Optimierung der Reinigungseffizienz von mobilen Luftfiltern oder stationärer raumlufttechnischen Anlagen durch akustische Aerosolkoagulation

Während der Corona-Pandemie ist innerhalb der Bevölkerung und bei Arbeitgebern oder Einrichtungen des gesellschaftlichen Lebens das Bewusstsein gewachsen, dass die Übertragung von Krankheiten durch Aerosole und die darin enthaltenen Krankheitserreger wie Viren oder Bakterien eine wesentliche Rolle spielt und daher der Raumluftqualität in Innenräumen eine zunehmende Relevanz beigemessen werden muss. Folglich haben sich mobile Luftfilter oder stationäre raumlufttechnische Anlagen (RLA) während der Pandemie als nachhaltige Maßnahme zur Verbesserung der Innenraumlufthygiene und Eindämmung des Infektionsgeschehens etabliert. Gleichzeitig steigt aber vor allem im Kontext der aktuellen Energiekrise ökonomische und ökologische Druck, immer energieeffizientere Filtersysteme herzustellen, indem z.B. zugesetzte Filter und hohe Strömungswiderstände vermieden werden.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuen Luftreinigungsverfahrens mittels stehender Ultraschallfelder, welches zu einer Koagulation von Aerosolpartikeln führt. Damit soll die Reinigungseffizienz und Energieverbrauch von vorhandenen Luftfiltersystemen verbessert werden. Zudem stellt die Ultraschalltechnologie ein wartungsarmes und kostengünstiges mechanisches Reinigungsverfahren dar. Der aerosoltragende Luftstrom soll bei der zu entwickelnden Technologie in ein stehendes Ultraschallwellenfeld gelangen, in dem sich insbesondere flüssige Aerosolpartikel in einer oder mehrerer Knotenebenen des Schallfelds ansammeln, was bereits durch Voruntersuchungen des Antragstellers nachgewiesen wurde. Auf diese Weise können Aerosole lokal konzentriert und Viren und Bakterien gezielt bspw. über auf die lokal konzentrierten Aerosole applizierte UV-Strahlung abgetötet werden. Die durch Koagulation vergrößerten Tröpfchen können zudem durch Fliehkraft-Abscheider, Schwerkraft-Abscheider oder mittels Filter effektiv aus dem Luftstrom abgeschieden und beispielsweise einfach über das Abwasser entfernt werden. Damit kann die Betriebsdauer bis zum Tausch der in den Geräten integrierten HEPA-Filter signifikant verlängert und auch die Energie reduziert werden, welche benötigt wird, um die Umgebungsluft durch das Filtergerät strömen zu lassen. Die nicht-koagulierten Aerosole werden in die Schallkammer zurückgeführt, um erneut am Koagulationsprozess teilnehmen zu können. Um auch feste Schwebstoffe und gasförmige Schadstoffe einzufangen, soll ggf. Zerstäuber und Verdampfer in Kombination mit der Ultraschalltechnologie eingesetzt werden.