen aufbrechen, um Sauerstoff freizusetzen und Kohlenstoffmoleküle zurückzuhalten. Die Aktion dieser Luftöffnung ist so, dass sie nicht nur Unreinheiten entfernen sondern einige dieser Unreinheiten in gesteigerten Sauerstoffkontakt ändern, um sie in den geschlossenen Raum zurückzuführen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die Vorrichtung mehr als ein Molekularsieb. Infolge der zyklischen Verarbeitungsnatur eines Molekularsiebs, die das Laden, Halten und Spülen erfordert, sind zumindest zwei und vorzugsweise drei Molekularsiebe 8, 14 und 15 vorgesehen. Das Bereitstellen von drei dieser Siebe ermöglicht es, ein Molekularsieb mit eingehender Luft zu laden, während eine weiteres Sieb verschloseen und noch ein weiteres Sieb ausgespült wird.
Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, ist jedes der Molekularsiebe mit einem Einlass 16, 17 und 18 versehen, der ein damit in Beziehung stehendes Einlassventil 19, 20 und 21 aufweist. An dem Auslass für die mit Sauerstoff angereicherter Luft sind ebenfalls Ventile 22, 23 und 24 vorgesehen, und an dem weiteren Auslass zum Spülen oder Auswaschen der Molekularsiebe sind Ventile 25, 26 und 27 vorgesehen. Eine Steuerung dieser Ventile ermöglicht einen unabhängigen Betrieb der Molekularsiebe, so dass die Molekularsiebe zyklisch außer Phase zueinander arbeiten können und eine im Wesentlichen kontinuierliche Luftströmung durch die gesamte Vorrichtung 1 bewirken.
An dem Auslass können ein Druckregler 28, um den Ausgangsdruck zu regulieren, und außerdem Rückschlagventile 29 und 31 an jeder Seite eines Bakterienfilters 30 vorgesehen sein. Der Bakterienfilter 30 arbeitet bereits bei weitgehend verarbeiteter Luft und kann ein sehr feiner Filter sein, um restliche Substanzen zu entfernen.
Im Hinblick auf den Molekularsieb kann eine Vielzahl von Materialien benutzt werden, die in der Lage sind Stickstoff und/oder Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid enthaltene Moleküle anzuziehen, während sie Sauerstoffmolekülen den Durchgang erlauben. In dieser bevorzugten Form ist jedes der Molekularsiebe identisch, da sie abwechselnd betrieben werden. Die Molekularsiebe können Bestandteile enthalten, wie sie im Wesentlichen von dem geschützten Produkt „OXYSIEVE 5" vorgesehen sind, wie in Europa hergestellt.
Das im vorausgegangene Absatz genannte, geschützte Produkt ist ein besonderes Produkt, das Zeolithe enthält, die als eine Klasse von Materialien von Molekularsieben in dieser Vorrichtung in Bezug genommen wird. Molekularsiebe, die Aluminiumsilikat oder noch bevorzugter Zeotlithe eines spezifischen Molekularaufbaus enthalten, können eine Eingrenzung und/oder ein molekulares Aufbrechen von ausgewählten Elmenten und/oder Verbindungen zur Verfügung stellen, die normalerweise die Schadstoffe im geschlossenen Raum sind.
In der Vorrichtung 1 ist auch eine Leistungsversorgung 32 vorgesehen. Die Leistungsversorgung kann einen Einlass für einphasigen Netzstrom oder für dreiphasigen Strom haben, wie gewünscht, mit einer geeigneten Steuerung sowie einer Strom- und Spannungseinstellung, um den Kompressor 7 zu betreiben und um andere Einrichtungen anzusteuern, die in der gesamten Einheit erforderlich sein können.
Außerdem ist eine Steuerungseinrichtung 33 vorgesehen, um den Betrieb der jeweiligen Ventile zu steuern, den Kompressor anzusteuern und Drücke, Ausgänge etc. zu überwachen. Bei zumindest einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Erfindung eine Art Sensor an der Auslassluft haben, um eine Verminderung der Qualität der Auslassluft zu erfassen und um das Bedienpersonal über ein mögliches Problem oder die Notwendigkeit zu alarmieren, die Filter zu reinigen etc.
Die Strömung durch die Einheit hängt von der Größe und der Leistung der Einheit ab, obwohl es nicht erforderlich ist, dass die Einheit die gesamte Luft verarbeitet, die durch ein Luftzirkulationssystem geleitet wird. Da die Einheit im Wesentlichen kontinuierlich betrieben werden kann, wenn gewünscht, muss lediglich ein geringer Prozentsatz an Luft, die sich in einem Gebäude befindet oder durch ein Luftzirkulationssystem strömt, zu einem bestimmten Zeitpunkt verarbeitet werden. Dies führt zu einer allmählichen Steigerung der Luftqualität in dem gesamten Zirkulationsgebiet.
Erstes Experiment
Ein erstes Experiment, bei dem eine Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet wird, das allgemein in 1 gezeigt ist, wurde in einem Raum mit einem Volumen von etwa 30 Kubikmeter durchgeführt.
Die Vorrichtung, wie in 1 gezeigt, hatten einen Gesamt-Lufteingang von 90 Liter/Minute, und ein Sauerstoffauslass war auf 4 Liter/Minute eingestellt.
Der Raum, in dem das Experiment durchgeführt wurde, hatte sein eigenes Luftventilatorensystem, das abgeschaltet war, und die Vorrichtung wurde in dem Raum so betrieben, dass der Einlass, der Auslass für mit Sauerstoff angereicherter Luft und der Auslass von dem Spülen des Molekularsiebes alle in derselben Umgebung auftraten. Es war nicht erforderlich, den mit Stickstoff und Schadstoff angereicherten Ausstoß in die Außenumgebung abzuleiten.
Vor dem Test wurde in dem Raum eine Anzahl von Zigaretten abgebrannt, um den Schadstofflevel zu erhöhen, und die Level der schwebenden Partikeln, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Stickstoffoxid wurden vor Inbetriebnahme der Vorrichtung und dann nach 2, 4 und 26 Stunden überwacht, nachdem die Vorrichtung in Betrieb genommen wurde.
Die Ergebnisse von diesem Experiment in einer geschlossenen Raumumgebung sind grafisch in 2 bezüglich der Gesamtmenge an schwebenden Partikeln, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid sowie in 3 für Stickstoffdioxid gezeigt.
Es kann in 2 und 3 gesehen werden, dass das Verfahren und die Vorrichtung in der Lage waren, eine beträchtliche Verminderung bei jedem dieser Parameter zu bewirken. Darüberhinaus sind diese Ergebnisse zumindest hinsichtlich einiger dieser Parameter äußerst überraschend.
Die Vorrichtung versieht eine Filterung an ihrem Einlass, bei der realistisch erwartet werden konnte, dass die Gesamtmenge an schwebenden Partikeln vermindert und eine Verminderung eintreten würde, wie die, die in dem oberen Bereich von 2 gezeigt ist. Jedoch versuchen die Molekularsiebe, die Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierendes Granulat enthalten, es zu ermöglichen, dass Sauerstoff durchgelassen wird, während Stickstoff und andere Gase gebunden werden. Dieser wird anschließend gespült, in dem ein Teil des mit Sauerstoff angereicherten Auslass verwendet und in den gleichen Raum zurückgeleitet wird. Daher, obwohl erwartet werden kann, eine Verminderung von Stickstoffdioxid oder anderen Schadstoffen in der Ausgangsluft zu sehen, würde die Rückleitung von dem Ausstoß in dieselbe Raumumgebung vermuten lassen, dass insgesamt keine Verminderung in dem Raum zu beobachten wäre. Außerdem sind die jeweiligen Verminderungen von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid signifikant, da sie entweder zusammen mit dem Sauerstoff durchgeleitet oder durch den Auslass in die Raumumgebung zurückgeleitet werden. Wie in diesem Experiment gezeigt, bewirken die Vorrichtung und das Verfahren eine erfolgreiche Verminderung aller Schadstoffe in der Raumumgebung.
Zweites Experiment
In einem zweiten Experiment war die Vorrichtung mit dem Belüftungssystem von einem Gebäude verbunden. Das Belüftungssystem hatte einen Frischlufteinfang lediglich mit Nicht-Rezirkulation und keinen erzwungenen Ausgang. Das Belüftungssystem wurde jeden Tag zwischen 8.00 Uhr und morgens und 18.00 Uhr abends betrieben und hatte eine Eingangsströmung von ca. 80 Kubikmeter/Minute.
Der Lufteinlass des Gebäudes befand sich in einem Raum, der zur Außenluft hin offen war. Eine Vorrichtung grundsätzlich gemäß 1 wurde neben der Lufteinlasseinheit angeordnet, wobei der mit Sauerstoff angereicherte Auslass über eine Leitung direkt in den Lufteinlass des Belüftungssystems geleitet wurde. Der Ausstoß der Vorrichtung wurde in den Raum ausgestoßen und konnte auch zusammen mit der allgemeinen Luftströmung für das Belüftungssystem in das Eingangssystem eintreten. Die Vorrichtung wurde ununterbrochen betrieben und nicht nur während eingestellter Zeitperioden.
Die Vorrichtung allgemein gemäß 1 hatte einen Gesamtlufteinlass von 320 Liter/Minute. Die mit Sauerstoff angereicherte Ausgangsluft wurde auf 13 Liter/Minute eingestellt.
In dem Gebäude wurde über eine längere Zeitdauer eine Reihe von Luftqualitätsmessungen durchgeführt, während die Vorrichtung in Betrieb war oder nicht in Betrieb war, wie gewünscht, um die Veränderungen zu messen.
Die Ergebnisse dieses Tages bezüglich dem Level an Kohlendioxid und Kohlenmonoxid sind in 4 gezeigt, wobei die schwebenden Partikel und Stickstoffdioxid-Daten in 5 dargestellt sind.
Der Test begann am 11. Januar, an dem die Vorrichtung eingeschaltet wurde, und endete am 28. Januar. Nach dem Test wurde die Vorrichtung an diesem Tag abgeschaltet, um eine Rückkehr der Schadstoffe in das Gebäude zu betrachten. Die Vorrichtung wurde dann am 17. Februar wieder in Betrieb genommen.
Wie in den Ergebnissen in 4 und 5 gezeigt, gab es eine allgemeine Verminderung der Schadstoffe von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und schwebenden Partikeln während der Betriebsdauern der Vorrichtung. Die Stickstoffdioxid-Ablesung stieg signifikant, als die Vorrichtung abgeschaltet wurde.
Es sei angemerkt, dass gerade am Ende der ersten Betriebsperiode zwischen dem 25. und dem 28. Januar eine Anstieg des Schadstoffpegels auftrat. Dieser Anstieg zwischen jenen Tagen kann durch Umweltfaktoren begründet sein, wie zum Beispiel eine besonders starke Verschmutzung der Umgebung an jenen Tagen.
Die Vorrichtung 1, wie in 1 gezeigt, liefert nur eine bruchteilhafte Eingabe in das Belüftungssystem. Tatsächlich beträgt die Ausgabe der Vorrichtung 1 lediglich etwa 0,1% des Luftvolumens, das durch das Belüftungssystem strömt. Unabhängig davon sind signifikante Reduktionen gezeigt.
Es sei angemerkt, dass die Vorrichtung 1 in diesen Tests über Nacht betrieben wurde, während das Belüftungssystem abgeschaltet war. Es konnte daher realistisch erwartet werden, dass die Vorrichtung 1 die Luftqualität in dem Lufteinlass signifikant auf einen höheren Wert zu Beginn des nächsten Morgens verbessert. Da aber auch hier der Ausstoß aus der Vorrichtung 1 in denselben Raum geleitet wurde, und eine solche anfängliche Erhöhung nur ein temporärer Messwert ist, wir die Verminderung an Schadstoffen doch als überraschend angesehen.
Gebäudeinstallationen
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine typische Gebäudeinstallation mit verschiedenen Anordnungen für eine kompakte Vorrichtung nach 1 dargestellt, die in einem typischen Gebäudebelüftungssystem anzuordnen ist.
Wie in 6 dargestellt ist, kann ein typisches Gebäudebelüftungssystem einen primären Lufteinlass 40 haben, um Außenluft anzusaugen, die dann durch eine Rohrleitung 41 zu einer oder mehreren Luftbearbeitungseinheiten 42 in dem Steuerungsraum geleitet werden kann. Die Luftbearbeitungseinheit 42 kann dann Luft zu dem speziellen Büro-Belüftungssystem 43 leiten.
Wie in dieser Zeichnung gezeigt, ist eine Reihe von alternativen Anordnungen für eine Vorrichtung durch die Anordnungen 51, 52, 53 und 54 gezeigt.
Bei der Anordnung 51 ist die Vorrichtung 1 beim primären Lufteinlass angeordnet, um eine direkte Strömung von mit Sauerstoff angereicherter und Schadstoff-verringerter Luft zu erzeugen. Bei der Anordnung 52 kann die Vorrichtung in der Rohrleitung 41 oder in Verbindung mit dieser Rohrleitung und stromabwärts von dem primären Lufteinlass 40 angeordnet werden.
Bei einer alternativen Anordnung 53 wird die Vorrichtung zusammen mit der Luftbearbeitungseinheit in einer geeigneten Steuerungsumgebung betrieben. Die letzte alternative Anordnung 54 befindet sich allgemein in der Büroumgebung selbst.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung dieser Erfindung können die Anordnungen 53 oder 54 gewünscht sein, da sie zur Behandlung der zurückgeleiteten Luft besser geeignet sind, die Teil des gesamten Zirkulationssystems ist. Im Gegensatz dazu wird bei den Anordnungen 51 und 52 mit Sauerstoff angereicherte und Schadstoff-reduzierte Luft der Eingangsluft beigefügt, obwohl dies nicht notwendigerweise eine Position ist, um den Ausstoß zu bearbeiten, und in Rezirkulation mit der Atmosphäre.
Es sei angemerkt, dass die Anordnungen unter Bezugnahme auf 6 vermuten lassen, dass die in 1 gezeigte Vorrichtung als eine einzelne Einheit vorgesehen ist. Wie zuvor beschrieben, ist es bei dem Verfahren nicht erforderlich, dass die Vorrichtung als eine einzelne, alleinstehende Einheit vorgesehen ist und eine Reihe von Einheiten umfassen könnte, die in Verbindung miteinander an verschiedenen Stellen innerhalb des Belüftungssystems oder der Gebäudeumgebung allgemein betrieben werden.
Theoretisches Leistungsvermögen
Es ist anzumerken, dass das Leistungsvermögen von Zeolithe-Molekularsieben etwa ähnlich zur Dialyseklärung bei der Nierenersatztherapie ist. Insofern hat eine Auswahl einer geeigneten Vorrichtung eine etwas berechenbare Unterstützung.
Bei der Dialyseformel wird die Klärung C bestimmt durch C = Blutfluss (ml/min) × (C_in – C_out)/C_out, wobei C_in und C_out die Konzentrationen an Giftstoffen in und aus der Vorrichtung sind.
Grundsätzlich ist der Effizienzindex Kt/V so, dass die Konzentration C bei Zeit t (Ct) ist Ct = C0 × e–(Kt/V).wobei K = Klärung
t = Zeit
V = Volumen der Verteilung, C₀ = Konzentration zu Beginn
C_t = Konzentration zur Zeit t
e = Euler'sche Zahl ist.
Eine ähnliche Formel kann für die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gebildet werden, wobei die Zeolitheklärung Z für jeden Schadstoff betrachtet werden kann. Die Zeolitheklärung für ein einzelnes Gas kann sein: Zgas = Gasfluss × [Cgas-in – Cgas-out]/Cgas-out.
Bei Umgang mit einer typischen Raumumgebung sind eine Anzahl von Giftstoffen vorhanden und die Zeotlitheklärung insgesamt ist eine Funktion der Klärung jeder dieser Giftstoffe. Wenn wir Z = Gasfluss (m³/d) × [C_in – C_out]/C_out; Q_c = [C_in – C_out]/C_out nehmen, dann ist die integrierte Zeolitheklärung für eine Anzahl von Gasen Z_int = Gasfluss × [Q1 × Q2 × ... × Qn]^1/n.
Beim Betrachten der Vorrichtung, die für einen bestimmten Raum erforderlich ist, kann eine Formel benutzt werden, um die Umgebung auf einen geeigneten Standard zu brin gen, wie er von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) diktiert wird. Wenn man dies tut, könnte die geeignet Formel lauten: Ct = C0 – (C0 – CWHO) × e–Kt/hs.Wobei C_WHO gleich der von der Weltgesundheitsorganisation empfohlenen Konzentration für toxische Gase in einer Innenraumumgebung,
h = Höhe der Räume,
s = Fläche der Räume,
h × s = das Volumen der Räume ist.
Die vorliegende Erfindung kann verschiedene Maschinenmodelle mit verschiedenen Gasflussraten und verschiedenen Mengen an Zeolithe bereitstellen, um mit verschiedenen Umgebungen fertig zu werden. In Folge von Experimenten an der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung hat ein Modell, dass eine Zeolithemasse von 1,650 g enthält, einen Gasfluss von 129,6 m³/24 h. Ein Experiment hat gezeigt, dass die Zeolitheklärungen für eine derartige Maschine in der folgenden Tabelle 1 für einen 30 qm-Raum gezeigt werden können.
Tabelle 1
Ein integrierter Klärungsfaktor Q kann ausgedrückt werden als Q = [Qco × Qco2 × Qnox × Qrsp]¼ (Wert: 2,468).
Dies kann auch verwendet werden als eine Berechnung für diese spezielle Maschine, wie viel derartige Maschinen erforderlich sind für eine spezifische Installation.
In der bevorzugten Ausgestaltung dieser Erfindung sieht eine Verwendung eines Zeolithe-Molekularsiebs auch signifikante Verringerungen an Radon und seinen ersten Ab bauprodukten vor. Radon ist ein besonderes Problem in vielen Ländern, da es in natürlichen Mineralien wie Granit gefangen ist. Wenn Granitpulver als ein Zusatz in Beton verwendet wird, kann eine hohe Ausdünstung an Radon beginnen. Das Gebäude fährt fort Radongase in die Atmosphäre abzugeben und ist in Bezug zu gebäudebezogener Krankheit gesetzt worden. Die Fähigkeit von Zeolithe-Molekularsieben eine Klärung von Radon bereitzustellen, ist insbesondere in der besonderen Ausführungsform nützlich.
Es kann daher gesehen werden, dass die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern der Innenluftqualität vorsieht, bei dem es scheint, dass eine signifikante Verminderung von wichtigen Schadstoffen bewirkt wird, unabhängig davon, ob der Ausstoß aus der Vorrichtung in die Außenumgebung des Gebäudes oder zurück in die Umgebung für eine kontinuierliche Rezirkulation geleitet wird. Obwohl Wartung, Reinigung und sogar Austausch von Materialien in den Molekularsieben in Intervallen erforderlich ist, kann die Vorrichtung, wie sie in der bevorzugten Ausgestaltung beschrieben ist, im Wesentlichen kontinuierlich betrieben werden, und zwar ohne manuelle Überwachung und möglicherweise eine Anzahl von schädlichen Beastandteilen ansprechen.
In dem die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitstellt, die bestehende Luft behandelt und reinigt, schafft sie wesentliche Vorteile bei der Gebäudekonstruktion und den fortlaufenden Kosten sowohl für Gebäude als auch eine andere geschlossene Umgebung wie Flugzeuge usw.
Große Kosten bei der Konstruktion eines Gebäudes sind die Luftführung von Außenluft durch das Gebäude in einer Form von Klimatisierung. Obwohl die vorliegende Erfindung auch weiterhin eine Luftführung durch das Gebäude nutzt, vermeidet die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung, Luft innerhalb des Gebäudes zu behandeln, dass Erfordernis, Luft zur Außenseite des Gebäudes zu führen. Ferner ist es leichter, Installationen auf kleinen Flächen über das Gebäude verteilt zu platzieren als auf ein großes zentrales Klimatisierungssystem angewiesen zu sein. Die Luftströmungen selbst können signifikant verringert werden, während derzeitige Klimatisierungstechnologie auf ein vollständiges Spülen der Luft innerhalb des Gebäudes angewiesen ist, um zu versuchen, den Aufbau von Giftstoffen zu minimieren.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung beruht darauf, dass beim Gebrauch der Außenluft zum Spülen des Gebäudes die Außenluft selbst häufig eine signifikante Filtrierung in hochverschmutzten Städten erfordert.
Eine noch signifikantere Einsparung kann hinsichtlich der Energiekosten gemacht werden. Um Giftstoffe zu entfernen, sind derzeitige Klimatisierungsysteme auf die Entfernung von Luft aus dem Gebäude und die Zuführung gefilterter Luft von der Außenseite des Gebäudes angewiesen. Verständlicherweise ist in manchen Klimagebieten die Differenz zwischen der idealen Temperatur innerhalb des Gebäudes und der derzeitigen Außenlufttemperatur relativ groß. Feuchtigkeit ist auch ein beträchtlicher Faktor in vielen Städten. Derzeitige Systeme erfordern, dass ein großer Teil der Luft von der Außenseite des Gebäudes angezogen wird und diese Temperaturdifferenz muss durch das Klimatisierungssystem selbst aufgenommen werden. Indem es möglich ist, die Luft innerhalb des Gebäudes selbst zu behandeln, erlaubt die vorliegende Erfindung, Luft zu behandeln und zum Gebäude rückzuführen, die schon nahe der Idealtemperatur innerhalb des Gebäudes ist, und minimiert damit das Erfordernis, die Luft weiter zu klimatisieren. Dies tritt sowohl in heißeren als auch kälteren Klimata auf, wenn die Luft von außen entweder gekühlt oder geheizt wird bei Verwendung der derzeitigen Technologie.
Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung wird in der möglichen Verringerung von Treibhausgasen bemerkt. Es ist signifikant, dass Klimatisierung bis zu 70% an Energie beitragen kann, die in industrialisierten Städten verwendet wird. Die signifikante Verringerung beim Erfordernis für Klimatisierung, die durch die vorliegende Erfindung gewonnen werden kann, sorgt nicht nur für Einsparungen beim Gebäudeinhaber sondern auch auf einer staatenweiten Basis, indem signifikant der Leistungsverbrauch verringert wird. Dies kann Treibhausgasemissionen von derzeit verwendeten Kraftwerken verringern. Selbst in Ländern mit relativ reinen Quellen an elektrischer Energie wie Wasserkraft, gibt es häufig einen Gebrauch an Kraftwerken, die Treibhausgase während der Spitzenzeiten emittieren. Das Energiesparpotential der vorliegenden Erfindung kann das Erfordernis für diese zusätzlichen Energiequellen verringern, da eine Abweichung an saisonalem Leistungsbedarf verringert werden kann.
Eine weitere Verringerung an Treibhaus verringernden Gasen wird durch die Eliminierung des Ausstoßes an Schadstoffen von Gebäuden erhalten. Bei den derzeitigen Kli matisierungssystemen, die Schadstoffe in die umgebende Atmosphäre auszustoßen versuchen, können die Gebäude selbst signifikant die Umgebungsbedingungen in einer Stadt verschlechtern. Eine Behandlung der Luft anstelle eines Ausstoßes von Schadstoffen kann für große Vorteile in dieser Hinsicht sorgen.
Diese Erfindung wurde allgemein unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, die nicht als Beschränkung des Schutzbereiches der Erfindung betrachtet werden sollen, der in den anhängenden Ansprüchen fortgesetzt wird.

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum, wobei man: – Luft aus dem geschlossenen Raum abzieht; – die abgezogene Luft durch wenigstens einen ersten Filter leitet, um wenigstens einige Partikel zu entfernen; – gefilterte Luft zu wenigstens einem ersten Molekularsieb (8), welches Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierendes Material enthält, leitet und in ihm zurückhält; – ermöglicht, dass Luft mit größerem nutzbarem Sauerstoffgehalt aus dem Molekularsieb (8) abgezogen und zu einem Auslass (10) in dem geschlossenen Raum geleitet wird; – das Molekularsieb (8) spült, um wenigstens einen Teil des Stickstoffs oder anderer Gase aus dem Molekularsieb zu entfernen, während Kohlenstoff aus kohlenstoffhaltigen Gasen eingebunden oder eingesperrt bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens ein Teil des Stickstoffs oder anderer Gase, die bei der Beseitigung von Kohlenstoff entstehen, aus dem Molekularsieb (8) gespült und zurückgeführt und mit der Luft mit höherem nutzbaren Sauerstoffgehalt kombiniert wird.
Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß Anspruch 1, wobei das wenigstens ein Molekularsieb (8) ein Aluminiumsilikat enthält.
Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß Anspruch 1, wobei das Molekularsieb (8) Zeolith enthält.
Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst, wenigstens zwei Molekularsiebe vorzusehen, die in der Weise abwechselnd arbeiten, dass wenigstens ein Sieb arbeitet, während ein erstes Sieb gespült wird.
Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß Anspruch 4, wobei das Verfahren die Verwendung von drei Molekularsieben in der Weise umfasst, dass eines gefüllt wird, ein weiteres die angesaugte Luft für einen gewissen Zeitraum zurückhält und ein drittes gespült wird.
Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst, Luft aus einem Umluftsystem in dem geschlossenen Raum abzuziehen und die Luft mit höherem nutzbaren Sauerstoffgehalt und verringertem Gehalt an Verunreinigungen in das Umluftsystem zurückzuführen.
Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst, eine freistehende Einheit in einem Raum eines Gebäudes vorzusehen, die einen Lufteinlass (4) und einen Auslass für besser nutzbaren Sauerstoff und weniger Verunreinigungen enthaltende Luft umfasst, wobei die Auslässe alle auf der Einheit in dem Raum vorgesehen sind.
Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum mit: – einem Lufteinlass (4), um Luft aus dem geschlossenen Raum abzuziehen; – wenigstens einem ersten Filter, um wenigstens einige Partikel zu entfernen; – wenigstens einem ersten Molekularsieb (8), welches Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierendes Material enthält, um die gefilterte Luft aufzunehmen und in Kontakt mit Stickstoff- und/oder Kohlendioxid- und/oder Kohlenmonoxid-absorbierenden Material zurückzuhalten; – einem Auslass (10) aus dem Molekularsieb (8), damit die Luft mit höherem nutzbaren Sauerstoffgehalt und weniger Verunreinigungen abgezogen und in den geschlossenen Raum zurückgeleitet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerdem umfasst: – Mittel zum Spülen des Molekularsiebes (8) kombiniert mit einem Entlüftungsauslass in den geschlossenen Raum.
Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß Anspruch 8, wobei das wenigstens eine erste Molekularsieb Aluminiumsilikat enthält.
Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß Anspruch 8, wobei das Molekularsieb Zeolith enthält.
Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Vorrichtung eine freistehende Einheit mit einem Lufteinlass (4), einem Auslass für besser nutzbaren Sauerstoff und weniger Verunreinigung enthaltende Luft und eine Entlüftungsöffnung aufweist, die sich alle innerhalb einer Raumumgebung befinden.
Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Vorrichtung eine Einheit umfasst, die mit einem Umluftsystem in dem Raum verbunden oder verbindbar ist, um Luft in dem geschlossenen Raum zu behandeln.
Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das wenigstens eine Molekularsieb (8) bei einem höheren Druck als dem Atmosphärendruck betrieben wird.
Vorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in einem geschlossenen Raum gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Vorrichtung wenigstens drei Molekularsiebe in der Weise umfasst, dass ein Molekularsieb Luft ansaugen kann, während ein weiteres Molekularsieb eine vorher angesaugte Luftmenge zurückhält und ein drittes Molekularsieb, das seinen Betriebszyklus beendet hat, gespült wird.