EP2786769A1 - Elektrisch isolierte Filtereinheit aus synthetischem Material und Ionisator zur elektrostatischen Abscheidung von Feinstäuben in Lüftungskanälen - Google Patents

Elektrisch isolierte Filtereinheit aus synthetischem Material und Ionisator zur elektrostatischen Abscheidung von Feinstäuben in Lüftungskanälen Download PDF

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EP2786769A1 EP14156076.3A EP14156076A EP2786769A1 EP 2786769 A1 EP2786769 A1 EP 2786769A1 EP 14156076 A EP14156076 A EP 14156076A EP 2786769 A1 EP2786769 A1 EP 2786769A1
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    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/39—Monitoring filter performance

Definitions

  • filters are often used one behind the other. Overcoming the air resistance of existing in an air conditioner filter stages or an added filter usually cause 30 - 60% of the total drive energy required.
  • Other methods utilize the capability of special conductive plastic filter material to retain the particulate matter in the filter via electrostatic precipitation. Other methods use ionizers to bind fine dust in front of the filter on the ventilation duct and in the filter by electrostatic attraction.
  • filters to improve the degree of separation through their additional increased electrostatic charge by means of special plastic fabric, so-called electret filter.
  • electret filter usually polypropylene fibers, have a permanent electrical surface charge, without supplying electrical energy, and lead to an improved attachment of charged fine particles and dusts.
  • Filter methods based on electrostatic filter material have the disadvantage that the power decreases in proportion to the degree of separation.
  • the deposition of particles on the electrically conductive material increases its electrical Resistance.
  • the material is practically isolated with the structure of the particle layer.
  • methods and technical solutions use upstream ionization units. This leads to two other unwanted effects. First, fine dust in the immediate vicinity of the ion generator by the construction of an electric field to the channel wall, which is practically grounded, sedimented on the channel, resulting in an increased effort of the channel cleaning and a strong impairment of the sanitary condition of the system. Furthermore, an electric field builds up between the ion generators and the channel in such a way that a capacitor effect arises on the channel wall.
  • the resulting voltages can be well over 20,000 V (20 kV). For health and safety reasons, this is not permitted.
  • the charging voltage of the channel increases in the second power with the reduction of the diameter, ie the distance from the ion generator to the wall. Especially with air ducts for small systems such as residential ventilation or branched networks uncontrolled discharges can occur over the channel to the environment. Furthermore, this effect means that the charging of the channel considerable power, which is actually required for the charging of the air flow and the particles contained therein, lost.
  • the object of the invention is to increase the degree of separation of air filters made of synthetic material and thus the performance in terms of the deposition of fine dust by their electrostatic attraction using previous electrostatic charge so that the actually air-bearing Channel is charged only slightly or not electrically and for air resistance reduction, a filter can be used, which manages compared to conventional, otherwise necessary higher filter classes, with much larger mesh sizes and thereby electrostatic precipitates particles that can otherwise only be filtered out mechanically over smaller mesh sizes.
  • the object is achieved by the features specified in claim 1.
  • a charging unit for electrostatic charging of the room air is arranged so that a voltage difference between the now charged air flow and the filter material, which consists of synthetic, devisannifestITAdem Material exists.
  • the voltage difference can be achieved by separately grounding the filter material or by applying a Jacobpoles to the electrostatic charging unit of the air by generating an electric field between the charging unit and filter.
  • the peculiarity is that when a counter-pole is applied, it can be regulated or coupled with the voltage generation of the generator of the electrostatic field and controlled so that the electrical surface tension of the synthetic filter material does not fluctuate more than +/- 30% relative to the initial state and thus the insulation effect is compensated by separated fine dusts on the filter material.
  • the channel from the generator of the electrostatic field, preferably an ionizer, to the mechanical filter is lined at least with an electrically insulating and little or no conductive material or a material having a rectified charge as the electrostatic charging unit, or consists entirely such material, so that no capacitor effect on the air duct occurs.
  • the entire construction can be used as an independent assembly in an existing one Channel inserted or an existing channel can be modified to this effect.
  • the separation efficiency is maintained almost independently of the already deposited filter cake.
  • the material for the air filter e.g. Polypropylene, glass fiber fleece or polyester fleece can be used.
  • Advantage of the invention is that by the electrically neutral or rectified in their charge channel wall of the otherwise always occurring capacitor effect is not or only significantly reduced, is present and deposit less dust particles, especially fine dust by electrostatics on it.
  • Another advantage of the solution according to the invention is that the fine dust deposited by electrostatics on the surface-conductive plastic material of the filter and this deposition effect by the field structure between electrostatic charging unit, which is preferably an ion generator, and filter due to the isolation of the filter against the channel wall and the additional grounding of the filter or the connection of a counterpole to the ion generator to the filter by at least a factor of 2 is increased.
  • electrostatic charging unit which is preferably an ion generator
  • Fig. 1 shows the installation in a ventilation duct with insulation and opposite charging of the filter material to the ion generator.
  • a ventilation duct 1 is an applied to the wall used, electrically non-conductive and the ventilation duct 1 over a distance from the ionization unit 3 to the removable air filter 2 against the ionizer 3 insulating material 6.
  • the ionization unit 3 is a power unit (power supply, Voltage source) 4 upstream, with only the negatively charged output 8 is connected to the ionization unit.
  • the positive output 7 is placed directly on the air filter 2, so that builds up an electric field between the ionization unit 3 and the air filter due to the voltage difference and the air filter material by its opposite charge to the ionizer and thereby electrically charged in the supply air particles and particulate matter attracts.
  • the power unit 4 is followed by a control or regulating unit 5, which on the one hand can measure the voltage difference between the ionization unit 3 and the air filter 2 and can reduce this voltage difference by reducing the power of the power unit 4 of the ionizer by reducing this by fine dust deposits.
  • the replaceable air filter 2 is protected by the installation in the insulating material 6 against discharge to the ventilation duct 1.
  • Fig. 2 shows the installation in a ventilation duct with simple insulation and earthing of the filter material.
  • a ventilation duct 1 is an applied to the wall used, electrically non-conductive and the ventilation duct 1 over a distance from the ionization unit 3 to the removable air filter 2 against the ionizer 3 insulating material 6.
  • the ionization unit 3 is a power unit (power supply, Voltage source) 4 upstream, with only the negatively charged output 8 is connected to the ionization unit.
  • the replaceable air filter 2 is protected by the installation in the insulating material 6 against discharge to the ventilation duct 1 and discharges only via the grounded to the ventilation duct 1 ground.
  • 9 Fig. 3 shows the installation in a ventilation device for home ventilation with insulation and grounding of the filter material.
  • outside air 10 is sucked through a ventilation duct 1 through a ventilation unit with a cross-flow heat exchanger 14 into a building and fed to the room as conditioned supply air 11 via a cavity floor 15 or air duct.
  • the required air filter 2 made of synthetic material is designed as a compact filter ion unit 19, consisting of the actual air filter 2, an electrical insulation 6, an air filter earthing 9, an ionization unit 3, and a power unit 4 with a negative current output 8 and anchored in the channel 1.
  • the air filter 2 itself is designed to be changeable.
  • This compact filter ion unit 19 charges fine dust particles electrostatically so that they are securely bound in the filter by electrostatic deposition on the filter fabric.
  • the exhaust air 12 of the room is guided via the ventilation system and the cross-flow heat exchanger 14 as exhaust air to the outside.
  • the filter ion unit 19 secures by their increased separation efficiency that a filter material with a larger mesh size can be used and thus the power consumption of the fan 20 fails lower, which energy can be saved at the same or increased air quality of the supply air 11.
  • Fig. 4 shows the installation in a ventilation unit for domestic ventilation with insulation and grounding of the filter material to relieve a buried supply air duct.
  • outside air 10 is sucked into a building via a first buried and therefore difficult to access ventilation duct 16 through a ventilation unit with a cross-flow heat exchanger 14 and the space supplied as conditioned supply air 11 via a cavity floor 15 or air duct.
  • the required air filter 2 of synthetic material is designed as a compact filter ion unit 19, consisting of the actual air filter 2, an electrical insulation 6, an air filter earthing 9, an ionization unit 3, and a power unit 4 with a negative current output 8 and anchored in the channel 1.
  • the air filter 2 itself is designed to be changeable.
  • This compact filter ion unit 19 is mounted in the intake dome 17 at the entrance of the duct 16.
  • the filter ion unit 19 charges fine dust particles electrostatically so that they are securely bound in the filter by electrostatic deposition on the filter fabric.
  • the necessary power supply of the ion unit is self-sufficient, in this case via a photovoltaic system with energy storage, similar to the principle of operation of solar lights or by conventional power supply.
  • Fig. 5 shows the installation as a compact unit in a ventilation duct with insulation to the sewer pipe wall, electrically rectified charging the inside of the compact unit to the electric charging unit, preferably an ionizer and the grounding of the filter material.
  • a ventilation duct 1 is an applied to the wall used, electrically non-conductive and the ventilation duct 1 over a distance from the ionization unit 3 to the removable air filter 2 against the ionizer 3 insulating material 6.
  • the air-bearing inside of the insulating material 6 is a electrically conductive layer 22 and has the same charge or voltage as the electric charging unit, which is designed as ionization unit 3.
  • the ionization unit 3 is preceded by a power section 4, wherein only the negatively charged output 8 is connected to the ionization unit and the electrically conductive layer 22.
  • the electrically conductive layer 22 on the insulating material 6 has no mechanical or electrical contact with the interchangeable air filter 2.
  • the removable air filter 2 is protected by the installation in the insulating material 6 against discharge to the ventilation duct 1 and discharges only to the ventilation duct isolated grounding.

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Abstract

Eine Abscheideeinheit für luftführende Kanäle (1), umfassend eine Filter-/Ionisationseinheit mit einem Luftfilter (2), dessen abscheidendes Medium aus synthetischem Material besteht, sowie einer vorgeschalteten Einheit (3) zur elektrostatischen Aufladung der vorbeiströmenden Luft, ist dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Material des Luftfilters (2) elektrostatisch aufladbar und oberflächenleitend ist und dass das Material als Gegenpol zur elektrostatischen Aufladungseinheit (3) an eine diese speisende Leistungseinheit (4) geschaltet oder so eingebaut ist, dass eine Spannungsdifferenz zwischen aufgeladener Luft und Filter (2) entsteht, wobei ein Kanalstück ab der Aufladungseinheit (3) bis zum Filter (2) elektrisch so isoliert ist, dass eine elektrische Aufladung des Lüftungskanals durch die Aufladungseinheit (3) nicht oder nur in sehr geringem Umfange möglich ist, wobei mit gering eine Leistungsdifferenz von - 70 % bezogen auf die Spannung der Aufladungseinheit bezeichnet werden soll.

Description

  • Bislang wurden Fein- und Feinststäube mit Partikelgrößen < 2,5 µm mechanisch nur mit großem Aufwand aus dem Luftstrom einer Lüftungsanlage und der zur Lüftungsanlage führenden Außenluftansaugung gefiltert. Dabei kommen Filter zum Einsatz, deren Maschenweite ein Passieren der Feinstäube möglich macht. Die Filterleistung ist somit hauptsächlich durch die Maschenweite des Filtergewebes und deren Gestaltung (Taschen, Paneele oder Kassetten) gegeben. Kleinere Partikel als die Maschenweite (ff. auch Porengröße genannt) werden mit dem Luftstrom in den Raum getragen und führen dort zu einer Belastung der Raumluft. Zudem kommt durch den Aufbau eines sogenannten Filterkuchens hinzu, dass sich der Filter allmählich zusetzt, der Druckverlust des Filters ansteigt und der durch den Ventilator geförderte Volumenstrom abnimmt oder eine entsprechend höhere Antriebsleistung zur Aufrechterhaltung des Volumenstromes benötigt wird. Um eine annähernd hygienische Filterleistung zu gewähren, werden oft Filter hintereinander eingesetzt. Die Überwindung des Luft-Widerstandes der in einer Klimaanlage vorhandenen Filterstufen oder eines zugesetzten Filters verursachen in der Regel 30 - 60 % der gesamten notwendigen Antriebsenergie. Andere Verfahren nutzen die Fähigkeit von speziellem Filtermaterial aus leitfähigem Kunststoff, um über die elektrostatische Abscheidung die Feinstäube im Filter zu halten. Wieder andere Verfahren setzen lonisatoren ein, um Feinstäube vor dem Filter auf dem Lüftungskanal sowie im Filter durch elektrostatische Anziehungskraft zu binden.
  • Sind schwer zugängige Zuluftkanäle vorhanden, wie z.B. erdverlegte Rohre oder eingemauerte Luftleitungen, ist es außerdem nur mit erheblichem Aufwand möglich, diese einer Reinigung zu unterziehen, wenn vorgeschaltete Filter ihre Leistung nicht mehr erreichen oder Partikel passieren lassen.
  • So wird in DE 10007523 eine Ionisationsanlage für Lüftungsanlagen beschrieben, bei welcher lediglich die Ionisationsstärke anhand von Regelgrößen auf den notwendigen Bedarf an dem Raum zuzuführenden Ionen eingestellt wird. Dieselbe Zielgröße, nämlich dem Raum eine definierte Ionenmenge zuzuführen, ohne die Wirkung auf die Filterleistung zu beachten oder zu betrachten führt EP000001440695B1 an.
  • Wieder andere Verfahren und technische Ausführungen nutzen bei Filtern die Verbesserung des Abscheidegrades durch deren zusätzlich erhöhte elektrostatische Aufladung mittels spezieller Kunststoffgewebe, sogenannte Elektretfilter. Diese, meist Polypropylenfasern, weisen eine permanentelektrische Oberflächenladung, ohne Zuführung elektrischer Energie, auf und führen zu einer verbesserten Anlagerung von geladenen Feinpartikeln und Stäuben.
  • Wieder andere Verfahren oder technische Ausführungen versuchen durch dem Elektretmaterial eingewebte oder beidseitig anliegende metallische und elektrisch leitende Fasern mittels Ionisation einen erhöhten Speichereffekt zu erzielen, wie in DE000002732491A1 beschrieben. Allen gemeinsam ist, dass entweder die Kleinionen in möglichst hoher Konzentration dem Raum zugeführt werden, was Luftwiderstände wie Filter praktisch ausschließt, oder dass bei vorhandenen elektrostatischen Filtern aus speziellem elektrostatischem Material durch direkten mechanischen Kontakt mit Ionisationseinheiten versucht wird, eine höhere Abscheideleistung zu erzielen.
  • Filterverfahren auf Basis von elektrostatischem Filtermaterial haben den Nachteil, dass die Leistung proportional mit dem Abscheidegrad sinkt. Durch die Ablagerung von Partikeln auf dem elektrisch leitfähigen Material erhöht sich dessen elektrischer Widerstand. Das Material wird mit dem Aufbau der Partikelschicht praktisch isoliert. Um diesen Nachteil zu umgehen, nutzen Verfahren und technische Lösungen vorgeschaltete Ionisationseinheiten. Dies führt zu zwei weiteren nicht erwünschten Effekten. Zunächst werden Feinstäube in unmittelbarer Nähe der Ionenerzeuger durch den Aufbau eines elektrischen Feldes zur Kanalwandung, die praktisch geerdet ist, auf dem Kanal sedimentiert, was zu einem erhöhten Aufwand der Kanalreinigung sowie zu einer starken Beeinträchtigung des hygienischen Zustandes der Anlage führt. Weiterhin baut sich zwischen den Ionenerzeugern und dem Kanal ein elektrisches Feld so auf, dass ein Kondensatoreffekt an der Kanalwandung entsteht. Die dabei auftretenden Spannungen können weit über 20.000 V (20 kV) betragen. Aus Gründen des Gesundheits- und Arbeitsschutzes ist dies nicht zulässig. Zudem steigt die Ladespannung des Kanals in der 2. Potenz mit der Reduzierung des Durchmessers, also des Abstandes von Ionenerzeuger zur Wandung. Insbesondere bei luftführenden Kanälen für Kleinanlagen wie Wohnraumlüftung oder verzweigten Netzen können unkontrollierte Entladungen über den Kanal zur Umgebung auftreten. Weiterhin führt dieser Effekt dazu, dass durch die Aufladung des Kanals erhebliche Leistung, welche eigentlich für die Aufladung des Luftstromes und der darin enthaltenen Partikel vonnöten ist, verloren geht.
  • Die Verwendung grobmaschiger Filter, aufgrund der gewollten Reduzierung der Lüfterleistung oder nicht kontinuierlich arbeitender Elektretfilter vor z.B. erdverlegten Luftleitungen, führt zu einer Verschmutzung und letztlich Verkeimung dieser.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Abscheidegrad von Luftfiltern aus synthetischem Material und damit die Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Abscheidung von Feinstäuben durch deren elektrostatische Anziehungskraft unter Nutzung vorangehender elektrostatischer Aufladung so zu erhöhen, dass der eigentlich luftführende Kanal nur gering oder nicht elektrisch aufgeladen wird und zur Luftwiderstandsreduzierung ein Filter eingesetzt werden kann, der gegenüber herkömmlichen, sonst notwendigen höheren Filterklassen, mit wesentlich größeren Maschenweiten auskommt und dabei elektrostatisch Partikel abscheidet, die sonst nur mechanisch über geringere Maschenweiten herausgefiltert werden können.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. In einem luftführenden Kanal, in welchem in Luftstromrichtung ein Filter aus synthetischem Material zur mechanischen Abscheidung von Staubpartikeln angeordnet ist, ist eine Aufladungseinheit zur elektrostatischen Aufladung der Raumluft so vorgeordnet, dass eine Spannungsdifferenz zwischen dem nunmehr geladenen Luftstrom und dem Filtermaterial, welches aus synthetischem, oberflächenleitendem Material besteht, vorliegt. Die Spannungsdifferenz kann durch gesonderte Erdung des Filtermaterials oder durch Aufschaltung eines Gegenpoles zur elektrostatischen Aufladungseinheit der Luft durch Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen Aufladungseinheit und Filter erreicht werden. Die Besonderheit besteht darin, dass bei Aufschaltung eines Gegenpoles dieser so geregelt oder so mit der Spannungserzeugung des Erzeugers des elektrostatischen Feldes gekoppelt und geregelt werden kann, dass die elektrische Oberflächenspannung des synthetischen Filtermaterials nicht mehr als +/- 30% gegenüber dem Ausgangszustand schwankt und damit die Isolationswirkung durch abgeschiedene Feinstäube auf dem Filtermaterial ausgeglichen wird. Der Kanal vom Erzeuger des elektrostatischen Feldes, vorzugsweise eines lonisators, bis zum mechanischen Filter, wird mindestens mit einem elektrisch isolierenden und nicht oder nur wenig leitenden Material oder einem Material, welches eine gleichgerichtete Ladung wie die elektrostatische Aufladungseinheit aufweist, ausgekleidet oder besteht in Gänze aus derartigem Material, so dass kein Kondensatoreffekt am luftführenden Kanal auftritt. Die gesamte Konstruktion kann als eigenständige Baugruppe in einen vorhandenen Kanal eingefügt oder es kann ein vorhandener Kanal dahingehend modifiziert werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Abscheideleistung nahezu unabhängig vom bereits abgeschiedenen Filterkuchen beibehalten. Als Material für den Luftfilter kann z.B. Polypropylen, Glasfaservlies oder Polyestervlies verwendet werden.
  • Vorteil der Erfindung ist, dass durch die elektrisch neutrale oder in ihrer Ladung gleichgerichtete Kanalwand der sonst immer auftretende Kondensatoreffekt nicht oder nur deutlich reduziert, vorhanden ist und sich weniger Staubpartikel, insbesondere Feinstäube durch Elektrostatik darauf ablagern. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass sich die Feinstäube durch Elektrostatik auf dem oberflächenleitenden Kunststoffmaterial des Filters verstärkt abscheiden und dieser Abscheideeffekt durch den Feldaufbau zwischen elektrostatischer Aufladungseinheit, welche vorzugsweise ein Ionenerzeuger ist, und Filter aufgrund der Isolation des Filters gegenüber der Kanalwandung und der zusätzlichen Erdung des Filters oder des Anschlusses eines Gegenpoles zum Ionenerzeuger an den Filter um mindestens den Faktor 2 erhöht wird. Von Vorteil ist zudem, dass der Kanal sich elektrisch nicht auflädt und damit eine erhöhte Sicherheit für den Nutzer gegeben ist sowie eine Filterüberwachung durch Auswertung der elektrischen Ableitung stattfinden kann.
  • Die Erfindung wird anhand der drei nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt den Einbau in einen Lüftungskanal mit Isolation und entgegengesetzter Aufladung des Filtermaterials zum Ionenerzeuger.
  • In einem Lüftungskanal 1 befindet sich ein an der Wandung anliegendes eingesetztes, elektrisch nicht leitendes und den Lüftungskanal 1 über eine Strecke von der Ionisationseinheit 3 bis nach dem wechselbaren Luftfilter 2 gegen den Ionisator 3 isolierendes Material 6. Der Ionisationseinheit 3 ist ein Leistungsteil (Netzteil, Spannungsquelle) 4 vorgeschaltet, wobei nur der negativ geladene Ausgang 8 an die Ionisationseinheit angeschlossen ist. Der positive Ausgang 7 ist direkt auf den Luftfilter 2 aufgelegt, so dass sich zwischen der Ionisationseinheit 3 und dem Luftfilter aufgrund der Spannungsdifferenz ein elektrisches Feld aufbaut und das Luftfiltermaterial durch seine entgegengesetzte Ladung zum lonisator und den in der Zuluft dadurch elektrisch aufgeladenen Teilchen und Feinstäuben diese anzieht. Dem Leistungsteil 4 ist eine Steuer- oder Regeleinheit 5 nachgeschaltet, die einerseits die Spannungsdifferenz zwischen der Ionisationseinheit 3 und dem Luftfilter 2 messen kann und bei Reduzierung dieser durch Feinstaubablagerungen durch Erhöhung der Leistung des Leistungsteiles 4 des lonisators diese Spannungsdifferenz nachstellen kann. Der wechselbare Luftfilter 2 ist durch den Einbau in das isolierende Material 6 gegen Entladung zum Lüftungskanal 1 geschützt.
  • Fig. 2 zeigt den Einbau in einen Lüftungskanal mit einfacher Isolation und Erdung des Filtermaterials.
  • In einem Lüftungskanal 1 befindet sich ein an der Wandung anliegendes eingesetztes, elektrisch nicht leitendes und den Lüftungskanal 1 über eine Strecke von der Ionisationseinheit 3 bis nach dem wechselbaren Luftfilter 2 gegen den Ionisator 3 isolierendes Material 6. Der Ionisationseinheit 3 ist ein Leistungsteil (Netzteil, Spannungsquelle) 4 vorgeschaltet, wobei nur der negativ geladene Ausgang 8 an die Ionisationseinheit angeschlossen ist. Der wechselbare Luftfilter 2 ist durch den Einbau in das isolierende Material 6 gegen Entladung zum Lüftungskanal 1 geschützt und entlädt sich lediglich über die zum Lüftungskanal 1 isolierte Erdung 9. Fig. 3 zeigt den Einbau in ein Lüftungsgerät zur Wohnraumlüftung mit Isolation und Erdung des Filtermaterials.
  • Dabei wird in ein Gebäude Außenluft 10 über einen Lüftungskanal 1 durch ein Lüftungsgerät mit einem Kreuzstromwärmetauscher 14 angesaugt und dem Raum als aufbereitete Zuluft 11 über einen Hohlraumfußboden 15 oder Luftkanal zugeführt. Der erforderliche Luftfilter 2 aus synthetischem Material ist als kompakte Filterloneneinheit 19, bestehend aus dem eigentlichen Luftfilter 2, einer elektrischen Isolation 6, einer Luftfiltererdung 9, einer Ionisationseinheit 3, und einer Leistungseinheit 4 mit negativem Stromausgang 8 ausgeführt und im Kanal 1 verankert. Der Luftfilter 2 selbst ist wechselbar ausgelegt. Diese kompakte Filterloneneinheit 19 lädt Feinstaubpartikel elektrostatisch so auf, dass diese im Filter durch elektrostatische Abscheidung auf dem Filtergewebe sicher gebunden werden. Die Abluft 12 des Raumes wird über die Lüftungsanlage und den Kreuzstromwärmetauscher 14 als Abluft nach außen geführt. Die Filter-Ioneneinheit 19 sichert dabei durch ihre erhöhte Abscheideleistung ab, dass ein Filtermaterial mit größerer Maschenweite verwendet werden kann und damit die Leistungsaufnahme des Ventilators 20 geringer ausfällt, womit Energie bei gleicher oder erhöhter Luftqualität der Zuluft 11 eingespart werden kann.
  • Fig. 4 zeigt den Einbau in ein Lüftungsgerät zur Wohnraumlüftung mit Isolation und Erdung des Filtermaterials zur Entlastung eines erdverlegten Zuluftkanals.
  • Dabei wird in ein Gebäude Außenluft 10 über einen zunächst erdverlegten und damit schwer zugängigen Lüftungskanal 16 durch ein Lüftungsgerät mit einem Kreuzstromwärmetauscher 14 angesaugt und dem Raum als aufbereitete Zuluft 11 über einen Hohlraumfußboden 15 oder Luftkanal zugeführt. Der erforderliche Luftfilter 2 aus synthetischem Material ist als kompakte Filter-Ioneneinheit 19, bestehend aus dem eigentlichen Luftfilter 2, einer elektrischen Isolation 6, einer Luftfiltererdung 9, einer Ionisationseinheit 3, und einer Leistungseinheit 4 mit negativem Stromausgang 8 ausgeführt und im Kanal 1 verankert. Der Luftfilter 2 selbst ist wechselbar ausgelegt. Diese kompakte Filter-Ioneneinheit 19 ist im Ansaugdom 17 eingangs des Kanals 16 angebracht. Die Filter-Ioneneinheit 19 lädt Feinstaubpartikel elektrostatisch so auf, dass diese im Filter durch elektrostatische Abscheidung auf dem Filtergewebe sicher gebunden werden. Die notwendige Stromversorgung der Ioneneinheit erfolgt autark, in diesem Fall über eine Photovoltaikanlage mit Energiespeicher, ähnlich dem Funktionsprinzip von Solarleuchten oder auch durch herkömmliche Stromversorgung.
  • Durch die Einbindung eingangs des erdverlegten Zuluftkanals 16 wird gesichert, dass keine oder nur eine äußerst geringe Feinstaubbelastung sich im Kanal sedimentieren kann und damit Nährgrundlage für mögliche Mikroorganismen bildet. Zudem wird das Reinigungsintervall dieses Kanalstückes verlängert, was eine hohe Einsparung mit sich bringt. Die Abluft 12 des Raumes wird wiederum über die Lüftungsanlage und den Kreuzstromwärmetauscher 14 nach außen verbracht. Die Filter-Ioneneinheit 19 sichert dabei durch ihre erhöhte Abscheideleistung ab, so dass ein Filtermaterial mit größerer Maschenweite verwendet werden kann und damit die Leistungsaufnahme des Ventilators 20 geringer ausfällt, womit Energie bei gleicher oder erhöhter Luftqualität der Zuluft 11 eingespart werden kann.
  • Fig. 5 zeigt den Einbau als Kompakteinheit in einen Lüftungskanal mit Isolation zur Kanalrohrwandung, elektrisch gleichgerichteter Aufladung der Innenseite der Kompakteinheit zur elektrischen Aufladungseinheit, vorzugsweise eines lonisators und der Erdung des Filtermaterials.
  • In einem Lüftungskanal 1 befindet sich ein an der Wandung anliegendes eingesetztes, elektrisch nicht leitendes und den Lüftungskanal 1 über eine Strecke von der Ionisationseinheit 3 bis nach dem wechselbaren Luftfilter 2 gegen den lonisator 3 isolierendes Material 6. Die luftführende Innenseite des isolierenden Materials 6 ist eine elektrisch leitende Schicht 22 und weist die gleiche Ladung oder Spannung auf, wie die elektrische Aufladungseinheit, welche als Ionisationseinheit 3 ausgeführt ist. Der Ionisationseinheit 3 ist ein Leistungsteil 4 vorgeschaltet, wobei nur der negativ geladene Ausgang 8 an die Ionisationseinheit und die elektrisch leitende Schicht 22 angeschlossen ist. Die elektrisch leitende Schicht 22 auf dem isolierenden Material 6 hat keinen mechanischen oder elektrischen Kontakt mit dem wechselbaren Luftfilter 2. Der wechselbare Luftfilter 2 ist durch den Einbau in das isolierende Material 6 gegen Entladung zum Lüftungskanal 1 geschützt und entlädt sich lediglich über die zum Lüftungskanal 1 isolierte Erdung.

Claims (14)

  1. Abscheideeinheit für luftführende Kanäle (1), umfassend eine Filter-/ Ionisationseinheit (19) mit einem Luftfilter (2), dessen abscheidendes Medium aus synthetischem Material besteht, sowie einer vorgeschalteten Einheit (3) zur elektrostatischen Aufladung der vorbeiströmenden Luft, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Material des Luftfilters (2) elektrostatisch aufladbar und oberflächenleitend ist und dass das Material als Gegenpol zur elektrostatischen Aufladungseinheit (3) an eine diese speisende Leistungseinheit (4) geschaltet oder so eingebaut ist, dass eine Spannungsdifferenz zwischen aufgeladener Luft und Filter (2) entsteht, wobei ein Kanalstück ab der Aufladungseinheit (3) bis zum Filter (2) elektrisch so isoliert ist, dass eine elektrische Aufladung des Lüftungskanals durch die Aufladungseinheit (3) nicht oder nur in sehr geringem Umfange möglich ist, wobei mit gering eine Leistungsdifferenz von - 70 % bezogen auf die Spannung der Aufladungseinheit bezeichnet werden soll.
  2. Abscheideeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfilter (2) zur Bildung der Spannungsdifferenz geerdet ist.
  3. Abscheideeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche einer das Kanalstück isolierenden Isolierschicht (22) an ihrer luftführenden Seite elektrisch leitend ausgebildet und gleichpolig wie die elektrische Aufladungseinheit geschaltet ist.
  4. Abscheideeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Oberfläche der Isolationsschicht (22) aus der gleichen Leistungseinheit (4) gespeist oder mit derselben Spannung belegt ist wie die Aufladungseinheit (3).
  5. Abscheideeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladungseinheit (3) von lonisatoren zur Erzeugung von negativen oder positiven Ionen gebildet ist.
  6. Abscheideeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Regeleinheit (5) zur Regelung der am Filtermaterial anliegenden Spannung vorgesehen ist, wobei die Regelung dazu dient, eine Störgröße abzugreifen, die eine Aussage über die Stärke der Ablagerung auf dem Filtermaterial und damit über den Verschmutzungsgrad zulässt.
  7. Abscheideeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsdifferenz zwischen der Aufladungseinheit (3) und dem Luftfilter (2) auf einen nahezu konstanten Wert regelbar ist, wobei mit nahezu konstant eine Abweichung von +/- 30 % bezeichnet wird, und dass der elektrische Widerstand eines durch abgelagerte Feinpartikel gebildeten isolierenden Schmutzfilmes an dem Luftfilter (2) durch entsprechende Nachregelung der Gegenpolspannung zur Aufladungseinheit (3) überwindbar ist.
  8. Abscheideeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der Filterionisationseinheit (19) von einem Netzteil gebildet ist.
  9. Abscheideeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der Filterionisationseinheit (19) von einer Photovoltaikanlage nach dem Schalt- und Speicherprinzip autarker Solarleuchten gebildet ist.
  10. Abscheideeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterioneneinheit (19) für den Einbau in Lüftungsanlagen von Wohngebäuden sowie in Umluftgeräte ausgebildet ist.
  11. Abscheideeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterioneneinheit zum Einbau in Fußbodenlüftungssysteme ausgebildet ist.
  12. Abscheideeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als einbaubare separate Baugruppe für Lüftungsanlagen ausgeführt ist.
  13. Abscheideeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als separat vor erdverlegten oder nicht zugängigen Luftkanälen einbaubare Baugruppe ausgebildet ist.
  14. Abscheideeinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe über eine autarke Stromversorgung verfügt.
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