Money.plTechnologie dla biznesuPrzemysłPatentyPL 235241 B1
Wyszukiwarka patentów
  • od
  • do
Patent PL 235241 B1


PL 235241 B1

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) (21) Numer zgłoszenia: 425388 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej PL 235241 (13) B1 (11) (51) Int.Cl. F24F 3/16 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 26.04.2018 Układ i sposób oczyszczania powietrza (54) (73) Uprawniony z patentu: (43) Zgłoszenie ogłoszono: POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL 04.11.2019 BUP 23/19 (72) Twórca(y) wynalazku: BERNARD POŁEDNIK, Lublin, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 15.06.2020 WUP 07/20 (74) Pełnomocnik: PL 235241 B1 rzecz. pat. Maciej Nowicki 2 PL 235 241 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest układ i sposób oczyszczania powietrza, zwłaszcza w grzejnikach i klimakonwektorach kanałowych. Dotychczas znane są różnego rodzaju sposoby oczyszczania powietrza w systemach grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Zanieczyszczenia powietrza usuwa się najczęściej na różnego rodzaju filtrach. Wyróżnia się przy tym filtry wstępnego oczyszczania powietrza wykonane z materiałów włóknistych, których zadaniem jest usuwanie z powietrza grubych cząstek aerozolowych. Stosuje się też filtry dokładne i końcowe do oczyszczania powietrza z drobnych i submikrometrowych cząstek. Oprócz sposobów filtracyjnych znane są również sposoby elektrostatycznego oczyszczania powietrza. W zgłoszeniu patentowym US 3191362 przedstawiony jest sposób, w którym wykorzystano elektrostatyczny oczyszczacz powietrza z warstwą filtracyjną z aktywowanym materiałem. Sposób oczyszczania powietrza, w którym cząstki zanieczyszczeń są elektrostatycznie ładowane, a następnie są usuwane z powietrza na filtracyjnym materiale zaprezentowano w zgłoszeniu patentowym US 3798879. W zgłoszeniu patentowym US 20030217642 przedstawione jest rozwiązanie wykorzystujące mokry elektrostatyczny odpylacz gazów, w którym gaz laminarnie przemieszcza się pomiędzy elektrodami jonizującymi, a zawarte w nim zanieczyszczenia osadzane są na zwilżanej wodą membranowej elektrodzie zbiorczej. Sposób sterylizacji powietrza, w którym ruch powietrza wymuszany jest przez wentylator, stosowany jest filtr wstępnego oczyszczania, układu elektrod oraz filtr z aktywnym węglem do usuwania ozonu przedstawiony jest w opisie patentowym PL 216622. Z opisu patentowego US 7258729 znany jest elektrostatyczno-mechaniczny sposób filtracji powietrza w systemach klimatyzacyjnych, w którym wykorzystano moduł elektrostatycznego oczyszczania z materiałem filtracyjnym o niskim oporze przepływu powietrza umieszczonym pomiędzy elektrodami napięciowymi. Z opisu patentowego US 6783575 oraz ze zgłoszenia patentowego US 3798879 znany jest sposób oczyszczania powietrza wewnątrz kanałów wentylacyjnych, w którym wykorzystywany jest również moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza. Oprócz elektrostatycznych sposobów oczyszczania powietrza opisywane są także sposoby wykorzystujące procesy fotokatalitycznego utleniania zanieczyszczeń chemicznych. Fotokatalityczny sposób oczyszczania powietrza, w którym stosowana jest warstwa filtracyjna pokryta TiO2 oraz źródła światła UV przedstawiony jest w opisie patentowym US 7951327 i w zgłoszeniu patentowym US 20090288941. Zgłoszenie patentowe US 2011150720 opisuje układ filtracji powietrza i sposób wytwarzania proszkowo powlekanych podłoży fotokatalitycznych. W opisie patentowym US 6761859 przedstawiony jest sposób oczyszczania powietrza, w którym istotne jest usytuowanie elementów fotokatalitycznych i lamp naświetlających. W zgłoszeniu patentowym US 20130313104 przedstawiony jest sposób oczyszczania powietrza wykorzystujący moduł usuwania zanieczyszczeń chemicznych ze źródłem ultrafioletowego światła emitowanego przez diody. W zgłoszeniu patentowym US 5876489 przedstawiony jest sposób oczyszczania powietrza z zanieczyszczeń mikrobiologicznych, w którym zastosowano tkaninowy filtr z jonami srebra. W zgłoszeniu patentowym CN 204017538 przedstawiony jest filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych wykonany z włókien szklanych i poliestrowych pokrytych akrylową warstwą antybakteryjną. Sposób oczyszczania powietrza, w którym zastosowano nietoksyczny filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych zawierający triklosan przedstawiony jest w zgłoszeniu patentowym US 20090277450. Opis patentowy US 6761859 przedstawia sposób oczyszczania powietrza, w którym stosowana jest filtracja wstępna do wydzielania z powietrza grubych cząstek, filtracja dokładna do wydzielania drobnych cząstek, plazmowa jonizacja powietrza do usuwania submikrometrowych cząstek oraz fotokataliza do usuwania zanieczyszczeń chemicznych. Celem wynalazku jest oczyszczanie powietrza, zwłaszcza ogrzewanego w grzejnikach kanałowych oraz ogrzewanego albo chłodzonego w klimakonwektorach kanałowych. Grzejniki i klimakonwektory kanałowe mogą być źródłem różnego rodzaju zanieczyszczeń powietrza, w tym szkodliwych zanieczyszczeń aerozolowych i bioaerozolowych. Przedmiotem wynalazku jest układ i sposób oczyszczania powietrza. Układ zawiera zestaw czujników do pomiaru temperatury, stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz stężenia zanieczyszczeń chemicznych, filtr wstępnego oczyszczania powietrza, wentylator oraz wymiennik ciepła. Istotą układu oczyszczania powietrza według wynalazku jest to, że w pomieszczeniu znajduje się zestaw czujników do pomiaru temperatury, stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz stężenia zanieczyszczeń chemicznych. Na linii przesyłowej powietrza znajduje się filtr wstępnego oczyszczania powietrza, za którym umieszczony jest wentylator, który z kolei połączony jest linią przesyłową PL 235 241 B1 3 powietrza z wymiennikiem ciepła, przy czym wymiennik ciepła połączony jest linią przesyłową powietrza z modułem fotokatalitycznego oczyszczania powietrza lub z filtrem zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Zestaw czujników połączony jest linią sygnałową z modułem sterowania, który połączony jest linią sygnałową z nastawnikiem prędkości obrotowej wentylatora oraz z urządzeniem nastawczym temperatury i natężenia przepływu czynnika termodynamicznego połączonym linią przesyłową czynnika termodynamicznego z wymiennikiem ciepła. Korzystnie pomiędzy wymiennikiem ciepła a modułem fotokatalitycznego oczyszczania powietrza lub filtrem zanieczyszczeń mikrobiologicznych znajduje się moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza. Dodatkowo wentylator oraz moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza i moduł fotokatalitycznego oczyszczania powietrza połączone są z modułem zasilania. Istotą sposobu oczyszczania powietrza według wynalazku jest to, że za pomocą zestawu czujników do pomiaru temperatury, stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz stężenia zanieczyszczeń chemicznych mierzy się temperaturę powietrza w zakresie od ?5 do 40°C, stężenie cząstek aerozolowych i bioaerozolowych w zakresie od 0 do 2000 ?g/m3 i stężenie zanieczyszczeń chemicznych w zakresie od 0 do 500 ?g/m3, których wartości porównuje się w module sterowania z zadanymi wartościami. Za pomocą nastawnika prędkości obrotowej ustawia się prędkość obrotową wentylatora. Za pomocą urządzenia nastawczego temperatury i natężenia przepływu czynnika termodynamicznego nastawia się temperaturę i natężenie przepływu czynnika termodynamicznego doprowadzanego do wymiennika ciepła. Następnie powietrze doprowadza się za pomocą wentylatora na filtr wstępnego oczyszczania powietrza, na którym usuwa się grube cząstki aerozolowe i bioaerozolowe o wielkościach w zakresie od 2,5 do 20 ?m, po czym za pomocą wymiennika ciepła ogrzewa albo schładza się powietrze i kieruje się do modułu fotokatalitycznego oczyszczania powietrza, w którym usuwa się zanieczyszczenia organiczne lub kieruje się na filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych, w którym usuwa się zanieczyszczenia mikrobiologiczne i odprowadza się poza układ do oczyszczania powietrza. Korzystnie powietrze po ogrzaniu albo schłodzeniu w wymienniku ciepła, przed oczyszczeniem w module fotokatalitycznego oczyszczania powietrza lub na filtrze zanieczyszczeń mikrobiologicznych oczyszcza się w module elektrostatycznego oczyszczania powietrza, w którym usuwa się pozostałe cząstki aerozolowe i bioaerozolowe. Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że uzyskiwane jest powietrze o pożądanej temperaturze i oczyszczone z różnego rodzaju zanieczyszczeń, w tym aerozolowych i bioaerozolowych oraz z zanieczyszczeń chemicznych. Poprawiona jest tym samym odczuwalna jakość powietrza mająca istotny wpływ na samopoczucie, zdrowie i wydajność pracy. Wynalazek został przedstawiony na schematycznym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu do oczyszczania powietrza w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 2 ? schemat układu do oczyszczania powietrza w drugim przykładzie wykonania. Układ do oczyszczania powietrza w pierwszym przykładzie wykonania został zainstalowany w grzejniku kanałowym w pomieszczeniu mieszkalnym o kubaturze 90 m3. We wspólnej obudowie mieścił się filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4. Był nim filtr kasetowy klasy G3 z wkładem z syntetycznej włókniny. Za filtrem wstępnego oczyszczania powietrza 4 znajdował się wentylator 5, którym był poprzeczny wentylator QL4/3000-2212 firmy EBM-Papst. Wentylator 5 zasilany był prądem stałym o napięciu 24 V z modułu zasilania 10, którym był transformator TELTO. Wentylator 5 umieszczony był przed miedziano-aluminiowym wymiennikiem ciepła 6 firmy Verano. Czynnikiem termodynamicznym doprowadzanym do wymiennika ciepła 6 była uzdatniana woda. Za wymiennikiem ciepła 6 znajdował się moduł fotokatalitycznego oczyszczania powietrza 8 w postaci porowatej przegrody zawierającej dwutlenek tytanu ? TiO2 i zestawu diod elektroluminescencyjnych UV-A. Moduł fotokatalitycznego oczyszczania powietrza 8 zasilano prądem stałym o napięciu 24 V z modułu zasilania 10. Za modułem fotokatalitycznego oczyszczania powietrza 8 umieszczony był filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych 9 w postaci warstwy filtracyjnej zawierającej nanocząstki srebra. Zestaw czujników 1 zamontowany był w pomieszczeniu na wysokości 1,7 m i w odległości 3 m od wentylatora 4 i składał się z czujnika Pt 1000 do pomiaru temperatury, czujnika PMS5003 do pomiaru stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz czujników TGS do pomiaru stężenia gazowych zanieczyszczeń chemicznych. Zestaw czujników 1 połączony był linią sygnałową z modułem sterowania 2 zawierającym regulator VER-24, który był nastawnikiem prędkości obrotowej 3a wentylatora 5. Moduł sterowania 2 był również połączony linią 4 PL 235 241 B1 sygnałową z urządzeniem nastawczym temperatury i natężenia przepływu czynnika termodynamicznego 3, którym było urządzenie nastawcze ? VERSST24 firmy Verano. Urządzenie to połączone było linią przesyłową czynnika termodynamicznego z wymiennikiem ciepła 6. Sposób oczyszczania powietrza w pierwszym przykładzie zrealizowano z wykorzystaniem układu przedstawionego w pierwszym przykładzie wykonania. Polegał on na tym, że za pomocą zestawu czujników 1 do pomiaru temperatury, stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz stężenia zanieczyszczeń chemicznych zmierzono temperaturę powietrza w pomieszczeniu, która wynosiła 14°C. Zmierzono stężenie cząstek aerozolowych i bioaerozolowych, które wynosiło 30 ?g/m3 i zmierzono stężenie zanieczyszczeń chemicznych, które wynosiło 20 ?g/m3. Wartości te porównano w module sterowania 2 z zadanymi wartościami ? temperaturą 20°C, stężeniem cząstek aerozolowych i bioaerozolowych 3 ?g/m3 oraz stężeniem zanieczyszczeń chemicznych 2 ?g/m3. W oparciu o rezultaty tego porównania w nastawniku prędkości obrotowej 3a zwiększono prędkość obrotową wentylatora 5 z 1000 do 2000 obr/min, a w urządzeniu nastawczym temperatury i natężenia przepływu czynnika termodynamicznego 3 zwiększono temperaturę czynnika termodynamicznego doprowadzanego do wymiennika ciepła 6 z 30 do 55°C i masowe natężenie jego przepływu z 60 do 120 kg/h. Powietrze z pomieszczenia za pomocą wentylatora 4 doprowadzano na filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4, na którym usuwano z 80% skutecznością grube cząstki aerozolowe i bioaerozolowe o wielkościach od 2,5 do 20 ?m. W dalszej kolejności powietrze przemieszczano do wymiennika ciepła 6, w którym ogrzewano je do temperatury 40°C. Następnie ogrzane powietrze kierowano do modułu fotokatalitycznego oczyszczania powietrza 8, w którym usuwano zanieczyszczenia organiczne z 95% skutecznością. Dalej powietrze oczyszczano na filtrze zanieczyszczeń mikrobiologicznych 9, na którym usuwano z powietrza mikroorganizmy i produkty ich metabolizmu z 99% skutecznością. Następnie ogrzane i oczyszczone powietrze odprowadzano z powrotem do pomieszczenia mieszkalnego. Układ do oczyszczania powietrza w drugim przykładzie wykonania został zainstalowany w klimakonwektorze kanałowym w pomieszczeniu dydaktycznym o kubaturze 120 m 3. We wspólnej obudowie mieścił się filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4. Był nim filtr kasetowy klasy G3 z wkładem z syntetycznej włókniny. Za filtrem wstępnego oczyszczania powietrza 4 znajdował się wentylator 5, którym był poprzeczny wentylator QL4/3000-2212 firmy EBM-Papst. Wentylator 5 zasilany był prądem stałym o napięciu 24 V z modułu zasilania 10, którym był transformator TELTO. Wentylator 5 umieszczony był przed miedziano-aluminiowym wymiennikiem ciepła 6 firmy Verano. Czynnikiem termodynamicznym doprowadzanym do wymiennika ciepła 6 była uzdatniana woda. Za wymiennikiem ciepła 6 znajdował się moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza 7. Składał się on z elektrod jonizujących i elektrod osadczych zamontowanych w ramach wykonanych z materiału elektroizolacyjnego tekstolit ToF-1. Moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza 7 zasilano prądem stałym o napięciu 6 kV z modułu zasilania 10. Za modułem elektrostatycznego oczyszczania powietrza 7 znajdował się moduł fotokatalitycznego oczyszczania powietrza 8 w postaci porowatej przegrody zawierającej dwutlenek tytanu ? TiO2 i zestawu diod elektroluminescencyjnych UV-A. Moduł fotokatalitycznego oczyszczania powietrza 8 zasilano prądem stałym o napięciu 24 V z modułu zasilania 10. Za modułem fotokatalitycznego oczyszczania powietrza 8 umieszczony był filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych 9 w postaci warstwy filtracyjnej zawierającej nanocząstki srebra. Zestaw czujników 1 zamontowany był w pomieszczeniu na wysokości 1,7 m i w odległości 3 m od wentylatora 4 i składał się z czujnika Pt 1000 do pomiaru temperatury, czujnika PMS5003 do pomiaru stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz czujników TGS do pomiaru stężenia gazowych zanieczyszczeń chemicznych. Zestaw czujników 1 połączony był linią sygnałową z modułem sterowania 2 zawierającym regulator VER-24, który był nastawnikiem prędkości obrotowej 3a wentylatora 5. Moduł sterowania 2 był również połączony z urządzeniem nastawczym temperatury i natężenia przepływu czynnika termodynamicznego 3, którym było urządzenie nastawcze VERSST24 firmy Verano. To urządzenie nastawcze było połączone linią przesyłową czynnika termodynamicznego z wymiennikiem ciepła 6. Sposób oczyszczania powietrza w drugim przykładzie zrealizowano z wykorzystaniem układu przedstawionego w drugim przykładzie wykonania. Polegał on na tym, że za pomocą zestawu czujników 1 do pomiaru temperatury, stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz stężenia zanieczyszczeń chemicznych zmierzono temperaturę powietrza w pomieszczeniu, która wynosiła 28°C. Zmierzono stężenie cząstek aerozolowych i bioaerozolowych, które wynosiło 45 ?g/m3 i zmierzono stężenie zanieczyszczeń chemicznych, które wynosiło 35 ?g/m3. Wartości te porównano w module sterowania 2 z zadanymi wartościami ? temperaturą 20°C, stężeniem cząstek aerozolowych i bioaerozolowych 3 ?g/m3 PL 235 241 B1 5 oraz stężeniem zanieczyszczeń chemicznych 2 ?g/m3. W oparciu o rezultaty tego porównania w nastawniku prędkości obrotowej 3a zwiększono prędkość obrotową wentylatora 5 z 1500 do 3000 obr/min, a w urządzeniu nastawczym temperatury i natężenia przepływu czynnika termodynamicznego 3 zmniejszono temperaturę czynnika termodynamicznego doprowadzanego do wymiennika ciepła 6 z 15 do 5°C i zwiększono masowe natężenie jego przepływu z 70 do 160 kg/h. Powietrze z pomieszczenia za pomocą wentylatora 5 doprowadzano na filtr wstępnego oczyszczania powietrza 4, na którym usuwano z 80% skutecznością grube cząstki aerozolowe i bioaerozolowe o wielkościach od 2,5 do 20 ?m. W dalszej kolejności powietrze przemieszczano do wymiennika ciepła 6, w którym schładzano je do temperatury 15°C. Następnie schłodzone powietrze kierowano do modułu elektrostatycznego oczyszczania powietrza 7 i usuwano z niego z 90% skutecznością pozostałe cząstki aerozolowe. W dalszej kolejności powietrze kierowano do modułu fotokatalitycznego oczyszczania powietrza 8, w którym usuwano zanieczyszczenia organiczne z 95% skutecznością. Dalej powietrze oczyszczano na filtrze zanieczyszczeń mikrobiologicznych 9, na którym usuwano z powietrza mikroorganizmy i produkty ich metabolizmu z 99% skutecznością. Następnie schłodzone i oczyszczone powietrze odprowadzano z powrotem do pomieszczenia dydaktycznego. Zastrzeżenia patentowe 1. Układ do oczyszczania powietrza zawierający zestaw czujników do pomiaru temperatury, stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz stężenia zanieczyszczeń chemicznych, filtr wstępnego oczyszczania powietrza, wentylator oraz wymiennik ciepła, znamienny tym, że w pomieszczeniu znajduje się zestaw czujników (1) do pomiaru temperatury, stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz stężenia zanieczyszczeń chemicznych, a na linii przesyłowej powietrza znajduje się filtr wstępnego oczyszczania powietrza (4), za którym umieszczony jest wentylator (5), który z kolei połączony jest linią przesyłową powietrza z wymiennikiem ciepła (6), przy czym wymiennik ciepła (6) połączony jest linią przesyłową powietrza z modułem fotokatalitycznego oczyszczania powietrza (8) lub z filtrem zanieczyszczeń mikrobiologicznych (9), zaś zestaw czujników (1) połączony jest linią sygnałową z modułem sterowania (2), który połączony jest linią sygnałową z nastawnikiem prędkości obrotowej (3a) wentylatora (5) oraz z urządzeniem nastawczym temperatury i natężenia przepływu czynnika termodynamicznego (3) połączonym linią przesyłową czynnika termodynamicznego z wymiennikiem ciepła (6). 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy wymiennikiem ciepła (6) a modułem fotokatalitycznego oczyszczania powietrza (8) lub filtrem zanieczyszczeń mikrobiologicznych (9) znajduje się moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza (7). 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że wentylator (5) oraz moduł elektrostatycznego oczyszczania powietrza (7) i moduł fotokatalitycznego oczyszczania powietrza (8) połączone są z modułem zasilania (10). 4. Sposób oczyszczania powietrza, znamienny tym, że za pomocą zestawu czujników (1) do pomiaru temperatury, stężenia cząstek aerozolowych i bioaerozolowych oraz stężenia zanieczyszczeń chemicznych mierzy się temperaturę powietrza w zakresie od ?5 do 40°C, stężenie cząstek aerozolowych i bioaerozolowych w zakresie od 0 do 2000 ?g/m3 i stężenie zanieczyszczeń chemicznych w zakresie od 0 do 500 ?g/m3, których wartości porównuje się w module sterowania (2) z zadanymi wartościami i za pomocą nastawnika prędkości obrotowej (3a) ustawia się prędkość obrotową wentylatora (5), a za pomocą urządzenia nastawczego temperatury i natężenia przepływu czynnika termodynamicznego (3) nastawia się temperaturę i natężenie przepływu czynnika termodynamicznego doprowadzanego do wymiennika ciepła (6), a następnie powietrze doprowadza się za pomocą wentylatora (5) na filtr wstępnego oczyszczania powietrza (4), na którym usuwa się grube cząstki aerozolowe i bioaerozolowe o wielkościach w zakresie od 2,5 do 20 ?m, po czym za pomocą wymiennika ciepła (6) ogrzewa albo schładza się powietrze i kieruje się do modułu fotokatalitycznego oczyszczania powietrza (8), w którym usuwa się zanieczyszczenia organiczne lub kieruje się na filtr zanieczyszczeń mikrobiologicznych (9), w którym usuwa się zanieczyszczenia mikrobiologiczne i odprowadza się poza układ do oczyszczania powietrza. 6 PL 235 241 B1 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że powietrze po ogrzaniu albo schłodzeniu w wymienniku ciepła (6), przed oczyszczeniem w module fotokatalitycznego oczyszczania powietrza (8) lub na filtrze zanieczyszczeń mikrobiologicznych (9) oczyszcza się w module elektrostatycznego oczyszczania powietrza (7), w którym usuwa się pozostałe cząstki aerozolowe i bioaerozolowe. Rysunki PL 235 241 B1 7






Grupy dyskusyjne