WO2018202571A1

WO2018202571A1 - Filtervorrichtung mit einem lebenden moos

Info

Publication number: WO2018202571A1
Application number: PCT/EP2018/060842
Authority: WO
Inventors: Peter Sänger; Dénes Alexander HONUS; Zhengliang Wu
Original assignee: Green City Solutions Gmbh
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2018-11-08
Also published as: DE102017207364A1

Abstract

Eine derartige Filtervorrichtung zur Filterung von Umgebungsluft aufweisend wenigstens eine erste Filteranordnung mit einer pflanzenbasierten Filtereinheit, die wenigstens ein lebendes Moos aufweist, und einem Filterträger, in dem die Filtereinheit wenigstens abschnittsweise angeordnet ist und der wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung aufweist, ist bekannt. Erfindungsgemäß ist ein Durchlüftungssystem mit einer Antriebseinheit vorgesehen, das derart angeordnet ist, dass ein Luftförderstrom durch die Luftdurchtrittsöffnung und die Filtereinheit der Filteranordnung förderbar ist. Einsatz im Bereich der Umwelttechnik.

Description

Filtervorrichtung mit einem lebenden Moos

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Filterung von Umgebungsluft aufweisend wenigstens eine erste Filteranordnung mit einer pflanzenbasierten Filtereinheit, die wenigstens ein lebendes Moos aufweist, und einem Filterträger, in dem die Filtereinheit wenigstens abschnittsweise angeordnet ist und der wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung aufweist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 10 2014 1 14 307 B3 bekannt. Die bekannte Filtervorrichtung ist in Gestalt einer vertikalen Pflanzenwand zur Feinstaubfilterung in Urbanen Bereichen vorgesehen und weist eine Filteranordnung auf. Die Filteranordnung umfasst eine Filtereinheit, die ein lebendes Moos als Filtermedium aufweist. Die Filtereinheit ist derart in einem Filterträger in Gestalt eines Pflanztopfes angeordnet, dass Umgebungsluft an der Oberfläche der Filtereinheit entlang strömen und somit Feinstaub an der Oberfläche des lebenden Mooses abgelagert werden kann. Infolge von Stoffwechselvorgängen kann der derart abgelagerte Feinstaub jedenfalls teilweise in das Moos aufgenommen und somit gebunden werden. Um eine verbesserte Filterwirkung zu erreichen, sieht die DE 10 2014 1 14 307 B3 weiter vor, eine Gefäßpflanze zusätzlich zu dem lebenden Moos in dem Pflanztopf anzuordnen. Die Gefäßpflanze soll als eine Art Strömungshindernis eine Entschleunigung der an der Moosoberfläche vorbeiströmenden Umgebungsluft bewirken. Auf diese Weise soll einem windbedingten Abtragen des Feinstaubs von der Moosoberfläche entgegengewirkt und letztlich eine verbesserte Bindung des Feinstaubs durch das Moos erreicht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Filterung von Schadstoffen, insbesondere von Feinstaub, aus der Umgebungsluft ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wenigstens ein Durchlüftungssystem mit einer Antriebseinheit vorgesehen ist, das derart angeordnet ist, dass ein Luftförderstrom durch die Luftdurchtrittsöffnung und die Filtereinheit der Filteranordnung förderbar ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird demnach, anstelle einer bloßen windbedingten Anströmung der Oberfläche der Filtereinheit, eine antriebsbewirkte Durchlüftung der Filtereinheit bewirkt. Die mittels des Durchlüftungssystems bewirkte Förderung des Luftförderstromes durch die Filtereinheit bewirkt, dass an der Moosoberfläche abgelagerter Feinstaub in tiefere Schichten der Filtereinheit gefördert oder jedenfalls an der Moosoberfläche festgesaugt wird. Demzufolge wird einem windbedingten Abtragen des Feinstaubs von der Moosoberfläche entgegengewirkt und eine verbesserte Bindung des Feinstaubs durch das Moos erreicht. Die Filtereinheit ist luftdurchlässig gestaltet. Zu diesem Zweck kann die Filtereinheit ein luftdurchlässiges Filtersubstrat aufweisen, auf welchem das lebende Moos angeordnet ist. Das Filtersubstrat kann Mineralwolle, Kokosfasern oder Glasfasern in Gestalt einer Schwebstofffiltermatte (HEPA-Filter) beinhalten. Das Durchlüftungssystem kann in Bezug auf eine Hauptströmungsrichtung des Luftförderstromes vor und/oder hinter der Filtereinheit angeordnet sein. Das Durchlüftungssystem kann insoweit als Saug- und/oder als Drucksystem ausgestaltet sein. Das Durchlüftungssystem kann einen Ventilator in Gestalt eines Lüfters oder eines Gebläses aufweisen. Vorteilhaft kann das Durchlüftungssystem Luftleitelemente, insbesondere in Form einer Rohrleitung oder dergleichen, aufweisen. Der Ventilator kann als Axial-, Diagonal-, Radial- oder Zentrifugalventilator ausgebildet sein. Die zur Förderung des Luftförderstroms vorgesehene Antriebseinheit weist vorteilhafterweise einen Antriebsmotor auf, der zu einer Versorgung mit Antriebsenergie mittels einer Batterie, eines externen Stromnetzes, eines Photovoltaikmoduls oder eines Windrads eingerichtet sein kann. Im Sinne der Erfindung ist der Begriff Antriebseinheit jedoch nicht auf mechanische oder elektromechanische Antriebe beschränkt, sondern umfasst auch Wärmeerzeuger und/oder -Übertrager. Ein solcher Wärmeerzeuger und/oder -Übertrager kann derart eingerichtet sein, dass ein Temperaturgefälle in dem Durchlüftungssystem und eine damit einhergehenden kon- vektiven Durchlüftung der Filtereinheit bewirkbar sind. Ein solcher Wärmeerzeuger und/oder - Übertrager kann beispielsweise zu einer Versorgung mit solarthermischer oder elektrischer Antriebsenergie eingerichtet sein. Vorzugsweise ist die Filtereinheit substratlos ausgebildet, so dass kein Filtersubstrat und/oder kein Wachstumssubstrat für das wenigstens eine lebende Moos vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebseinheit zu einer Versorgung mit Antriebsenergie mittels einer Brennstoffzelle eingerichtet sein.

Die Erfindungsgemäße Lösung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise als Feinstaubfiltervorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in verkehrsbelasteten Stadtbereichen. Die erfindungsgemäße Lösung kann aber auch zur Verbesserung der Luftqualität in Innenräumen eingesetzt werden. Zudem eignet sich die erfindungsgemäße Lösung in besonders vorteilhafter Weise als Stickoxidfiltervorrichtung zur Verbesserung der Luftqualität in verkehrsbelasteten Stadtbereichen.

In Ausgestaltung der Erfindung weist das Durchlüftungssystem wenigstens einen Lüfter, vorzugsweise einen Axiallüfter, auf. Sofern eine Mehrzahl von Filteranordnungen vorgesehen ist, kann der Lüfter vorteilhaft mehreren Filteranordnungen zugeordnet und mittels entsprechender Luftleitelemente zu deren gemeinsamer Durchlüftung vorbereitet sein. Insbesondere Axiallüfter weisen im Verhältnis zu ihren Abmessungen hohe Luftförderleistungen auf. Demzufolge kann Bauraum eingespart und eine kompakte Filtervorrichtung erreicht werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Antriebseinheit wenigstens einen Elektromotor auf. Der Elektromotor kann vorteilhaft zu einer Versorgung mit Betriebsenergie über ein dem Durchlüftungssystem zugeordnetes Photovoltaikmodul vorbereitet sein. Demzufolge kann ein energieautarker Betrieb der Filtervorrichtung und somit eine örtlich besonders flexible Ersetzbarkeit erreicht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Filteranordnung vorgesehen, wobei das Durchlüftungssystem in Bezug auf die Hauptrichtung des Luftförderstroms derart zwischen der ersten und der zweiten Filteranordnung angeordnet ist, dass der Luftförderstrom nacheinander und/oder parallel durch beide Filteranordnungen förderbar ist. Nacheinander meint, dass die Filteranordnungen in Bezug auf den Luftförderstrom gleichsam einer Reihenschaltung angeordnet sind. Dies ist im Wesentlichen gleichwirkend zu einer Erhöhung der Dicke der Filtereinheit in Bezug auf die Durchströmungsrichtung, so dass eine verbesserte Tiefenfiltration erreicht werden kann. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann eine nochmals verbesserte Filterwirkung erreicht werden. Demgegenüber meint parallel, dass die Filteranordnungen gleichsam einer Parallelschaltung in Bezug auf den Luftförderstrom angeordnet sind. Demzufolge ergibt sich im Vergleich zu einer Reihenschaltung der Filteranordnungen ein geringerer Strömungswiderstand. Bei dieser Ausgestaltung kann das Durchlüftungssystem, insbesondere die Antriebseinheit, hinsichtlich der erforderlichen Luftförderleistung vergleichsweise weniger stark dimensioniert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind eine mit dem Durchlüftungssystem verbundene Steuereinheit und wenigstens ein mit der Steuereinheit verbundener Sensor vorgesehen, wobei der Sensor dazu eingerichtet ist, eine Schadstoffbelastung der Umgebungsluft vor und/oder nach Durchströmung der Filtereinheit zu erfassen und die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, wenigstens in Abhängigkeit von der derart erfassten Schadstoffbelastung die Luftförderleistung des Durchlüftungssystems zu steuern. Vorteilhafterweise ist der Sensor zu Erfassung der Feinstaubbelastung der Umgebungsluft eingerichtet. Der Sensor kann vorteilhaft ein optischer Sensor sein, der zu einer Ermittlung der feinstaubbedingten Trübung der Umgebungsluft eingerichtet ist. Vorteilhaft kann die Luftförderleistung bei Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes für die Schadstoffbelastung auf Null reduziert und derart das Durchlüftungssystem, insbesondere die Antriebseinheit, abgeschaltet werden. Durch die derartige Steuerung der Luftförderleistung wird ein besonders ressourcenschonender Betrieb der Filtervorrichtung erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuereinheit verbundene Übertragungseinheit vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, die derart ermittelte Schadstoffbelastung an eine Anzeigeeinheit zu senden und/oder einen Steuerbefehl zur Steuerung der Luftförderleitung des Durchlüftungssystems zu empfangen. Die Übertragungseinheit kann ein Internetrouter, eine Funksender/-empfänger oder dergleichen sein. Die Anzeigeeinheit kann vorteilhaft ein mobiles Endgerät sein. Es ist vorteilhaft, wenn die Steuereinheit mittels der Übertragungseinheit, vorzugsweise drahtlos, an das Internet angeschlossen ist. Derart wird eine besonders flexible Steuerbarkeit der Filtervorrichtung erreicht und eine einfache informationstechnische Vernetzung einer Mehrzahl von Filtervorrichtungen ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein im Wesentlichen vertikal erstreckter Tragrahmen vorgesehen, in dem eine Mehrzahl von in Breiten- und/oder Hochrichtung nebeneinander angeordneten Filteranordnungen und eine Mehrzahl von den Filteranordnungen zugeordneten Durchlüftungssystemen angeordnet sind. Diese Ausgestaltung erlaubt einen modularen Aufbau der Filtervorrichtung und ermöglicht derart eine einfache und kostengünstige Anpassung der Filterleistung an die jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalls.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils eines der Durchlüftungssysteme jeweils zwei in Tiefenrichtung an gegenüberliegenden Seiten des Tragrahmens angeordneten Filteranordnungen zugeordnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders kompakte Bauform. Das Durchlüftungssystem kann dabei derart angeordnet sein, dass die Filteranordnungen in Bezug auf die Hauptrichtung des Luftförderstromes hintereinander in Reihe oder parallel zueinander durchlüftet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Filtereinheit wenigstens zwei unterschiedliche lebende Moose auf. Die wenigstens zwei lebenden Moose gehören vorzugsweise unterschiedlichen Gattungen und/oder Arten an. Mittels einer entsprechenden Kombination unterschiedlicher lebender Moose können die Eigenschaften der Filtereinheit auf besonders vorteilhafte Weise an die an einem Aufstellungsort der Filtervorrichtung vorherrschenden Umwelteinflüsse angepasst werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinheit substratlos ausgebildet. Substratlos meint, dass die Filtereinheit kein Filtersubstrat und/oder kein Wachstumssubstrat für das wenigstens eine lebende Moos aufweist. Dadurch kann ein besonders einfacher und kostengünstig herstellbarer Aufbau der Filtereinheit erreicht werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass das wenigstens eine lebende Moos einer Gattung angehört, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von Gattungen bestehend aus Leucobryum, Hypnum (Schlafmoose), Sphagnum (Torfmoose), Tortula (Drehzahnmoose), Palustriella (pleurokarpe Laubmoose), Syntrichia (akrokarpe Laubmoose), Raco- mitrium (Zackenmützenmoose), Ceratodon (Hornzahnmoose), Brachythecium (Kegelmoose) und Pseudoscleropodium (Grünstängelmoose), insbesondere ausgewählt ist aus einer Gruppe von Gattungen bestehend aus Hypnum (Schlafmoose), Sphagnum (Torfmoose), Tortula (Drehzahnmoose), Palustriella (pleurokarpe Laubmoose), Syntrichia (akrokarpe Laubmoose), Raco- mitrium (Zackenmützenmoose), Ceratodon (Hornzahnmoose), Brachythecium (Kegelmoose) und Pseudoscleropodium (Grünstängelmoose). Die Verwendung von lebendem Moos als Bestandteil der Filtereinheit stellt besondere Anforderungen an die Physiologie und Ökologie des Mooses. In anderen Worten: Nicht jede beliebige Moosgattung/-art erlaubt einen technisch einwandfreien und insbesondere kostengünstigen Betrieb der Filtervorrichtung. Vielmehr ist es insbesondere erforderlich, dass die zur Verwendung kommende Moosgattung/-art hinreichend tolerant ist gegenüber einem künstlichen, nicht ihrem üblichen natürlichen Lebensraum entsprechenden Standort der Filtervorrichtung, vorzugsweise einem innerstädtischen Bereich oder einem Wohnraum. Andernfalls können ein Absterben des lebenden Mooses, eine unzureichende Filterwirkung und/oder erhöhte Betriebskosten nicht ausgeschlossen werden. Bei der Auswahl geeigneter Moosgattungen/-arten in Betracht zu ziehende Kriterien sind insoweit insbesondere die Austrocknungstoleranz, die Lichtunempfindlichkeit, die Toleranz gegenüber hartem Wasser sowie die erreichbare Feinstaubakkumulation. Hinsichtlich der Toleranz gegen eine Austrocknung haben sich die Gattungen Racomitrium, Tortula, Syntrichia, Ceratodon als vorteilhaft erwiesen. Hinsichtlich der Lichtunempfindlichkeit haben sich die Gattungen Leucobryum, Syntrichia, Racomitrium, Ceratodon, Palustriella sowie Tortula als vorteilhaft erwiesen. Hinsichtlich der Toleranz gegenüber hartem Wasser haben sich die Gattungen Syntrichia, Palustriella, Racomitrium, Pseudoscleropodium als vorteilhaft erwiesen. Hinsichtlich der Fähigkeit zur Akkumulation von Feinstaub haben sich die Gattungen Syntrichia, Palustriella, Racomitrium, Pseudoscleropodium als vorteilhaft erwiesen. Vor diesem Hintergrund ist es besonders vorteilhaft, wenn das lebende Moos einer Gattung angehört, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Gattungen bestehend aus Syntrichia, Racomitrium, Brachythecium und Pseudoscleropodium. Auf diese Weise kann ein ungewolltes Absterben des lebenden Mooses sowie eine unzureichende Filterung vermieden und somit ein technisch einwandfreier und kostengünstiger Betrieb der Filtervorrichtung ermöglicht werden. Sofern die Filtereinheit wenigstens zwei unterschiedliche lebende Moose aufweist, ist es vorteilhaft, wenn diese unterschiedlichen Gattungen angehören, wobei die Gattungen vorzugsweise ausgewählt sind aus der vorgenannten Gruppe von Gattungen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gehört das wenigstens eine lebende Moos einer Art an, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von Arten bestehend aus Syntrichia ruralis (Erd- Verbundzahnmoos), Tortula muralis (Mauer- oder Dach-Drehzahnmoos), Racomitrium cane- scens (Graues Zackenmützenmoos), Ceratodon purpureus (Purpurstieliges Hornzahnmoos), Brachythecium albicans (Weißes Kurzbüchsenmoos) und Pseudoscleropodium purum (Grün- stängelmoos) . Wie sich weiter gezeigt hat, weisen die Arten Syntrichia ruralis, Tortula muralis, Racomitrium canescens, Ceratodon purpureus im Vergleich zu anderen Arten jeweils eine besonders hohe Austrocknungstoleranz, eine hohe Lichttoleranz, eine hinreichende Toleranz gegenüber hartem Wasser sowie besonders ausgeprägte Fähigkeit zur Feinstaubakkumulation auf. Im Falle von Syntrichia ruralis besteht zudem eine Toleranz gegenüber salzhaltigem Wasser. Auf diese Weise wird ein gegenüber wechselnden Umwelteinflüssen und extremen Standortbedingungen besonders robuster Betrieb der Filtervorrichtung ermöglicht. Sofern die Filtereinheit wenigstens zwei unterschiedliche lebende Moose aufweist, ist es vorteilhaft, wenn diese unterschiedlichen Arten angehören, wobei die Arten vorzugsweise aus der vorstehenden Gruppe von Arten ausgewählt sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Filtereinheit zusätzlich wenigstens eine weitere lebende Pflanze auf, die vorzugsweise der Gattung Spinacia oder Eucalyptus angehört. Durch diese Ausgestaltung kann eine verbesserte Aufnahme von Stickoxid aus der Luft erreicht werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 a zeigt in perspektivischer schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, die zur Verbesserung der Luftqualität in verkehrsbelasteten Stadtbereichen vorgesehen ist,

Fig. 1 b die Filtervorrichtung nach Fig. 1 a in einer schematischen Frontansicht unter Ausblendung einzelner Bauteile,

Fig. 1 c die Filtervorrichtung nach Fig. 1 a und Fig. 1 b in einer Schnittansicht in einer Schnittebene A-A gemäß Fig. 1 b,

Fig. 1 d in einer schematischen Darstellung eine Filtereinheit der Filtervorrichtung nach

Fig. 1 a bis c,

Fig. 1 e in einer schematischen Darstellung eine alternativ ausgestaltete Filtereinheit, Fig. 2 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung einer zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, die zur Verbesserung Luftqualität in Innenräumen vorgesehen ist,

Fig. 3 in einer schematischen Darstellung Messresultate betreffend die Filterleistung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen nach den Fig. 1 a bis 2 in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des antriebsbewirkten Luftförderstromes (wind speed) für unterschiedliche Partikelgrößen (PM1 , PM 2.5, PM 10),

Fig. 4a in perspektivischer schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, die zur Verbesserung der Luftqualität in verkehrsbelasteten Stadtbereichen vorgesehen ist,

Fig. 4b die Filtervorrichtung nach Fig. 4a in einer schematischen Frontansicht unter Ausblendung einzelner Bauteile und

Fig. 4c die Filtervorrichtung nach den Figuren 4a und 4b in einer Schnittansicht in einer

Schnittebene A-A gemäß Fig. 4b.

Eine Filtervorrichtung 1 nach den Fig. 1 a bis 1 d ist zur Filterung von Feinstaub aus der Umgebungsluft und insoweit zur Verbesserung der Luftqualität in verkehrsbelasteten Stadtbereichen vorgesehen. Die Filtervorrichtung 1 dient zudem der Filterung von Stickoxiden aus der Umgebungsluft. Die Filtervorrichtung 1 weist einen im Wesentlichen vertikal erstreckten Tragrahmen 2 auf. In dem Tragrahmen 2 ist eine Mehrzahl von in Breiten- B und Hochrichtung H nebeneinander angeordneten Filteranordnungen 3 (Fig. 1 c) und eine Mehrzahl von den Filteranordnungen 3 zugeordneten Durchlüftungssystemen 4 (Fig. 1 b, 1 c) angeordnet. Die Filteranordnungen 3 weisen jeweils eine pflanzenbasierte Filtereinheit 5 mit wenigstens einem lebenden Moos 6 sowie einen Filterträger 7 mit einer Luftdurchtrittsöffnung 8 auf. Die Filterträger 7 sind mittels nicht näher ersichtlicher Verbindungsmittel in einer als solchen bekannten Weise mit dem Tragrahmen 2 der Filtervorrichtung 1 verbunden. Die Filterträger 7 sind jeweils als Blechbauteil ausgebildet. Der Tragrahmen 2 ist als geschraubte Profilkonstruktion ausgebildet. Wie weiter anhand Fig. 1 a ersichtlich ist, ist der Tragrahmen 2 mittels zweier Stützgestelle 9 an einer im Wesentlichen horizontal orientierten Aufstellfläche 10 abgestützt.

Wie insbesondere anhand der Fig. 1 b und 1 c ersichtlich ist, weist jedes Durchlüftungssystem 4 eine Antriebseinheit 1 1 auf, die als Elektromotor eines Gebläses 12 des jeweiligen Durchlüftungssystems 4 ausgebildet ist. Die Gebläse 12 sind jeweils als Axialgebläse bzw. -Ventilatoren ausgebildet und derart angeordnet, dass ein Luftförderstrom V durch die Luftdurchtrittsöffnung 8 und die Filtereinheit 5 der dem jeweiligen Durchlüftungssystem 4 zugeordneten Filteranordnung 3 förderbar ist.

Wie anhand Fig. 1 c ersichtlich ist, bildet jeweils eines der Durchlüftungssysteme 4 gemeinsam mit den ihm jeweils zu beiden Seiten zugeordneten Filteranordnungen 3 eine Art Sandwichanordnung. Das heißt in Bezug auf die Hauptrichtung des Luftförderstroms V ist das Durchlüftungssystem 4 jeweils so angeordnet, dass der Luftförderstrom V nacheinander durch die dem Durchlüftungssystem 4 jeweils zugeordneten Filteranordnungen 3 förderbar ist. Insoweit ergibt sich eine Art Reihenschaltung jeweils zweier der Filteranordnungen, wobei eine der Filteranordnungen auf der Saugseite des Durchlüftungssystems 4 und die weitere Filteranordnung auf der Druckseite des Durchlüftungssystems 4 angeordnet ist. Wie weiter anhand Fig. 1 b ersichtlich ist, sind die Gebläse 12 und Elektromotoren 1 1 jeweils in einem Halteblech 13 angeordnet. Die Haltebleche 13 sind mittels Federelementen 14 miteinander verbunden und an dem Tragrahmen 2 festgelegt, so dass eine Übertragung von antriebsbedingten Schwingungen auf den Tragrahmen 2 vermieden wird.

Weiter weist die Filtervorrichtung 1 eine Steuereinheit 15 und einen mit dieser verbundenen Sensor 16 auf. Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform kann die Steuereinheit 15 auch mit einer Mehrzahl von Sensoren 16 verbunden sein. Der Sensor 16 ist dazu eingerichtet, eine Schadstoffbelastung der Umgebungsluft zu erfassen. Der Sensor 16 kann ein als solcher bekannter optischer Sensor zur Erfassung der partikelbedingten Trübung der Luft sein. Die Steuereinheit 15 ist mit den Elektromotoren 1 1 der jeweiligen Axialgebläse 12 verbunden und dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von der mittels des Sensors 16 erfassten Schadstoffbelastung die Luftförderleistung der Axialgebläse 12 zu steuern. Die Filtervorrichtung 1 weist weiter eine mit der Steuereinheit 15 verbundene Übertragungseinheit 17 auf. Die Übertragungseinheit 17 ist als Funksender/-empfänger oder dergleichen ausgebildet und dazu eingerichtet, die mittels des Sensors 16 ermittelte Schadstoffbelastung an eine Anzeigeeinheit 18 zu senden und einen Steuerbefehl zur Steuerung der Luftförderleistung zu empfangen. Die Anzeigeeinheit 18 ist ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein Smartphone. Die Steuereinheit 15, der Sensor 16 sowie die Übertragungseinheit 17 sind aus Gründen der besseren Darstellbarkeit anhand Fig. 1 b lediglich schematisch und außerhalb des Tragrahmens 2 der Filtervorrichtung 1 dargestellt. Es ist selbstverständlich auch möglich, diese Komponenten innerhalb des Tragrahmens 2 anzuordnen.

Wie weiter schematisch anhand Fig. 1 d verdeutlicht ist, ist das lebende Moos 6 der Filtereinheit 5 auf einem Filtersubstrat 19 angeordnet. Das Filtersubstrat 19 beinhaltet Kokosfasern. Alterna- tiv oder zusätzlich kann das Filtersubstrat 19 Mineralwolle oder Glasfasern, insbesondere in Gestalt einer Schwebstofffiltermatte, beinhalten. Das lebende Moos 6 gehört einer Art an, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von Moosarten, die sich als besonders geeignet erwiesen haben, nämlich Erd-Verbundzahnmoos (Syntrichia ruralis), Mauer- oder Dach-Drehzahnmoos (Tortula muralis), Graues Zackenmützenmoos (Racomitrium canescens), Purpurstieliges Hornzahnmoos (Ceratodon purpureus), Weißes Kurzbüchsenmoos (Brachythecium albicans) und Grünstängelmoos (Pseudoscleropodium purum). Vorstehende Arten weisen im Vergleich zu anderen Moosarten jeweils eine besonders hohe Austrocknungstoleranz, eine hohe Lichttoleranz, eine hinreichende Toleranz gegenüber hartem Wasser sowie eine besonders ausgeprägte Fähigkeit zur Feinstaubakkumulation auf.

Weiter kann die Filtereinheit 5 zusätzlich zu dem lebenden Moos wenigstens eine weitere lebende Pflanze 20 aufweisen. Hinsichtlich der Filterwirkung der Filtereinheit 5 ergeben sich Vorteile, wenn diese zusätzliche lebende Pflanze 20 der Gattung Eucalyptus oder Spinacia angehört.

Bei einer alternativen Ausgestaltung gemäß Fig. 1 e weist eine Filtereinheit 5b kein Filtersubstrat 19 auf, sondern ist stattdessen substratlos ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weist die Filtereinheit 5b wenigstens zwei unterschiedliche lebende Moose 6, 6' auf, die im Hinblick auf ihre Gattung und/oder Art unterschiedlich sind. Die unterschiedlichen Moose 6, 6' können beispielsweise über- und/oder nebeneinander angeordnet sein.

Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung 1 a ist zur Verbesserung der Luftqualität in Innenräumen vorgesehen. Die Ausführungsformen erfindungsgemäßer Filtervorrichtungen 1 , 1 a weisen hinsichtlich der strukturellen sowie funktionellen Merkmale einen im Wesentlichen übereinstimmenden Aufbau auf. Bauteile und Abschnitte, die bei den Filtervorrichtungen 1 sowie 1 a identisch sind, sind insoweit mit identischen Bezugszeichen versehen. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden solche identischen Bauteile und Abschnitte in Bezug auf die Filtervorrichtung 1 a nicht gesondert erläutert. Funktionsgleiche Bauteile und Abschnitte, die jedoch in ihrer konstruktiven Ausführung unterschiedlich sind, sind mit gleichen Bezugszeichenziffern unter Hinzufügung von Kleinbuchstaben bezeichnet.

Die Filtervorrichtung 1 a weist mehrere in Bezug auf die Zeichenebene der Fig. 2 übereinander angeordnete Filteranordnungen 3a auf. Jede der Filteranordnungen 3 weist eine pflanzenbasierte Filtereinheit 5a sowie einen Filterträger 7a auf. Hierbei ist zur besseren Verdeutlichung des Aufbaus der Filtervorrichtung 1 a lediglich die Filtereinheit 5a der unteren Filteranordnung 3a dargestellt. Hinsichtlich des Aufbaus der Filtereinheit 5a, insbesondere hinsichtlich der Aus- wähl der Gattung und/oder Art des lebenden Mooses 6, wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 a bis 1 d verwiesen. Die Filterträger 7a sind jeweils scheibenförmig ausgebildet und an ihrem Außenumfang an einem innenliegenden Wandabschnitt eines vertikal erstreckten Tragrahmens 2a, der als eine Art Pflanztopf ausgebildet ist, festgelegt. Jeder der Filterträger 7a weist eine Mehrzahl von Luftdurchtrittsöffnungen 8a sowie einen zentralen Durchtritt 21 auf. Der vertikale Tragrahmen 2a ist fußseitig über eine Bodenschale 22 an einer Aufstellfläche abgestützt. Die Bodenschale 22 ist zur Aufnahme von Wasser vorgesehen und bildet insoweit ein Wasserreservoir für die pflanzenbasierten Filtereinheiten 5a. Zur Bewässerung der Filtereinheiten 5a ist eine an der Bodenschale 22 angeordnete Pumpe 23 sowie eine mit dieser fluidleitend verbundene Steigleitung 24 vorgesehen. Im Unterschied zu der Steuereinheit 15 der Filtervorrichtung 1 ist die Steuereinheit 15a zusätzlich zur Ansteuerung der Pumpe 23 und somit zur Steuerung der Wasserzufuhr zu den Filtereinheiten 5a eingerichtet. Zusätzlich oder alternativ zu dem Sensor 16 der Filtervorrichtung 1 ist der Sensor 16a dazu eingerichtet, die Luftfeuchte und/oder Temperatur und/oder Sonneneinstrahlung zu erfassen, so dass abhängig von den derart ermittelten Messwerten eine sachgerechte Bewässerung der pflanzenbasierten Filtereinheiten 5a ermöglicht ist.

Weiter weist die Filtervorrichtung 1 a ein Durchlüftungssystem 4a auf, das ein von einem Elektromotor 1 1 a angetriebenes Axialgebläse 12a sowie eine Luftleitung 25 aufweist. Das Axialgebläse 12a nebst Elektromotor 1 1 a ist an einem oberen Stirnende der Luftleitung 25 angeordnet, wobei die Luftleitung 25 in einer Deckelscheibe 26 festgelegt ist und in axialer Richtung durch die Durchtritte 21 der Filterträger 7a reicht. Die Deckelscheibe 26 ist an ihrem Außenumfang in eine stirnendseitige kreiszylindrische Öffnung des Tragrahmens 2a eingepasst und mit dieser verbunden und weist zudem zwei Luftauslässe 27 auf.

Zur aktiven Durchlüftung der pflanzenbasierten Filtereinheiten 5a wird der Elektromotor 1 1 a mittels der Steuereinheit 15a angesteuert und derart das Axialgebläse 12a in Rotation versetzt. Auf diese Weise wird am oberen Ende der Luftleitung 25 Luft angesaugt und in axialer Richtung nach unten geleitet. Der derart bewirkte Luftförderstrom V wird an dem unteren Stirnende der Luftleitung 25 nach oben umgelenkt, so dass der Luftförderstrom V durch die Filtereinheiten 5a und die Luftdurchtrittsöffnungen 8a geleitet wird und die Filtervorrichtung 1 a schließlich durch die Austrittsöffnungen 27 verlässt. Durch eine entsprechende Ansteuerung und/oder Veränderung der Orientierung des Axialgebläses 12a ist der derart bewirkte Luftförderstrom V selbstverständlich auch umkehrbar. Entsprechendes gilt im Hinblick auf das Gebläse 12 in Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 a bis 1 d. Wie weiter anhand Fig. 3 ersichtlich ist, ist mittels einer antriebsbewirkten Durchströmung der pflanzenbasierten Filtereinheiten 5, 5a, wie sie bei den Filtervorrichtungen 1 , 1 a vorgesehen ist, eine wesentliche Verbesserung der Filterwirkung erreichbar. Fig. 3 zeigt die prozentuale Reduktion einer Partikelbelastung eines Luftförderstroms in Abhängigkeit der Geschwindigkeit für unterschiedliche Partikelfraktionen PM1 , PM2,5 sowie PM10, wobei dies einer Partikelgröße von 1 , 2,5 bzw. 10 μηι entspricht. Hierbei hat sich gezeigt, dass die Filterwirkung der pflanzenbasierten Filtereinheiten 5, 5a mit zunehmender Geschwindigkeit des Luftförderstroms V ansteigt, wobei die Geschwindigkeit von 0,1 m/s einer Anströmung der Filtereinheiten 5, 5a mit lediglich naturbedingt bewegter Umgebungsluft entspricht. Dies verdeutlicht, dass die erfindungsgemäße Lösung eine verbesserte Filterung von Feinstaub aus der Umgebungsluft ermöglicht.

Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung 1 b nach den Figuren 4a bis 4c ist zur Verbesserung der Luftqualität in verkehrsbelasteten Stadtbereichen und insoweit zur Filterung von Feinstaub und Stickoxiden aus der Umgebungsluft vorgesehen. Die Filtervorrichtung 1 b stimmt hinsichtlich ihrer funktionellen sowie strukturellen Merkmale im Wesentlichen mit der Filtervorrichtung 1 gemäß den Figuren 1 a bis 1 e überein. Bauteile und Abschnitte, die bei den Filtervorrichtungen 1 sowie 1 b identisch sind, sind insoweit mit identischen Bezugszeichen versehen. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden solche identischen Bauteile und Abschnitte in Bezug auf die Filtervorrichtung 1 b nicht gesondert erläutert. Stattdessen wird auf die diesbezügliche Offenbarung im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 a bis 1 e verwiesen. Nachfolgend werden lediglich die wesentlichen Unterschiede der Filtervorrichtung 1 b gegenüber der Filtervorrichtung 1 näher erläutert.

Die Filtervorrichtung 1 b unterscheidet sich im Wesentlichen dahingehend von der Filtervorrichtung 1 , dass die Durchlüftungssysteme 4b unterschiedlich zu den Durchlüftungssystemen 4 angeordnet und/oder ausgestaltet sind. Anhand der Fig. 4a sind 5 in Breitenrichtung B nebeneinander angeordnete Durchlüftungssysteme 4b ersichtlich. Die Durchlüftungssysteme 4b weisen jeweils zwei Gebläse 12b auf, die an in Tiefenrichtung T gegenüberliegenden Seiten des Tragrahmens 2 mittels Halteblechen 13b über einen Rahmen 14b an diesem befestigt sind. Der Rahmen 14b umschließt die Durchlüftungssysteme 4b. Jedes der Gebläse 12b weist eine Antriebseinheit 1 1 b auf. Anhand Fig. 4c sind mehrere in Hochrichtung H übereinanderliegend angeordnete Durchlüftungssysteme 4b eingezeichnet, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss. Stattdessen kann, wie anhand der Figuren 4a und 4b ersichtlich ist, lediglich eine in Breitenrichtung B erstreckte Reihe von Durchlüftungssystemen 4b in Hochrichtung H mittig des Tragrahmens 2 angeordnet und den Filteranordnungen 3 zugeordnet sein.

Claims

Patentansprüche

1 . Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) zur Filterung von Umgebungsluft aufweisend wenigstens eine erste Filteranordnung (3, 3a) mit einer pflanzenbasierten Filtereinheit (5, 5a, 5b), die wenigstens ein lebendes Moos (6, 6') aufweist, und einem Filterträger (7, 7a), in dem die Filtereinheit (5, 5a, 5b) wenigstens abschnittsweise angeordnet ist und der wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung (8, 8a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchlüftungssystem (4, 4a, 4b) mit einer Antriebseinheit (1 1 , 1 1 a, 1 1 b) vorgesehen ist, das derart angeordnet ist, dass ein Luftförderstrom (V) durch die Luftdurchtrittsöffnung (8, 8a) und die Filtereinheit (5, 5a, 5b) der Filteranordnung (3, 3a) förderbar ist.

2. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchlüftungssystem (4, 4a, 4b) wenigstens einen Lüfter (12, 12a, 12b), vorzugsweise einen Axiallüfter, aufweist.

3. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1 1 , 1 1 a, 1 1 b) wenigstens einen Elektromotor aufweist.

4. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Filteranordnung (3, 3a) vorgesehen ist, wobei das Durchlüftungssystem (4, 4a, 4b) in Bezug auf die Hauptrichtung des Luftförderstroms (V) derart zwischen der ersten und der zweiten Filteranordnung (3, 3a) angeordnet ist, dass der Luftförderstrom (V) nacheinander und/oder parallel durch beide Filteranordnungen (3, 3a) förderbar ist.

5. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Durchlüftungssystem (4, 4a, 4b) verbundene Steuereinheit (15, 15a) und wenigstens ein mit der Steuereinheit (15, 15a) verbundener Sensor (16, 16a) vorgesehen sind, wobei der Sensor (16, 16a) dazu eingerichtet ist, eine Schadstoffbelastung der Umgebungsluft vor und/oder nach Durchströmung der Filtereinheit (5, 5a, 5b) zu erfassen und die Steuereinheit (15, 15a) dazu eingerichtet ist, wenigstens in Abhängigkeit von der derart erfassten Schadstoffbelastung die Luftförderleistung des Durchlüftungssystems (4, 4a, 4b) zu steuern.

6. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuereinheit (15, 15a) verbundene Übertragungseinheit (17) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, die derart ermittelte Schadstoffbelastung an eine Anzeigeeinheit (18) zu senden und/oder einen Steuerbefehl zur Steuerung der Luftförderleitung des Durchlüftungssystems (4, 4a, 4b) zu empfangen.

7. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Wesentlichen vertikal erstreckter Tragrahmen (2) vorgesehen ist, in dem eine Mehrzahl von in Breiten- (B) und/oder Hochrichtung (H) nebeneinander angeordneten Filteranordnungen (3) und eine Mehrzahl von den Filteranordnungen (3) zugeordneten Durchlüftungssystemen (4, 4b) angeordnet sind.

8. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eines der Durchlüftungssysteme (4, 4b) jeweils zwei in Tiefenrichtung (T) an gegenüberliegenden Seiten des Tragrahmens (2) angeordneten Filteranordnungen (5, 5b) zugeordnet ist.

9. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (5b) wenigstens zwei unterschiedliche lebende Moose (6, 6') aufweist.

10. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (5b) substratlos ausgebildet ist.

1 1 . Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine lebende Moos (6, 6') einer Gattung angehört, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von Gattungen bestehend aus Leucobrym, Hypnum, Sphagnum, Tortula, Palustriella, Syntrichia, Raco- mitrium, Ceratodon, Brachythecium und Pseudoscieropodium, insbesondere ausgewählt ist aus einer Gruppe von Gattungen bestehend aus Hypnum, Sphagnum, Tortula, Palustriella, Syntrichia, Racomitrium, Ceratodon, Brachythecium und Pseudoscieropodium.

12. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine lebende Moos (6, 6') einer Art angehört, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von Arten bestehend aus Syntrichia ruralis, Tortula muralis, Racomitrium cane- scens, Ceratodon purpureus, Brachythecium albicans und Pseudoscieropodium purum.

13. Filtervorrichtung (1 , 1 a, 1 b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (5, 5a, 5b) zusätzlich wenigstens eine weitere lebende Pflanze (20) aufweist, die vorzugsweise der Gattung Spinacia oder Eucalyptus angehört.