SE542218C2 - Modulariserad växtvägg - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser ett modulariserat system för främst aktiva växtväggar och anordningar för att bygga dessa.I offentliga lokaler och kontor, känns luften ofta tung och syrefattig. Bakterier, virus och sprids runt genom misskötta ventilationssystem.Ett sätt att förbättra luften är att installera aktiva växtväggar, där luft sugs från rummet genom det substratmaterial som växterna är planterade i, varvid luften blir filtrerad från partiklar mm.Uppfinningen beskriver ett system för uppbyggnad av modulariserade aktiva växtväggar medelst växtmoduler (1), bestående av stadiga fukthållande kassetter (4) med liksidig parallellepipedform, som fixerar ett instucket växtsubstrat (5), vilket formas så att alla växtmoduler (1) bildar en homogen frontsida och att ingen tjuvluft smiter dem emellan, samt att vatten som tillförs alla moduler, på ett läckagesäkert sätt kan ta sig till undertill liggande växtmoduler (1) och fukt samtidigt överföras i sidled.Kassetternas (4) bakdel (7b) är försedda med ett eller flera hål (8) för genomströmmande luft, vars ytandel av kassettens (4) hela bakdel (7b) ligger i intervallet 5-40%, vilket möjliggör att i växtsubstratet (5) bildas zoner med olika fukthalt och lufthastighet så att växters olika rotsystem kan hitta optimala miljöer för sina växtprocesser.

Description

Modulariserad växtvägg Inledning och problembeskrivning Föreliggande uppfinning avser ett modulariserat system för växtväggar och anordningar avsedda för att bygga upp dessa.

Det är allmänt känt att levande växter i inomhusmiljö förbättrar luften genom syresättning och befuktning. I offentliga lokaler och kontor, känns luften ofta tung och syrefattig. Dessutom tillförs luften bakterier, virus och odörer och misskötta ventilationssystem sprider sedan den dåliga luften. Ytterligare en allvarlig förorening i nämnda miljöer är olika VOC-gaser (Volatile Organic Compound), tex bensen, xylen och formaldehyd, som frigörs från möbler, textilier, färger och allehanda byggmaterial och apparater. Försök med riktiga växter på arbetsplatser har visat sig ge lägre sjukfrånvaro och bevisligen kunnat påverka symtom som trötthet, huvudvärk och hudbesvär och vi pratar då enbart om vanliga växta rrangemang.

Eftersom det finns ett motsatsförhållande mellan de goda effekterna av att ha växtarrangemang och den yta som dessa upptar, så har idén om att utnyttja väggar emanerat, för att kunna placera så många växter som möjligt på höjden och därmed bygga större odlingsenheter.

De flesta växtväggar är passiva, d.v.s. renar inte luft från partiklar mm och byggs vanligen upp av fiberdukar, som hängs upp på väggen och växter planteras i fickor i dessa. Vatten tillförs uppifrån och droppar nedåt, ganska okontrollerat och förser växterna med fukt. Dessa växtväggar är dekorativa och syresätter luften där de är installerade, men de är inte speciellt nyttiga ur ett totalt hälsoperspektiv. Nästa steg i utvecklingskedjan är de aktiva växtväggarna, där luft sugs från rummet genom den mylla som växterna är planterade i, varvid luften också blir filtrerad från partiklar och överraskande nog också renad från skadliga VOC gaser, genom kontakt med organismer som samverkar med rötterna.

Svårigheter med de aktiva (och även de passiva) växtväggarna sammanfattas nedan.

• De måste av praktiska skäl byggas i ett modulsystem för att möjliggöra ett smidigt bygge av större växtväggar eller i allmänna ordalag "odlingsenheter".

• Modulerna måste hängas upp stadigt på väggen och i fallet aktiva växtväggar måste utrymmet mellan växtmodulerna och väggen tätas av mot omgivningen och fläktar måste monteras för att suga luft genom växtväggen, utan att störande buller når ut i rummet.

• Vatten måste tillföras modulerna så att växterna får rätt mängd vatten och gödning och utan att onödig avdunstning ställer till problem. En passiv växtvägg enligt ovan torkar ut på mycket kort tid, om t ex bevattningen fallerar, vilket medför att en aktiv växtvägg, där luft passerar myllan och ännu snabbare torkar ur densamma, måste byggas på ett radikalt annorlunda sätt för att behålla fuktigheten längre, t ex vid vattenpumphaveri.

• Bevattningssystemet måste vara enkelt att installera och kontrollera och inte innehålla en mängd kopplingar med läckagerisk.

• Vatten får ej heller ansamlas i modulernas nedre del, men samtidigt är det önskvärt att kapillärkraften utnyttjas som en kvarhållande egenskap för fukten i myllan. Ej utnyttjat vatten i en modul skall tillföras underliggande modul utan spill.

• Speciella metoder måste också till för att täta mellanrummen mellan moduler, dels för att täta för tjuvluft, dels för att väggen skall uppfattas som estetiskt homogen om växterna är små och nyplanterade.

• Myllan måste i en aktiv växtvägg ha en tillräcklig styvhet och vara självbärande för att hålla växterna på plats när och om de växer över alla gränser, så de ej faller ner med rötter och allt. Vi kallar hädanefter myllan för växtsubstrat, lämpligen uppbyggt av ett inert material, t ex stenull av lämplig densitet och styvhet.

• Substratet måste vara både lagom tjockt och tätt för att rötterna skall utvecklas bra, enär det är kring rötterna som VOC-gas reningen sker.

• Substratet skall på något säkert sätt fixeras i modulerna, vilket kan göras på flera sätt. Bäst är någon form av hydrofil plåtram som grund.

. Upphängningen mot väggen måste medge tillräcklig distans så att strömningshastigheten här inte blir för stor så att det blir ett jämnt sug över hela växtväggens yta.

• Antal fläktar och typ måste noga övervägas mot önskat flöde, aktuellt tryckfall, samt lämpliga utblåsriktningar, så att luften i hela rummet renas.

Närliggande teknik Uppfinnaren har i ett tidigare svenskt patent 99027476 beskrivit användningen av ett modulsystem för att bygga upp en aktiv växtvägg, för dekoration, ljuddämpning och luftrening inklusive andra positiva egenskaper. Föreliggande uppfinning är ett resultat av en längre utvecklingskedja med successiva förbättringar och resultat från laboratorieförsök, i syfte att optimera funktion, prestanda och servicebarhet etc.

Annan närliggande teknik återfinns i US2005055879 och US2012090232, vilka från ett praktiskt perspektiv dock får betraktas som skrivbordsprodukter.

Föreliggande uppfinning löser de relaterade problemen genom att ha de i huvudkraven angivna särdragen.

En utföringsform av uppfinningen och dess luftrenande förmåga visas i de nedan listade figurerna: Fig 1; Kassett som utgör en grundläggande byggsten i modulsystemet.

Fig 2; Kassett med monterat växtsubstrat, bildande en växtmodul.

Fig 3; Växtmodul och dess upphängning.

Fig 4; Växtmodul, detaljer.

Fig 5; Växtsubstrat framifrån med fräst spår för hålad bevattningsslang.

Fig 6; Detalj i genomskärning visande principen för instickskopplingen mellan över- och underliggande växtmoduler.

Fig 7; Filtrering av 1 ?m partiklar över tid och olika lufthastighet genom växtsubstratet.

Fig 8; Filtrering av VOC-gas (Formaldehyd) över tid och olika lufthastighet genom växtsubstratet.

Fig 9: Ett snitt i djupled visande en kassett instucken i underliggande kassett. Fig 10; Växtsubstrat baksida visande, mot ovansidan vinkelrät, utskjutande sidokant och undertill, mot ovansidan parallell, utskjutande kant, samt också visande resterande del av tjockleken som lutar inåt och gör att växtsubstratet här är avsmalnande nedåt för att passa i kassetten.

Upptakt till uppfinningen Omfattande utprovningar har föregått föreliggande uppfinning, främst då av egenskaperna robusthet, vattenläckage, partikelrening och VOC-gasrening, som möjliggörs vid användning av aktiva växtväggar. I första hand kunde det konstateras extremt låga tryckfall över en med växter, fullt utvecklad växtvägg med kassetter enligt uppfinningen. Detta är positivt ur energisynpunkt och medför att tystgående fläktar kan användas. Överraskande var att partikelreningen var mycket god redan vid så låg medelflödeshastighet som 7 mm/s, fig 7, genom växtsubstratet. Den verkliga överraskningen var dock hur effektivt VOC-gasreningen var redan vid så låg hastighet som 2,5 mm/s, fig 8. 1 praktiken ligger den praktiskt användbara lufthastigheten för de använda växtmodulerna i området 3-100 mm/s. Ett nära samarbete med en innovativ plåtfirma hade stor betydelse för den slutliga utformningen av växtmodulerna.

Beskrivning av uppfinningen En modulariserad aktiv växtvägg/odlingsenhet enligt uppfinningen för odling av växter på en i huvudsak vertikal yta eller plan, byggs upp av växtmoduler, vilka sida vid sida och rad efter rad hängs upp på t ex en vägg medelst distansbildande fästelement, som tillåter luften mellan väggen och växtmodulerna att strömma i alla riktningar. En "i huvudsak vertikal yta" skall tolkas som en yta divergerande från lodlinjen upp till 45 grader, då det även finns hus med lutande fasadväggar etc. En växtmodul består av en stadig kassett, exempelvis tillverkad av bockad plåt, samt ett däri inskjutet växtsubstrat. Kassetterna har en mängd inbyggda funktioner såsom sidostöd och bottenstöd samt en bakdel försedd med hål genom vilka luft kan sugas genom växtsubstratet. Kassetterna har vidare invikta tungor som förhindrar växtsubstratet att röra sig framåt, genom att tungorna passar in i för ändamålet sågade vertikala spår i växtsubstratet. Vidare finns i kassetternas bottenstöd en dräneringsränna för att samla in överskottsvatten och genom dräneringshål avleda vattnet ner i underliggande växtmodul. Högst upp på kassetternas bakdel finns en bakåtvikt upphängningskant som passar i de ovan nämnda fästelementen. Djupet på kassetternas sido- och bottenstöd är ca 75% av växtsubstratets tjocklek, varvid dess återstående tjocklek kan skjuta över några mm åt sidostöd och bottenstöd för att täta mot runtom placerade växtmoduler och därigenom bilda fuktbryggor och hindra tjuvluft genom springor, samt ge ett homogent intryck innan växterna täcker hela ytan. Växtsubstratet måste i fuktigt tillstånd ha en tillräcklig böjstyvhet för att inte, av växternas tyngd, dras ut ur kassetten och ner på golvet. Tillräcklig böjstyvhet fås i normalfallet vid ca 55 mm tjocklek på växtsubstratet. För säkerhets skull bör ytterligare förankring göras för växtmoduler med stora tunga växter.

Vid uppbyggnad av en växtvägg/odlingsenhet är det lämpligt att först montera den nedersta raden av växtmoduler, varefter en bevattningsslang med hål läggs horisontell i härför avsedda frästa spår i alla växtsubstrat i raden. I nästa steg monteras överliggande rad växtmoduler varvid bevattningsslangen "kläms" mellan överliggande växtmoduls bottenstöd och det frästa spåret i underliggande växtsubstrat och en fuktbrygga samtidigt bildas mellan växtsubstraten i vertikal led.

Ytterligare en finess finns inbyggd i kassetterna, på så sätt att kassetternas nedre del är några mm smalare än överdelen, varför en överliggande växtmodul kan skjutas in någon eller några centimeter i en underliggande och på så sätt bilda en läckagesäker "rörmuff". En kassett har en form som en, i huvudsak, liksidig parallellepiped, sett framifrån.

Med växtmoduler enligt uppfinningen går det att bygga både passiva och aktiva växtväggar, men metodiken kommer bäst till sin rätt i det senare alternativet där luften inte bara fuktas och syresätts, utan också renas från partiklar och VOC-gaser.

För att åstadkomma en aktiv växtvägg används distansbildande fästelement mot väggen så att ett lagom stort utrymme bildas bakom växtmodulerna. Utrymmet tätas därefter av på lämpligt sätt, så att en avtätad kammare bildas, som genom sug- eller biåsfläktar kommuniserar med omgivande luft, varvid luft kan fås att strömma genom växtsubstratet i endera riktningen. Vid större växtväggar är det en fördel om inte hela växtväggen är aktiv, t. ex. kan växtmodulerna på sidorna och/eller toppen och/eller nertill vara passiva och då dölja fläkt- och bevattningsutrustning för enkel övervakning och service. Också ljuddämpande fällor är lämpliga att placera här.

Vi ska nu uppehålla oss kring metodiken att odla och optimera växtväggens positiva påverkan på den omgivande luften. Vi har ovan sett att det är möjligt att låta luften strömma genom växtsubstratet mot den avtätade kammaren, eller från densamma. Det rekommenderas att låta luften strömma mot kammaren, p.g.a. klyvöppningarna på bladens undersida, som avger syre, sluter sig om de direkt träffas av en kontinuerlig luftström. Medellufthastigheten genom växtsubstratet bör snarare ligga under 0,1 m/sek än över. Växterna behöver vatten, ljus och näringslösning för att trivas och som nämnts ovan matas varje växtmodul, med näring löst i vatten, ovanifrån medelst tex en hålad slang, eftersom kapillärkraften inte förmår suga tillräckligt högt vid vattentillförsel underifrån vid de växtmodulstorlekar som är aktuella. Kassetternas hydrofila ytor hjälper till att hindra avdunstning och även att hålla kvar vatten och upprätthålla lokal kapillär vattenspridning. I växtmodulernas mitt kan det ibland krävas att vattenhållande "kilar" trycks in i växtsubstratet strax under en vattenkrävande växtsort.

Växternas rötter är en "förbrukningsvara" som hela tiden måste förnyas och de söker sig i första hand mot de fuktigare områdena i växtsubstratet. Andra rötter behöver tillträde till luft för att utveckla ett sk Rhizoshere-skikt runt sig, vilket står för reningen av eventuella VOC-gaser, som strömmar genom växtsubstratet. Genom att variera storleken på hålen på kassetternas bakdel, kan vi variera storleks-relationen mellan fuktiga respektive mindre fuktiga luftrika zoner, varvid de olika rotsystemen själva kan finna sin optimala miljö.

Ingående beskrivning av uppfinningen En modulär växtvägg enligt uppfinningen byggs upp av växtmoduler 1, vilka sida vid sida hängs upp t ex på horisontella skenor 2 fastsatta i en vägg, eller ett plan medelst distansbildande fästelement 3, som tillåter luft mellan väggen och växtmodulerna 1 att strömma i alla riktningar. En växtmodul 1 består av en kassett 4, exempelvis tillverkad av bockad plåt, samt ett däri inskjutet och fixerat växtsubstrat 5. Kassetterna 4 har en mängd inbyggda funktioner såsom sidostöd 6 och bottenstöd 7a samt en bakdel 7b och en överdel 7c försedd med ett eller flera hål 8, genom vilka luft kan sugas eller tryckas genom växtsubstratet 5. Hålen 8 vars ytandel av växtmodulens 1 hela bakdel 7b ligger i intervallet 5-40%, vilket gör att i växtsubstratet 5 bildas zoner med olika fukthalt och lufthastighet (även i en passiv växtmodul sker en viss liten luftväxling), så att växternas olika rotsystem kan hitta optimala miljöer för sina växtprocesser. Kassetterna 4 har vidare invikta tungor 9 som säkrar växtsubstratet 5 från att röra sig framåt, genom att tungorna passar in i för ändamålet sågade vertikala spår. Vidare finns i kassetternas bottenstöd 7a en dräneringsränna 10 för att samla in överskottsvatten och genom dräneringshål 11 avleda vattnet ner i underliggande växtmodul. Högst upp på kassetternas 4 bakdel 7b finns en bakåtvikt upphängningskant 12 som passar i de ovan nämnda horisontella skenorna 2. Djupet 6b på kassetternas sido- och bottenstöd 6,7a är ca 75% av växtsubstratets 5 tjocklek 5a, varvid dess återstående tjocklek bildar, mot ovansidan 5b vinkelräta, utskjutande sidokanter några mm utanför sidorkanter 13 och bottenstöd 14 för att täta mot runtom placerade växtmoduler och därigenom överföra fukt horisontellt och vertikalt samt hindra tjuvluft genom springor, samt ge ett homogent intryck innan växterna täcker hela ytan. Växtsubstratets framsida 5c har en form av en rätvinklig fyrhörning, medan dess baksida 5d har kassettens 4 form, dvs parallellepipedisk.

Växtsubstratet 5 måste i fuktigt tillstånd ha en tillräcklig böjstyvhet för att inte, av växternas tyngd, kunna dras ut ur kassetten 4 och falla ner. Tillräcklig böjstyvhet fås i normalfallet vid ca 55 mm tjocklek på ett växtsubstrat 5 av stenull med densitet omkring 0,1 g/cm<3>. För säkerhets skull bör ytterligare förankring göras för växtmoduler med stora tunga växter.

Vid uppbyggnad av en växtvägg är det lämpligt att först montera den nedersta raden av växtmoduler 1, varefter en hålad bevattningsslang 15 läggs horisontell i här för avsedda frästa spår 16 i alla växtsubstrat 5 i raden. I nästa steg monteras nästa överliggande rad varvid bevattningsslangen 15 "kläms" mellan bottenstödet 7a och det frästa spåret 16 och en fuktbrygga 17 bildas mellan växtsubstraten 5 i vertikal led. Det är härvid lämpligt att sidostöden 6 i kassetterna har ett urtag 15a för bevattningsslangen 15 och att detta urtag ligger lite högre än bottenpå spåret 16 i växtsubstratet 5, vilket hindrar vatten att rinna över kanten. Ytterligare en finess finns inbyggd i kassetterna, på så sätt att kassetternas undersida är några mm smalare än dess överdel 7c, varför en överliggande växtmodul 1 kan skjutas in någon eller några centimeter i en underliggande 18 och på så sätt bilda en läckagesäker "rörmuff" för nedåt rinnande överskottsvatten. Växtsubstratets överskjutande sidokant 13 åt sidorna är dock inte avsmalnande utan följer lodlinjen och bildar också här en fuktbrygga i sidled, samtidigt som luft hindras att smita förbi.

Med växtmoduler enligt uppfinningen går det att bygga både passiva och aktiva växtväggar, men metodiken kommer bäst till sin rätt i det senare alternativet där luften inte bara fuktas och syresätts, utan också renas från partiklar och VOC-gaser.

För att åstadkomma en aktiv växtvägg används distansbildande fästelement 2,3 mot väggen så att ett lagom stort utrymme bildas mellan växtmodulernas bakdel och väggen. Utrymmet tätas därefter av på lämpligt sätt, så att minst en avtätad kammare bildas, som genom sug- eller biåsfläktar kommuniserar med omgivande luft, varvid luft kan fås att strömma genom växtsubstratet 5 i endera riktningen. Vid större växtväggar är det en fördel om inte hela växtväggen är aktiv, t. ex. kan växtmodulerna på sidorna och/eller toppen och/eller nederdelen vara passiva och då dölja fläkt- och bevattningsutrustning för enkel övervakning och service. Också ljuddämpande fällor mot fläktljud är lämpliga att placera här.

Material för kassetterna skulle kunna vara formsprutad fiberfylld plast, men på grund av storleken blir verktygskostnaden hög, medförande att tillverkningsserien måste räknas i tusental för att konkurrera med en rationellt utstansad och bockad plåtkassett. Plåtkassetten är dessutom återvinningsbar, vilket är ett säljargument i sammanhanget. Genom att använda aluminiumplåt i kassetterna hålls belastningarna på väggen nere och på "plastnivå", jämfört med tyngre stålmaterial, samt att transporter och monteringsarbete också blir effektivare. Tidigare växtväggar har visat att vatten har en otrolig förmåga att rinna dit man inte vill, vilket var upprinnelsen till idén att sticka in en övre kassett i en nedre, liknande ett rör i en rörmuff, för att få bukt med problemet. Tack vare att plåttekniken maskinellt och mjukvarumässigt har utvecklats, för att ta igen marknadsandelar från plastbranschen, var det möjligt att åstadkomma "rörmuffvarianten" för plåtkassetter.

Claims (4)

Patentkrav

1. Modulariserat system för odling av växter på ett i huvudsak vertikalt plan och på så sätt bygga upp en odlingsenhet, innefattande växtmoduler (1) bestående av kassetter (4), tillverkade i ett material med vattenhållande ytegenskaper och däri fixerade växtsubstrat (5) och inrättade med upphängningsorgan (12) för att fästas mot tex en vägg eller ett plan med distansbildande fästelement (2,3) och ett utrymme mellan växtmodulerna (1) och väggen, helt eller delvis, avtätat mot omgivningen och det(de) avtätade området(ena) kopplad till en eller fler fläktar vilka tvingar luften att flöda genom de i kassetterna (4) fixerade växtsubstraten (5) med däri planterade växters rotsystem, och därvid bli renad från partiklar och VOC-gaser, där kassetterna (4) har en reducerad bredd i nederdelen vid ett bottenstöd (7a) i förhållande till en överdel (7c), så att de kan stickas in i underliggande växtmoduls kassett (4) och bilda en för vatten läckagesäker koppling (17,18) nedåt i odlingsenheten, där kassetternas (4) bakdel (7b) är försedda med ett eller flera hål (8) för genomströmmande luft, vars ytandel av kassettens (4) hela bakdel (7b) ligger i intervallet 5-40%, KÄNNETECKNAD av att växtsubstratet (5), på en främre del av sin tjocklek (5a), har sidokanter (13) vinkelräta mot dess ovansida (5b), som sidledes går utanför två sidostöd (6) på kassetten (4), vilka har en reducerad bredd nedtill jämfört med den övre bredden, samt att växtsubstratet (5) har en utskjutande kant (14) nedåt utanför bottenstödet (7a) och på detta sätt säkerställs en homogen frontsida där kontakt fås mellan växtsubstrat (5), horisontellt och vertikalt för att kunna hålla kvar fukt och också hindra luft från att strömma mellan växtmodulerna (1).

2. Modulariserat system enligt krav 1 där vattenhållande plattor skjuts in i växtsubstratet (5) i områden där växterna av någon anledning inte får tillräckligt med vatten.

3. Ett växtsubstrat (5) att passa i en kassett (4) med upphängningsorgan (12), anpassad för att fästas mot t ex en vägg eller ett plan med distansgivande fästelement (2,3), inrättad för att innehålla och fixera ett växtsubstrat (5) och därvid utgöra en växtmodul (1) som byggsten för uppförande av en modulariserad odlingsenhet, där kassetten (4) har en reducerad bredd i nederdelen vid ett bottenstöd (7a) jämfört med en överdel (7c), så att den kan infogas i underliggande växtmoduls (1) kassett (4) och bilda en läckagesäker vattenkoppling nedåt i odlingsenheten och där kassettens (4) bakdel (7b) har ett eller flera hål (8) för genomströmmande luft, vars ytandel av hela bakdelen (7b) ligger i intervallet 5-40%, vilket gör att i växtsubstratet (5) bildas zoner med olika fukthalt och lufthastighet så att växternas olika rotsystem kan hitta optimala miljöer för sina växtprocesser och där kassetterna (4) är tillverkade av plåtmaterial med hydrofila vattenhållande egenskaper och där en kassett (4) är tillverkade av en enda utskuren och bockad plåt, KÄNNETECKNAD av att växtsubstratet (5), på en främre del av sin tjocklek (5a) har sidokanter (13), vinkelräta mot dess ovansida (5b) som går lite utanför kassettens (4) bägge sidostöd (6) pga dess bottenstöd (7a) har en reducerad bredd nedtill jämfört med sin överdel (7c), samt att växtsubstratet (5) också har en utskjutand kant (14) nedåt utanför bottenstödet (7a) och på detta sätt säkerställa en homogen frontsida där kontakt fås mellan växtsubstratet (5) monterade i närliggande kassetter (4), horisontellt och vertikalt och därvid kunna hålla kvar fukt och också hindra luft att strömma mellan växtmodulerna (1).

4. Ett växtsubstrat (5) enligt krav 3, där ett spår (16) har inrättats i växtsubstratets ovansida (5b), för att inhysa en bevattningsslang (15) och hålla den på plats (17).