DE9309047U1

DE9309047U1 - Vorrichtung zur Verbesserung der Atemluft

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Publication number: DE9309047U1
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Authority: DE
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Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2003-06-18

Description

R 22Oa

Karl Rische, Wilhelm-Busch-Straße 2, 5249 Hamm

Vorrichtung zur Verbesserung der Atemluft

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität der Atemluft in Arbeits-, Wohn- und Schlafräumen, bestehend aus einer Heiz- und/oder Kühleinheit und/oder mindestens einer Filtereinheit und/oder einer Einheit zur Regelung der Luftfeuchtigkeit und aus einer Luftumwälzungseinrichtung, über die die Atemluft durch die in unterschiedlicher Reihenfolge zusammengesetzten Einheiten im Kreislauf gefördert wird.

Die den menschlichen Lebensbereich ausfüllende Luft hat bei normalen atmosphärischen Verhältnissen und in gemäßigten Zonen einen Sauerstoffgehalt von etwa 20% und einen Kohlendioxidgehalt von etwa 0,03% - 0,04%. Der übrige Anteil besteht hauptsächlich aus Stickstoff sowie geringen Mengen an Restgasen. Daneben sind in der Luft noch geringe Mengen an Feinstäuben und Umweltgiften enthalten. Die maximale absolute Luftfeuchtigkeit liegt bei etwa 3% und die ideale Luftfeuchte in Räumen sollte etwa 60 - 66% betragen.

Der Indikator für die Qualität der Atemluft ist jedoch nicht zunächst der Gehalt an Sauerstoff und Feuchtigkeit, sondern der Kohlendioxidgehalt. Letzterer steuert über den Atemreiz die Atmung. Ein zu hoher Kohlendioxidgehalt unterbricht nicht nur Oxidationsprozesse, sondern führt auch im Blut zu einer Kohlendioxidspannung, welche den Atemreiz

auslöst und die Atemfreguenz und das Atemvolumen beeinflußt. Sobald der Kohlendioxidgehalt in der Atemluft den Wert von 0,1% überschreitet, muß dies als Beeinträchtigung der Luftqualität angesehen werden. Eine Erhöhung des Kohlendioxidgehaltes auf 1% und höher kann im menschlichen Körper zu Rauschwirkungen, Bewußtseinstörungen, mangelnder Kontrollfähigkeit, Unwohlsein und Zerschlagenheit führen.

Der in der Außenluft enthaltende Anteil an Kohlendioxid erhöht sich in Arbeits-, Wohn- und Schlafräumen, die als geschlossene Räume zu bezeichnen sind, dadurch, daß die eingeatmete Atemluft, die beispielsweise 20% Sauerstoff und 0,03 - 0,04% Kohlendioxid enthält, bei ihrer Ausatmung nur noch 16% Sauerstoff, jedoch 4,0 - 4,5% Kohlendioxid aufweist. Dies bedeutet, daß in der in einem geschlossenen Raum befindlichen Atemluft der Kohlendioxidgehalt nach und nach ansteigt. Dieses Ansteigen des Kohlendioxidgehaltes könnte beispielsweise dadurch vermieden werden, daß die in geschlossenen Räumen befindliche Atemluft ständig ausgetauscht wird. Dieser Austausch kann beispielsweise über Wände, Fenster und Türen erfolgen. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß mit den steigenden Anforderungen an Wärme- und Schallschutz der normale Luftaustausch erheblich reduziert wird.

Grünpflanzen verbrauchen zwar Kohlendioxid und geben dafür wieder Sauerstoff frei. Um jedoch die Kohlendioxidmenge, die ein Mensch ausatmet, wieder in Sauerstoff zurückzuverwandeln, sind knapp 7 qm Blattfläche an Grünpflanzen erforderlich. Dies ist jedoch in Arbeits-, Wohn- und Schlafräumen nicht realisierbar.

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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, die zur Verbesserung der Qualität der Atemluft in geschlossenen Räumen dienen. Diese Vorrichtungen bestehen hauptsächlich aus einer Einheit zur Regelung bzw. Einhaltung einer vorgegebenen Luftfeuchtigkeit, die mit einer Luftumwälzungseinrichtung, beispielsweise einem Ventilator, ausgerüstet ist. Bedarfsweise wird eine solche Einheit zur Regelung der Luftfeuchtigkeit mit einer Filtereinheit zur Abtrennung von staubförmigen Schadstoffen und gegebenenfalls mit einer Heiz- und/oder Kühleinheit kombiniert. Bedarfsweise können solche Vorrichtungen auch noch eine Einheit enthalten, mit der der Sauerstoff angereichert werden kann. Der als nachteilig angesehene Gehalt des Kohlendioxides kann jedoch mit den bekannten Vorrichtungen nicht reduziert werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung aufzuzeigen, durch die die Qualität der Atemluft in Arbeits-, Wohn- und Schlafräumen erheblich verbessert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß in dem Luftumwälzungskreislauf zusätzlich eine Einheit zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes der Atemluft angeordnet ist.

Durch die Anordnung einer solchen Einheit in einem Luftumwälzungskreislauf wird der Kohlendioxidgehalt der Atemluft auf für das menschliche Wohlbefinden niedrige Werte reduziert, so daß Rauschwirkungen, Bewußtseinstorungen, mangelnde Kontrollfähigkeit und Zerschlagenheit, die ihre

Ursachen im zu hohen Kohlendioxidgehalt haben, nicht mehr auftreten können. Das sogenannte Arbeitsklima wird dadurch erheblich verbessert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, insbesondere Anordnungen und Ausbildungen der Einheit zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes in der Atemluft, sind in den Ansprüchen 2-11 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß

der Erfindung,
Fign. 2-5 Ausgestaltungen der Einheit zur Reduzierung

des Kohlendioxidgehaltes und Fig. 6 eine als Naßwäscher ausgebildete Einheit zur

Erhöhung der Luftfeuchtigkeit.

Die in der Fig. 1 der Zeichnung ausschließlich durch blockartig dargestellte Einheiten zusammengesetzte Vorrichtung dient zur Verbesserung der Qualität der Atemluft in Arbeits-, Wohn- und Schlafräumen. Diese Vorrichtung besteht zunächst aus einer Filtereinheit 1, die als sogenannter Partikelfilter, gegebenenfalls mit mehreren Registern, ausgebildet ist und mit der aus der Atemluft, die über einen Ventilator 2 angesaugt wird, Stäube, insbesondere Feinststäube, abgetrennt werden. Bedarfsweise kann dem Ventilator 2 noch ein Aktivkohlefilter 3 nachgeordnet sein.

An den Aktivkohlefilter 3 schließt sich ein Meß- und Regelgerät 4 an, über das der Schadstoffgehalt, insbeson-

dere der Kohlendioxidgehalt der angesaugten Luft gemessen werden kann. In Abhängigkeit von den ermittelten Werten können die Ansaugleistung des Ventilators 2 geändert und nachfolgende Behandlungsvorgänge gesteuert werden.

Hinter dem Meß- und Regelgerät 4 befindet sich eine Einheit 5, mit der der Kohlendioxidgehalt der angesaugten Atem- bzw. Raumluft reduziert werden kann. Diese Einheit besteht gemäß Fig. 2 aus einen wannenartigen Behälter 6, der über den größten Teil seiner Höhe mit einer wässrigen, metallische Oxide oder Hydroxide, vorteilhaft Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid, enthaltenden Lösung gefüllt ist. Diese Oxide bzw. Hydroxide sind preiswert zu beschaffen. Auch Bariumoxide, Bariumhydroxide, Magnesiumoxide und/oder Magnesiumhydroxide sind aufgrund ihres niedrigen Preises einsetzbar. Diese Lösung kann über einen nur angedeuteten Kreislauf 7 mit einem Vorratsbehälter 8 umgepumpt werden. Im Vorratsbehälter 8 werden die Oxide bzw. Hydroxide der wässrigen Lösung zudosiert bzw. nachdosiert. Über eine Leitung 9, deren unteres Ende sich um einen vorgegebenen Betrag in der wässrigen Lösung befindet, wird nun die das Kohlendioxid enthaltende Luft in den Behälter 6 eingeführt. Sobald das Kohlendioxid mit der wässrigen Lösung in Berührung kommt, bildet es in Verbindung mit dem Calciumhydroxid Calciumcarbonat bzw. Kalkstein. Dieser sich absetzende Kalkstein kann in an sich bekannter Weise abgezogen und nach entsprechender Behandlung entweder in dieser Vorrichtung wiederverwendet oder für Bauzwecke eingesetzt werden. Über eine Leitung 10 verläßt dann die vom Kohlendioxid befreite Luft den Behälter 6 bzw. die Einheit 5.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 besteht die Einheit zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes ebenfalls aus einem Behälter 6, der jedoch nicht mit der vorerwähnten Lösung gefüllt ist. Hier wird die Lösung ausschließlich über einen Kreislauf 7 mit einen Vorratsbehälter 8 umgepumpt. Über eine nur angedeutete Sprüheinrichtung 11 wird die Lösung über den Querschnitt des Behälters 6 gleichmäßig versprüht und über einen besonderen, von unten luftdurchlässigen Boden 12 wieder abgesaugt. Über eine Leitung 9 wird nun hier die Luft in den Behälter 6 eingeleitet, in dem sie beim Durchströmen in innigen Kontakt mit der versprühten Lösung gelangt. Auch dadurch wird das Kohlendioxid in der vorbeschriebenen Weise in Verbindung mit der wässrigen Lösung in Calciumkarbonat und Wasser umgewandelt. Die vom Kohlendioxid befreite Luft verläßt über die Leitung 10 wieder den Behälter 6 bzw. die Einheit 5.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist eine Einheit 5 zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes der Luft gezeigt, die dann eingesetzt wird, wenn nur verhältnismäßig geringe Mengen an Kohlendioxid aus der Luft abgetrennt bzw. ausgefällt werden müssen. Hier besteht die Einheit 5 ebenfalls aus einem Behälter 6, in dem ein luftdurchlässiges Festbett 13 angeordnet ist. Das Festbett 13 ist entweder aus Steg- und Wabenplatten oder aus Schüttkörpern gebildet, deren Oberflächen mit Calciumoxiden oder Calciumhydroxiden, es können auch Bariumoxide, Bariumhydroxide, Magnesiumoxide und Magnesiumhyoxide sein, beschichtet ist. Die Hohl- und Stegplatten können eine beliebige Form aufweisen, wobei entscheidend ist, daß sie eine möglichst große Oberfläche besitzen. Auch diese Oberflächen führen bei der Luft, die über die Leitung 9 eingeleitet wird und über die Leitung 10 abströmt, zu einer Umwandlung des Kohlendioxids.

In Abänderung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 4 ist es möglich, das Trägermaterial für die aktiven Oberflächen aus Blähtonkugeln oder dergleichen zu bilden. Wenn mit Blähtonkugeln oder einem ähnlichen Trägermaterial gearbeitet wird, ist es zweckmäßig, in der Leitung 10 zusätzlich einen Feinststaubfilter anzuordnen. Ferner kann das Festbett gemäß Fig. 4 auch aus Pellets und dazwischen befindlichem Pulver aus Calciumoxiden und/oder Calciumhydroxiden oder dgl. gebildet sein.

Auch in der Fig. 5 ist eine Einheit 5 zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes der Luft gezeigt, die ebenfalls aus einem Behälter 6 besteht, der auch mit einer Einlaßleitung 9 und einer Auslaßleitung 10 für die Luft versehen ist. In diesem Behälter 6 befindet sich zunächst im unteren Bereich ein poröser Tragboden 14, der eine poröse Schüttung 15 aus einem geeigneten Pflanzstoff aufnimmt. In diesem Pflanzstoff werden Pflanzenkulturen 16 eingesetzt, die auf die in der angesaugten Luft enthaltenden Schadstoffe, insbesondere Kohlendioxid, aber auch Tabakrauch oder dergleichen abgestimmt sind. Oberhalb der Pflanzenkultur befindet sich ein weiterer poröser Tragboden 17, auf dem wiederum eine Schicht 18 aus Hohl- und Stegkörpern beliebiger Form mit Trockenkarbonaten aufgeschüttet ist. Dem Pflanzstoff 15 wird die notwendige Pflanzennahrung in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise zugeführt. Das für den Pflanzenwuchs erforderliche UV-Licht wird über einen UV-Strahler 19 erzeugt. Bedarfsweise kann sich über der Pflanzenkultur 16 eine Sprüheinrichtung 20 befinden, über die Feinhebel eingeleitet werden kann. Bedarfsweise kann unterhalb des unteren Tragbodens 14 ebenfalls eine Sprüheinrichtung 21 vorgesehen sein, mit der

die eintretende Luft befeuchtet werden kann. Die obere Sprüheinrichtung 20 kann dann gegebenenfalls entfallen. Beim Durchströmen der Luft wird derselben von den Pflanzkulturen ebenfalls Kohlendioxid entzogen bzw. umgewandelt.

An die Einheit 5 zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes der Atemluft bzw. Raumluft schließt sich nach der Fig. 1 eine Befeuchtungseinheit 22 an, die in an sich bekannter Weise ausgebildet sein kann. Gemäß der Fig. 6 der Zeichnung besteht diese Befeuchtungseinheit 22 aus einem Behälter 23, der in seinem unteren Bereich mit Wasser gefüllt sein kann und im darüberliegenden Bereich mit Sprühdüsen 24 versehen ist. Im mittleren Bereich des Behälters 2 3 ist eine senkrechte, luftdurchlässige Wand gebildet, die beispielsweise aus einem Tauchfilter 25 auf Cellulosebasis besteht. Über eine Leitung 26 gelangt die bereits vom Kohlendioxid befreite Luft in den Behälter 23 und nimmt hier beim Durchströmen des Tauchfilters die entsprechende Feuchtigkeit auf. Zusätzlich kann noch über die Sprühdüsen 24 der Feuchtigkeitsgehalt der Luft erhöht werden. Über eine Leitung 27 tritt dann die Luft wieder aus dem Behälter 23 aus. Bedarfsweise kann in dieser Leitung 27 eine katalytische Membran 28 angeordnet sein, über die naszierender Sauerstoff abgespalten wird. Zusätzlich kann im Behälter 23 ein UV-Strahler 29 angeordnet sein, durch dessen Strahl Krankheitskeime, Bazillen oder dergleichen in der Luft abgetötet werden können.

An die Befeuchtungseinheit 22 schließt sich dann eine Heiz- und/oder Kühleinheit 30 an, mit der die aus der Vorrichtung austretende Luft vor ihrem Austritt zunächst auf die angestrebte Temperatur aufgeheizt bzw. abgekühlt wird.

Claims

R 220a Karl Rische, Wilhelm-Busch-Straße 2, 5249 Hamm Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität der Atemluft in Arbeits-, Wohn- und Schlafräumen, bestehend aus einer Heiz- und/oder Kühleinheit und/oder mindestens einer Filtereinheit und/oder einer Einheit zur Regelung der Luftfeuchtigkeit und aus einer Luftumwälzungseinrichtung, über die die Atemluft durch die in unterschiedlicher Reihenfolge zusammengesetzten Einheiten im Kreislauf gefördert wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß in dem Luftumwälzungskreislauf zusätzlich eine Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes der Atemluft angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes zwischen der Filtereinheit (1,2) und der Befeuchtungseinheit (22) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Heiz- und/oder Kühleinheit (30) hinter der Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes ein Meß- und Regelgerät (4) vorgeordnet ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes eine Einheit (22) zur Anreicherung des Sauerstoff gehaltes nachgeordnet ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung hinter der Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes eine UV-Strahlungseinheit (29) enthält.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes ein Katalysator (28) zur Abspaltung von naszierendem Sauerstoff nachgeordnet ist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes als mit einer wässrigen, metallische Oxide oder Hydroxide enthaltenden Lösung beaufschlagbarer Wäscher oder Sprühwäscher (6) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes aus einem mit trockenen metallischen und eine große aktive Oberfläche aufweisenden Oxiden oder Hydroxiden gefüllter Behälter (6) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Behälter (6) mit als Pellets und/oder Pulver vorliegenden metallischen Oxiden oder Hydroxiden gefüllt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest ein Teil der Wandung des Behälters (6) luftdurchlässig ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einheit (5) zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes aus einem mit einem mit einem modifizierten Kalkpulver beschichteten Trägermaterial gefüllten Behälter (6) gebildet ist.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest ein Teil der Einheit zur Reduzierung des Kohlendioxidgehaltes aus einem mit luftdurchlässig eingepflanzten Blattpflanzen bestückten Behälter (6) besteht.