Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtermodul und ein Verfahren zur Filterung von Luft von zumindest einem Teil eines Gebäudes oder von Luft einer Abluftreinigungseinheit eines Produktionsprozesses. Ferner betrifft die Erfindung ein Filtersystem mit dem Filtermodul.

Hintergrund der Erfindung

Filtersysteme in Raumluftsystemen sogen für die Belüftung und Entlüftung von Räumen in Gebäuden und filtern Schadstoffe aus der Luft. Die Filter dienen auch als Pobensammler und die gesammelten Schadstoffe können auch später, nachdem die Benutzungszeit des Filters abgelaufen ist, analysiert werden.

Wenn ein normaler Luftfilter als Probensammler verwendet wird und nach der Lebensdauer analysiert wird, kann wegen der Luftstromasymmetrien oftmals nicht davon ausgegangen werden, dass ein Teil des Filters repräsentativ für die Gesamtbeladung des Filters ist. Dies bedeutet, dass der Inhalt des Filters als Ganzes analysiert werden muss, was mit einem hohen Material- und Analyseaufwand verbunden ist. Es wäre daher zielführend, wenn nur ein Ausschnitt des Strömungsbereiches repräsentativ für die Beladung des Gesamtfilters wäre und analysiert werden könnte.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Filter bereitzustellen, welcher eine exaktere Analyse der zu filternden Luft zulässt.

Diese Aufgabe wird mit einem Filtermodul und einem Verfahren zur Filterung von Luft von zumindest einem Teil eines Gebäudes oder von Luft einer Abluftreinigungseinheit eines Produktionsprozesses gemäß den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Filtermodul zur Filterung von Luft von zumindest einem Teil eines Gebäudes oder von Luft einer Abluftreinigungseinheit eines Produktionsprozesses beschrieben. Das Filtermodul ist austauschbar in einem Filtersystem anordbar und das Filtermodul weist einen Filterkörper auf, welcher ausgebildet ist, bei Durchströmen von Luft diese zu filtern. Der Filterkörper weist einen Filterbereich, der die durchströmende Luft von Luftbegleitstoffen filtert, und einen Analysebereich, der für die Unterstützung der Analyse der Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität konfiguriert ist, auf.

Der Filterkörper ist derart konfiguriert, dass bei einer Geschwindigkeit des Volumenstroms von 0.1 m/s bis 5.0 m/s durch den Filterkörper, der Druckabfall der Luft, welche durch den Filterkörper strömt, weniger als 450 Pascal beträgt. Der Filterbereich ist derart ausgebildet, dass bei einem Druckabfallbereich von 10 Pa bis 450 Pa über das Filtermodul sich die Zusammensetzung des Luftstroms im Analysebereich gegenüber der Zusammensetzung im Filterbereich um weniger als 40% ändert, und wobei der Analysebereich relativ zum Filterbereich derart ausgebildet ist, dass die Luft im Analysebereich über 90% mit denselben Luftbegleitstoffen bzw. Luftpartikeln in Kontakt gelangt wie im Filterbereich. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Filtersystem beschrieben, welches eine Kontrolleinheit und zumindest ein oben beschriebenes Filtermodul aufweist, wobei das zumindest eine Filtermodul zum Austausch von Analysedaten, welche für die Unterstützung der Analyse der Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität erforderlich sind, geeignet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Filterung von Luft von zumindest einem Teil eines Gebäudes oder von Luft einer Abluftreinigungseinheit eines Produktionsprozesses mit einem oben beschriebenen austauschbarem Filtermodul beschrieben.

Ein erfindungsgemäßes Filtersystem wird typischerweise in Gebäuden zur Filterung und Reinigung von Luft oder auch zur Reinigung von Luft in Produktionsprozessen von Fabriken eingesetzt. Ein Filtersystem weist hierfür beispielsweise aktive Strömungsgeneratoren, wie beispielsweise Ventilatoren auf oder ist in ein Lüftungssystem eines Gebäudes, welches zum Beispiel einen zentralen aktiven Strömungsgenerator aufweist, eingebunden.

Das Filtersystem weist beispielsweise ein Gehäuse auf, in welchem ein Filtermodul angeordnet ist oder eine Vielzahl von Filtermodulen in Serie entlang der Strömungsrichtung der Luft durch das Filtersystem oder parallel zur Strömungsrichtung angeordnet sind. Ein erfindungsgemäßes Filtermodul ist dabei austauschbar in dem Filtersystem angeordnet. Beispielsweise können entsprechende Führungsschienen vorgesehen werden, entlang welcher das Filtermodul in Betriebsposition innerhalb des Filtersystems eingeschoben werden kann. Ferner können beispielsweise lösbare Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben oder Klemmverschlüsse, vorgesehen werden, um das Filtermodul modular und austauschbar in dem Filtersystem anzuordnen.

Das Filtermodul weist beispielsweise ein flächiges Filtermaterial auf, welches in einem umlaufenden Trägerrahmen fixiert ist. Das Filtermodul kann als Taschenfilter ausgebildet werden, wobei in dem Trägerrahmen eine Vielzahl von Taschen von Filtermaterial befestigt sind und der Luftstrom in die Taschen eingeleitet wird, um die einströmende Luft zu filtern. Ferner kann das Filtermodul ebenfalls als Patronenfilter, Schlauchfilter, Kerzenfilter, Kompaktfilter und HEPA-Filter ausgebildet sein.

Das erfindungsgemäße Filtermodul und insbesondere das Filtermaterial ist ausgebildet, dass bei einer Geschwindigkeit des Volumenstroms von 0.1 m/s bis 5.0 m/s durch den Filterkörper, der Druckabfall der Luft, welche durch den Filterkörper strömt, weniger als 450 Pascal beträgt. Entsprechend dient das Filtermodul zur Reinigung großer Luftmassen bei geringem Druckverlust. Diese Werte können strukturell insbesondere durch die Auswahl des Filtermaterials und die entsprechenden Porengrößen und Gewebestrukturen des Filtermaterials eingestellt werden.

Das Filtermodul weist insbesondere den Filterbereich auf, welcher die Funktion der Filterung der Luft übernimmt. Ferner weist das erfindungsgemäße Filtermodul den Analysebereich auf, welcher zur Unterstützung einer Analyse der Luft ausgebildet ist. Die Unterstützung einer Analyse der Luft kann beispielsweise darin bestehen, dass im Analysebereich Luft abgezweigt wird und zu einer Luftanalyseeinrichtung, beispielsweise im Filtersystem, abgeführt wird. Darüber hinaus kann, wie im Folgenden beschrieben, der Analysebereich aktive Analyseelemente, wie beispielsweise Sensoren oder Probenkammern zur Sammlung von Luftproben oder Begleitstoffen, aufweisen.

Erfindungsgemäß ist der Analysebereich relativ zum Filterbereich derart angeordnet, dass bei einem Druckabfallbereich von 10 Pa bis 450 Pa, insbesondere bis 250 Pa oder bis auch 150 Pa, über das Filtermodul sich die Zusammensetzung des Luftstroms im Analysebereich gegenüber der Zusammensetzung im Filterbereich um weniger als 40% ändert, und wobei der Analysebereich relativ zum Filterbereich derart ausgebildet ist, dass die Luft im Analysebereich über 90% mit denselben Luftbegleitstoffen bzw. Luftpartikeln in Kontakt gelangt wie im Filterbereich. Die Filterleistung des erfindungsgemäßen Filtermoduls, insbesondere des Filterbereichs, wird beispielsweise nach EN ISO 16890 gemessen, und ist für eine der Klassen „ISO Coarse", „ISO ePMIO", „ISO ePM2,5" oder „ISO ePMl" besser als 50%.

Wenn das Filtermodul innerhalb dieser Kennwerte betrieben wird, kann durch die in der Erfindung vorgeschlagene Anordnung des Filterbereichs dieser mit über 90% mit denselben Luftbegleitstoffen und/oder Luftmengen in Kontakt gelangen wie der Filterbereich. Auch ändert sich die Zusammensetzung des Luftstromes bei einer Druckabfallvariation von 50 Pa bis 450 Pa über das Filtersystem im Analysebereich gegenüber dem Filterbereich um weniger als 40%, insbesondere weniger als 25%, insbesondere weniger als 10%, weiter insbesondere weniger als 4%.

Diese Konfiguration wird insbesondere erzielt, wenn der Analysebereich an einer geeigneten Position in einer geeigneten Größe in dem Filterbereich bzw. dem Filtermodul angeordnet und ausgebildet ist. Beispielsweise weist der Analysebereich einen ausreichenden Abstand zum Trägerrahmen des Filtermoduls bzw. zum Rand eines Strömungskanals, in welchem das Filtermodul im Filtersystem angeordnet ist, auf, um somit Randströmungseigenschaften zu vermeiden, welche eine unterschiedliche Zusammensetzung der Luftbegleitstoffe bzw. Luftpartikel der Luft bzw. einen unterschiedlichen Druckabfallbereich der Luft, relativ zu einem beispielsweise zentralen Filterbereich hervorrufen. Entsprechend ist der Analysebereich beispielsweise mit einem Abstand von mehr als 0,5 cm, mehr als 2cm, insbesondere von mehr als 8 cm von einem Randbereich des Filtermoduls angeordnet.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich für Filtermodule, zum Beispiel nach Art eines Taschenfilters, bzw. sekundäre Filtersysteme. Mit einem sekundären Filtersystem wird im Allgemeinen ein Luftumwälzsystem mit Filterung zur Aufstellung im Raum beschrieben. Das sekundäre Filtersystem kann mobil oder stationär sein. Im Gegensatz dazu werden z.B. kontrollierte Wohnungslüftungen, fest eingebaute und verrohrte Lüftungssysteme als primäres Filtersystem bezeichnet. Bei den sekundären Filtersystemen können Zonen mit laminarer Luftströmung geschaffen werden, in welchen entsprechendes erfindungsgemäßes Filtermodul angeordnet wird. Beispielsweise bildet ein Trägerrahmen des Filtermaterials des Filtermoduls eine geeignete mechanische Festigkeitsplattform, so dass die zusätzlichen Elemente des Analysebereichs, beispielsweise Sensoren oder Luftleitelemente, genügend schwingungsfrei (sodass kein Element im Luftstrom flattert) direkt oder indirekt befestigt werden können. Diese Reduktion von Schwingungen ist vor allem auch dann von Bedeutung, wenn im Analysebereich Sensoren eingesetzt werden, welche schwingungsempfindlich sind (z.B. MEMS oder andere elektromechanische Komponenten).

Das erfindungsgemäße Filtermodul stellt aufgrund der Anordnung des Analysebereichs insbesondere eine integrierte Unterstützung zur online oder offline Analyse der Schadstoffbelastung der durchströmenden Luft bereit. Insbesondere aufgrund der Anordnung des Analysebereichs kann der Analysebereich zum Beispiel Messwerte bzw. Proben der Luft entnehmen, die repräsentativ für den Luftstrom sind, insbesondere in einer zeitlichen oder mengenmäßiger Aussagefähigkeit.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Analysebereich ein Sammelvolumen für Luftbegleitstoffe auf. Der Analysebereich kann beispielsweise eine Tasche oder Beutel bilden, in welcher das Sammelvolumen ausgebildet ist. Darin können sich entsprechend Luftpartikel oder andere Luftbegleitstoffe sammeln, die später analysiert werden können, beispielsweise wenn das Filtermodul entnommen wird. Ferner kann, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform, ein Sensor in dem Sammelvolumen installiert sein, um die aufgefangene Luftbegleitstoffe zu analysieren. Für ein reines Probensammeln von Luftbegleitstoffen kommen feste Luftpartikel und/oder flüssige Fremdstoffe, die sich im Probensammler niederschlagen, in Frage. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Filtermodul eine Probeentnahmevorrichtung auf, welche in dem Analysebereich, insbesondere austauschbar und/oder entfernbar, angeordnet ist, und in welcher das Sammelvolumen ausgebildet ist. Die Probeentnahmevorrichtung ist insbesondere versiegelbar, um das Sammelvolumen partiell, vollständig und/oder selektiv zu versiegeln. Die Probeentnahmevorrichtung kann beispielsweise nach einer bestimmten Zeitspanne, in welcher in dem Sammelvolumen Luftbegleitstoffe gesammelt werden, versiegelt werden. Anschließend kann die Probenentnahmevorrichtung entnommen werden und in einem externen Labor die aufgefangene Luftpartikel oder Flüssigkeit analysiert werden. Aufgrund der Versiegelung ist z.B. eine zerstörungsfreie Öffnung der Probenentnahmevorrichtung nicht möglich. Die Probenentnahmevorrichtung kann beispielsweise ein verschließbarer Beutel aus Filtermaterial sein und eine Verschlussmechanik aufweisen, wie beispielsweise eine verschließbare Klappe. Das entsprechende Öffnen und Schließen der Probenentnahmevorrichtung kann beispielsweise durch eine Kontrolleinheit des Filtersystems gesteuert werden. Alternativ kann die Probeentnahmevorrichtung beim Filterwechsel durch den Techniker versiegelt werden. Im Analysebereich können somit eine oder mehrere vordefinierte Sammelzonen (d. h. Sammelvolumina) vorgesehen werden, welche zur einfachen Probenentnahme für das Labor mittels wenig Aufwand entnommen werden und vor späterer Kontamination (Sowohl Kontamination nach innen, d.h. durch den Operator, als auch nach außen, d.h. Kontamination der Umgebung durch gesammelte Stoffe mit dem Filtersystem) geschützt werden. Eine mögliche Realisierung dieser Funktionalität kann eine (allenfalls in das Filtersystem integrierte) Stanzzange mit Verschlusskappe sein, welche nach Entnahme in einem Labor analysiert wird.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Analysebereich einen Anhaftbereich zur Anhaftung und Akkumulation von Luftbegleitstoffen auf. Die Anhaftung kann beispielsweise über ein definiertes Ausbilden der Porengröße eines Filtermaterials im Analysebereich ausgebildet werden, oder durch bestimmte kleberartige Substanzen ausgebildet werden, an welchem insbesondere die Luftpartikel in der Luft anhaften. Normalerweise ist im Luftstrom nur ein kleiner Anteil von Fremdstoffen vorhanden, somit dient die Möglichkeit der Anhaftungen im Analysebereich der Aufkonzentrierung der Stoffe um einen späteren vereinfachten Nachweis (in situ oder später offline) zu ermöglichen. Über die Zeitspanne der Aufkonzentrierung kann später auf den tatsächlichen Konzentrationsgehalt der Luftleitstoffe geschlossen werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Analysebereich einen reaktiven Bereich auf zur Reaktion und Umwandlung von Luftbegleitstoffen und/oder Luftbestandteilen. Der reaktive Bereich weist insbesondere entsprechende Substanzen auf, die mit bestimmten Luftbegleitstoffen oder Luftbestandteilen reagieren, um diese in dem Analysebereich zu binden und/oder um diese in eine messbare und analysierbare Substanz umzuwandeln. Da gewisse Luftbegleitstoffe nicht trivial sammelbar (z.B. Gase, z.B. 02- oder C02-Gehalt der Luft) oder instabil sind und da diese beispielsweise oxydieren oder reduzieren können, ist eine entsprechende Umwandlung von Vorteil. Eine eingebaute chemische (reagieren und damit stabilisieren) oder physikalische (versiegeln, trennen) Funktion im reaktiven Bereich konserviert (insbesondere durch Konzentration eines Luftbegleitstoffs, bis die jeweilige Reaktion detektierbar ist) den jeweiligen Stoff für eine lokale Indikation (z.B. Farbumschlag oder mittels Fluoreszenz) oder für eine spätere Analyse (beispielsweise im Labor). In dem Analysebereich sind beispielsweise Behälter vorgesehen, in welchen der reaktive Bereich ausgebildet sind. Ein Beispiel hierfür sind sogenannte Prüfröhrchen, z.B. Dräger Röhrchen. Ein Prüfröhrchen besteht z.B. aus einem dünnen Glasrohr, das an den Enden durch Abschmelzen verschlossen ist. Im Inneren sind auf inerten Trägermaterialien Substanzen aufgebracht, die nach einer chemischen Reaktion mit den jeweils nachzuweisenden Luftbegleitstoffen durch zum Beispiel visuelle Reaktionen wie Farbänderungen eine Indikatorfunktion haben. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Analysebereich einen Luftleitbereich zur Luftstromauskopplung aus dem Filterkörper auf. Beispielsweise kann der Analysebereich einen konischen Luftleitbereich aufweisen, in welchem ein Luftanteil aus der strömenden Luft aufgenommen wird und in einem weiteren Leitungssystem außerhalb des Filtermoduls an einen gewünschten Ort weitertransportiert wird. Beispielsweise kann der Luftanteil in einem Sammelbehälter des Filtersystems gesammelt werden und für die weitere Analyse vorgesehen werden. Mittels des Luftleitbereichs kann somit beispielsweise ein repräsentativer Anteil des Luftstroms derart umlenkt werden, dass er in einer separaten Analyseeinheit weiterverarbeitet werden kann. Dabei ist die Hauptaufgabe, diese repräsentative Anteilshaltung auch bei Druckschwankungen, insbesondere bei Übergängen von laminarer zu turbulenter Strömung, beizubehalten.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Analysebereich ein Sensorelement auf zur Messung zumindest eines Parameters der Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität. Das direkte Messen von Fremdstoffen oder Gruppen von Fremdstoffen im Luftstrom kann mittels eines im Analysebereich integrierten Sensorelements bereitgestellt werden. Dies kann z.B. die Feinstaubmenge einer bestimmten Durchmesserklasse betreffen. Ferner können beispielsweise andere Fremdstoffe vorgängig weggefiltert werden sodass nur die bestimmten Luftbegleitstoffe auf den Sensor treffen. Bei Verwirbelungen durch turbulente Strömungen der Luft durch das Filtermodul werden schwerere Stoffe (Partikel, Moleküle, Aerosole, usw.) durch Zentrifugalkräfte in Radialrichtung einer Strömungswalze wegbewegt, was zu einer Dehomogenisierung der Luftstromzusammensetzung führt. Mittels des erfindungsgemäßen Luftmoduls kann durch Sicherstellen des erfindungsgemäßen Strömungsflusses trotz allfälliger Druckunterschiede eine repräsentative Luftstromzusammensetzung durch den Sensor gemessen werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Sensorelement einen MEMS-Sensor auf. Ferner kann das Sensorelement insbesondere derart konfiguriert sein, dass das Sensorelement für eine Fourier-Transform-Infrarotspektrometer-Analyse FTIR- und/oder einer Nahinfrarotspektroskopien Analyse verwendbar ist. Dabei können Parameter wie Partikel pro Volumen gemessen werden. Dabei kann es insbesondere relevant sein, dass Luftdruckänderungen im Analysebereich und insbesondere Luftdruckunterschiede zwischen Analysebereich und Filterbereich möglichst klein gehalten werden bzw. unterbunden werden. Mittels des erfindungsgemäßen Filtermoduls wird der Luftdruckunterschied zwischen dem Analysebereich und dem Filterbereich reduziert, sodass exaktere Messungen mittels des Sensors möglich sind.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Sensorelement einen Widerstandssensor auf zur Messung der Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität. Dabei kann beispielsweise zusätzlich eine Triggersubstanz eingesetzt werden, um das Vorhandensein von gewissen Fremdstoffen in der Luft zu messen (z.B. Messung nach Bresle). Dabei ist insbesondere wichtig, dass der Luftstrom durch den Analysebereich repräsentativ für den Luftstrom und die Luftqualität im Filtersystem und entsprechend des Luftstroms durch den Filterbereich ist.

Das Sensorelement kann beispielsweise ein Mikrophon aufweisen und den Geräuschpegel im Raum sowie insbesondere den Ort einer Geräuschquelle delektieren. Durch Messung und Bewertung des Geräuschpegels in einem Raum kann auf Anzahl und Intensität von sprechaktiven Personen im Raum geschlossen werden und die Lüftungsleistung der Lüftereinheit über die Steuereinheit daran angepasst werden, da der Ausstoß von Aerosolen durch Personen mit der Sprachlautstärke ansteigt. Mit anderen Worten kann somit die Regelung der Lüftungsleistung über den Geräuschpegel im Raum eingestellt werden. Je mehr Personen sprechen, bzw. laut sprechen, desto mehr Aerosole werden ausgestoßen und desto höher kann die Lüfterleistung sein, da dann z.B. der zusätzliche Schall der Geräte, wie z.B. der Lüftereinheit, nicht wahrgenommen wird und nicht stört. Sitzt eine oder mehrere Personen still im Raum geht die Lüftungsleistung runter, weil es leise sein muss zum konzentrierten Arbeiten, wobei aber auch kaum Aerosole ausgestoßen werden.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Filtermodul eine Kommunikationseinheit zur Kommunikation von Daten betreffend die Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität an eine Kontrolleinheit des Filtersystems auf, insbesondere zur Steuerung des Filtermoduls. Die Kommunikationseinheit ist eingerichtet, Informationen über die Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität an die Kontrolleinheit zu senden oder ebenfalls Steuersignale, welche basierend auf gemessenen Parametern erstellt werden können, um beispielsweise Steuersignale betreffend Hinweissignale (Alarmsignale) oder Luftstromsteuersignale zu erzeugen.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Filterkörper eine Vielzahl von Analysebereichen auf. Beispielsweise können zwei, drei oder mehr Analysebereiche in dem Filtermodul integriert werden. Dies erlaubt eine höhere Funktionalität und eine exaktere Analyse der Luftinhalts und der Luftbegleitstoffe über eine größere Fläche des Filtermoduls.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Analysebereich konfiguriert zur Indikation der Präsenz von Stoffklassen, wobei der Analysebereich konfiguriert ist Luftpartikel aus der Luft zu filtern und zu sammeln. Unter Stoffklasse werden in der Chemie alle Stoffe verstanden, die durch eine gemeinsame Eigenschaft zusammengefasst werden können. Jeder Stoff kann mehreren Gruppen angehören, je nachdem welche Eigenschaft zur Klassifizierung herangezogen wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Analysebereich zur Konservierung von Proben der Luftpartikel ausgebildet werden, wobei zur Konservierung insbesondere Sorbit und/oder Aktivkohle im Analysebereich vorgesehen ist. In einer weiteren besonders beispielhaften Ausführungsform beinhaltet ein Filtermodul zum einen ein breitbandig reagierendes Triggersystem, dass auf bestimmte Stoffklassen anspricht und deren Präsenz visualisiert. Zum anderen kann der Analysebereich eine Probensammlung (welche allenfalls auch Stoffe aufkonzentrieren und/oder für eine längere Zeit ausreagieren, initialisieren oder konservieren kann, dies kann z.B. mit Aktivkohle oder Sorbit realisiert werden) beinhalten. So wird es möglich bei einem Ansprechen der visuellen Kontaminationsanzeige zu einem späteren Zeitpunkt dann die im Probensammler aufgefangenen Stoffe im Detail zu analysieren. Konkrete Mechanismen zur Detektion von ganzen Stoffklassen können z.B. eine Schicht-Detektion von Stäuben und Schwermetallen, z.B. Eisen, Quecksilber, Kupfer, bereitstellen, welche farblich detektierbar sind durch klassische anorganische Farbkomplexe. So färben sich Eisen und Cu als Cynaoferrate Schichten blau oder orange. Ferner kann ein Schichtnachweis von Oxydativen Gasen, z.B. NoX und Ozon, geführt werden. Eine Farbreaktion von farblos bis blau mittels Kaliumjodid-Jod-Stärke kann dabei generiert werden.

Insbesondere kann in dem Analysebereich eine Virenlast der zu filternden Luft detektiert werden, insbesondere durch das beschriebene Triggersystem. Beispielsweise kann eine Konzentration von Viren, wie z.B. Sars-CoV 2 Viren, bestimmt werden. Dabei ist in dem Analysebereich als Sensorelement ein Biosensor angeordnet. Der Biosensor wird mit der zu filternden Luft überströmt. Der Biomarker kann z.B. Biomarker aufweisen, die mit den Viren reagieren und entsprechende messbare (z.B. optische) Reaktionen hervorrufen.

Der Biosensor kann auf Basis der PCR Testmethodik fungieren (real-time quantitative Reverse-Transkriptase- Polymerase- Kettenreaktion), wonach Gensequenzen eines Virus, z.B. Sars-CoV 2 Virus, detektiert werden. Ferner kann der Biosensor nach Art eines Antigen Tests fungieren und fluoreszenz- oder chemilumineszenz-basierte Testverfahren umsetzen, bei denen z.B. das Virusprotein anhand einer bestimmten Färbung nachgewiesen wird. In einer Ausführungsform des Biosensors kann dieser als Wellenleiter- Interferometer ausgebildet sein. Ein solcher photonischer Biosensor erkennt verschiedene lichtbasierte Phänomene der Viren für den schnellen Nachweis und die Quantifizierung von Viren bzw. entsprechender Biomarker. Unter den verschiedenen photonischen Biosensoren sind Silizium-photonische Biosensoren, die auf dem Prinzip der evaneszenten Wellen basieren, einsetzbar.

Ferner kann der Biosensor als nano-photonischer Biosensor auf der Grundlage von interferometrischen bimodalen Wellenleitern (BiMWs) ausgebildet sein. Um Viren aus einer Probe einzufangen und nachzuweisen, wird die Oberfläche des BiMW-Sensors mit spezifischen Rezeptoren modifiziert, die auf externe Antigene des Virus abzielen, wie z. B. das Spike (S)-Protein des SARS-CoV-2. Sobald die zu filternde Luft den Biosensor überströmt, werden die Viruspartikel von den Rezeptoren auf der Sensoroberfläche eingefangen und erzeugen ein interferometrisches Signal, das in Echtzeit aufgezeichnet werden kann. Die Reaktion des Sensors ist z.B. direkt proportional zur Viruskonzentration in der zu filternden Luft und ermöglicht somit eine genaue Quantifizierung der Viruslast in der Luft.

Ferner kann eine Schicht Phenole bereitgestellt werden, wie z.B. Bisphenole, Nonylphenole, Chlorphenole, wobei eine Farbreaktion von rot (Eisenkomplex) oder mit Dimetylamino-Benzaldehyd, d.h. Violettrot erzeugt wird. Ferner kann eine Schicht bereitgestellt werden, welche Kaliumpermanganat enthält (reagiert z.B. auf SO2 [Schwefeldioxyd], geruchsintensive Schwefelverbindungen = H2S, Formaldyde, oder z.B. Permetrin).

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Filtermodul eine Energieerzeugungseinheit, welche konfiguriert ist mittels des Luftstroms durch das Filtermodul und/oder durch elektromagnetische Wellen Energie zu gewinnen, welche insbesondere zum Betrieb des Analysebereichs genutzt wird. Beispielsweise kann über den Druckunterschied über dem Filtermodul z.B. mittels eines Propellers, galloping harvester, piezoelectric flags (Piezoelements) und/oder durch Empfang und Gleichrichtung einer hochfrequenten Schwingung (z.B. von einem WLAN-Router) Energie gewonnen werden. Diese wird für den Betrieb der Einrichtungen im Analysebereich oder für Systeme im Filtersystem verwendet. Beispielsweise sind somit keine elektrischen Verbindungen zwischen Filtersystem, Filtermodul und/oder umgebender Lüftungsanlage notwendig.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Analysebereich eine Vielzahl an Probenkammern auf, die selektiv mit der Luft zur Filterung von Luftpartikel durchströmbar sind, um insbesondere eine zeitversetzte Probensammlung zu ermöglichen. Die Probekammern können verteilt oder zusammen in einem bestimmten Bereich des Filterkörpers bzw. innerhalb des Filterbereichs angeordnet sein. Die Probekammern sind derart angeordnet, dass die erfindungsgemäße Geschwindigkeit des Volumenstroms von 0.1 m/s bis 5.0 m/s und der Druckabfall der Luft, welche durch den Filterkörper strömt, weniger als 450 Pascal beträgt. Ferner sind die Probekammern derart ausgebildet und angeordnet, dass bei einem Druckabfallbereich von 10 Pa bis 450 Pa über das Filtermodul sich die Zusammensetzung des Luftstroms in den Probekammern des Analysebereichs gegenüber der Zusammensetzung im Filterbereich um weniger als 40% ändert und die Probekammern im Analysebereich relativ zum Filterbereich derart ausgebildet sind, dass die Luft in den Probekammern über 90% mit denselben Luftpartikeln in Kontakt gelangt wie im Filterbereich.

Die Probekammern können dabei selektiv durchströmt werden, indem beispielsweise zeitabhängig eine oder ausgewählte Probekammern für den Luftstrom zugänglich sind. Dabei können die Probekammern eine Öffnungsmechanik, wie beispielsweise ein steuerbares Betätigungselement aufweisen, welches die Probekammern selektiv öffnet. Beispielsweise kann ein Luftleitsystem, bestehend aus Luftleitungen und Steuerventilen, eingesetzt werden, um einen Luftstrom gezielt zu einem bestimmten Zeitpunkt zu einer bestimmten Probekammer zu führen. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Filterkörper, insbesondere im Filterbereich, ein Vlies als Filtermaterial auf, wobei das Vlies insbesondere eine ganze Lage oder eine Vielzahl an Lagen aufweist. Der Filterkörper ist in dem Filtermodul insbesondere austauschbar angeordnet, wobei das Vlies insbesondere als Einwegfilter ausgebildet ist. Ein Vlies besteht aus Fasern begrenzter Länge, Endlosfasern (Filamenten) oder geschnittenen Garnen, die zu einem Vlies (einer Faserschicht, einem Faserflor) zusammengefügt und verbunden sind. Durch die Verkettung der Fasern wird ein luftdurchlässiges Material mit engen, kleinporigen Luftdurchlässen bereitgestellt, wodurch eine gute Filterwirkung, insbesondere von Luftpartikeln, erzielt wird.

Da ein austauschbares Filtermodul (insbesondere als Einwegfilter) nicht genau auf das umgebene Gehäuse des Filtersystems angepasst sein muss, ist ferner von Vorteil, wenn das Filtermodul mögliche Luftresonanzen verhindert. Bei Filtermaterialien aus regelmäßig angeordnetem Filtermedium (z.B. gewobene, gestanzte, geätzte oder gebohrte Filter) existiert die Möglichkeit, dass durch selbstorganisierende Effekte des Luftstroms Resonanzen und damit negative Effekte entstehen (Geräusche, Wiederablösen von bereits eingebetteten Schadstoffen, insbesondere bei Start und Stopp der Anlage, bei Varianz von physikalischen Messwerten, etc). Es hat sich gezeigt, dass bei der erfindungsgemäßen Lösung die Verwendung einer Lage eines Vlieses diesen Schwingungseffekt dämpft. Diese Dämpfung entsteht dadurch, dass unregelmäßig und zufällig Fasern abgelegt und in Haftung gebracht werden. Diese Unregelmäßigkeit reduziert das schwingungsmäßige Selbstorganisationspotential. Diese Dämpfung kann bei Verwendung von mehreren Vlieslagen im Aufbau des Filtermaterials verstärkt werden, insbesondere wenn diese zumindest leicht unterschiedliche Vliesmaterialien oder Vliesschichten aufweisen. Ein Unterschied kann durch die Herstellung von Vliesmaterialien erzeugt werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind der Filterbereich und der Analysebereich parallel im Luftstrom derart anordbar, dass das Filtermodul als Teil einer sekundären Filteranlage und/oder das Filtermodul als Teil eines Taschenfilters ausbildbar ist.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Zuströmung der Luft auf den Analysebereich derart steuerbar, dass ein Strömungs- und/oder Druckunterschied der Luft im Filterbereich und in dem Analysebereich einstellbar ist, insbesondere dass der Druckunterschied steuerbar oder regelbar ist. Beispielsweise kann aufgrund von Strömungsstörungen des Luftstroms oder beispielsweise bei Belegung des Filterbereichs ein Strömungs- und/oder Druckunterschied zwischen dem Filterbereich und dem Analysebereich entstehen. Dies kann zu Messungen im Analysebereich führen, die nicht mehr repräsentativ für den gesamten Luftstrom sind. Entsprechend kann beispielsweise über ein Luftleitsystem oder über einen Strömungsgenerator gezielt eine Strömungseigenschaft individuell zwischen dem Analysebereich und dem Filterbereich eingestellt werden, um gezielt Strömungseigenschaften an den beiden Bereichen einzustellen.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Analysebereich kontinuierlich oder diskontinuierlich durchströmbar. Somit kann beispielsweise bei einer diskontinuierlichen Anströmung des Analysebereichs selektiv dieser abgedeckt werden und nur zu einem Messzeitpunkt von der Luftströmung angeströmt werden. Alternativ kann beispielsweise zum Erzielen von Langzeitmessungen der Analysebereich permanent und kontinuierlich angeströmt werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist in einem diskontinuierlichen Betrieb der Analysebereich relativ zu dem Filterbereich in einem zeitlichen duty cycle Verhältnis von weniger 10: 1, insbesondere von weniger als 100: 1 aktivierbar ist, und/oder die aktive Messzeit eines Durchströmungszyklus des Filterkörpers kürzer als 10 ms ist, insbesondere kürzer als 50 Mikrosekunden, insbesondere bevorzugt kürzer als 1 Mikrosekunde, wobei der Durchströmungszyklus insbesondere einstellbar ist. Ein Dutycycle von 10: 1 bedeutet beispielsweise, dass von 10 Zeiteinheiten, in welchem der Filterbereich durchströmt wird, 1 Zeiteinheit der Analysebereich durchströmt wird. Somit wird eine diskontinuierliche Messung ermöglicht, um insbesondere Energie für das Messsystem zu sparen. Zum Beispiel kann es ausreichen, dass die Messung im Analysebereich nur während einer sehr kurzen Zeit mit einer langen Ruhephase erfolgen kann. Gerade Fremdstoffbelastungen in einem Luftstrom treten üblicherweise über eine längere Zeit auf. So können aus einzelnen Messwerten auch zeitliche Zwischenwerte interpoliert werden, ohne dass eine kontinuierliche Messung erfolgen muss. So konnten gute Messergebenisse erzielt werden mit einem duty cycle von weniger 1 : 10, insbesondere in einem duty cycle von weniger als 1 : 100. Dabei ist besonders hilfreich, wenn die Dauer der Messung minimal ist, so lässt sich zum Beispiel die Messung eines Farbumschlags eines Indikators im Analysebereich mit einer Messzeit von kleiner als 10ms, insbesondere kleiner als 50 Mikrosekunden, oder kleiner als 1 Mikrosekunde feststellen.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Filtermodul ein Kopplungselement auf, welches mechanisch und/oder elektrisch mit dem Analysebereich gekoppelt ist und mit einem Anschluss eines Filtersystems koppelbar ist. Das Kopplungselement ist insbesondere derart ausgebildet, dass eine lösbare Kopplung zwischen dem Analysebereich und dem Anschluss des Filtersystems bereitstellbar ist. Ferner ist das Kopplungselement insbesondere derart ausgebildet, dass bei Einbringen des Filtermoduls in eine Betriebsposition im Filtersystem selbsttätig eine Kopplung zwischen dem Anschluss des Filtersystems und dem Analysebereich erzeugbar ist. Das Kopplungselement ist insbesondere an einer Abluftseite des Filterkörpers vorgesehen. Das Kopplungselement dient beispielsweise zur Strömungskopplung von Luftströmung, die im Analysebereich eingefangen wird und zu einem externen Analysebereich, beispielsweise in dem Filtersystem oder in einem externen Labor, weitergeführt werden soll. Zusätzlich oder alternativ dient das Kopplungselement zur signaltechnischen bzw. elektrischen Kopplung zwischen dem Analysebereich und Vorrichtungen des Filtersystems. Das Kopplungselement ist insbesondere derart an dem Filtermodul, beispielsweise an dem Trägerrahmen des Filtermoduls, vorgesehen, dass in einer Betriebsposition des Filtermoduls im Filtersystem eine Kopplung mit einem entsprechend korrespondierenden Kopplungselement des Filtersystems ermöglicht wird. Das Kopplungselement kann beispielsweise ein elektrischer Stecker sein. Ferner kann das Kopplungselement ein Luftstutzen bzw. flanschähnliches Gebilde sein, welches an einem korrespondierenden Luftstutzen des Filtersystems dichtend ankoppelbar ist, wenn das Filtermodul in Betriebsposition im Filtersystem angeordnet ist.

Für den Fall, dass in dem Analysebereich eine Messeinheit bzw. Sensor für die Luftdaten verwendet wird, kann das Filtermodul die Auskoppelung der Messluft aus dem Luftstrom vornehmen und diese dann der Luftsensorik im Feld das System zuführen. Dies hat den Vorteil, dass die Luftsensorik nicht mit jedem Filtermodulwechsel ausgetauscht werden muss. Dabei kann das Filtermodul derart ausgeführt sein, dass die Verbindungen zur Luftsensorik bei einem Filterwechsel mittels des Kopplungselements automatisch an- und abgekoppelt werden. Dies kann bei einem Taschenfilter ais Filtermodul zum Beispiel dadurch realisiert werden, dass mit dem Einstecken des Trägerrahmens auch die Messluftleitung mit entsprechenden Kopplungselementen eingesteckt wird. Durch Platzieren dieser Steckverbindung insbesondere im Abluftbereich des Filtersystems, kann eine Verschmutzung der Steckverbindung reduziert oder verhindert werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Filtermodul einen weiteren Filterkörper auf, welcher insbesondere jeweils aus einem Taschenfilter oder einem Schlauchfiltern besteht, wobei zumindest ein Filterkörper ausschließlich aus einem Analysebereich, der für die Analyse der Luftbegleitstoffe und der Luftqualität konfiguriert ist, besteht. Beispielsweise besteht zumindest ein Filterkörper ausschließlich aus einem Analysebereich aufweisend eine Stromversorgungseinheit, welche insbesondere derart ausgelegt ist, dass eine Stromversorgung für eine vorbestimmte Lebensdauer des Filtermoduls bereitstellbar ist. Beispielsweise weist das Filtermodul entsprechend parallel nebeneinander oder hintereinander angeordnete Filtermodule, insbesondere aufweisend mehrere Taschen- oder Schlauchfilter auf. Anstelle eines weiteren Filterkörpers als Taschen- oder Schlauchfilter kann der weitere Filterkörper ausschließlich aus einem Analysebereich bestehen. Da der weitere Filterkörper somit keine Bereiche für einen Filterbereich vorhalten muss, kann ein sehr großer Analysebereich bzw. eine Vielzahl verschiedener Analysebereich in dem weiteren Filterkörper ausgebildet werden. Ferner kann in dem Analysebereich des weiteren Filterkörpers eine Energieversorgungseinrichtung bzw. elektrische Versorgungseinheit, wie beispielsweise eine Batterie mit einer hohen Kapazität, angeordnet sein, die beispielsweise über die Lebenszeit des Filtermoduls dieses mit Energie versorgen kann. Eine lebenslange Batterie erlaubt eine einfache Nachrüstung von bestehenden Filtersystemen durch die erfindungsgemäße Lösung, ohne zusätzliche elektrische und/oder installationstechnische Maßnahmen.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Filterkörper, insbesondere im Filterbereich, mindestens zwei Vlieslagen und eine, zwischen den Vlieslagen angeordnete Filtermembran auf, die schichtartig übereinander in einem Schichtverbund angeordnet sind, wobei insbesondere die mittlere Filtermembran des Schichtverbunds eine größere Oberfläche als die beiden äußeren Vlieslagen aufweist.

Insbesondere gemäß einer beispielhaften Ausführungsform werden eine erste Richtung (z.B. X-Richtung) und eine zweite Richtung (z.B. Y-Richtung) definiert, die eine Ebene aufspannen, wobei die mittlere Filtermembran derart mit Wellenabschnitten gewellt ausgebildet ist, dass die Wellenabschnitte entlang einer ersten Richtung hintereinander angerordnet sind. Die Wellenabschnitte verlaufen insbesondere innerhalb der Ebene unregelmäßig und asymmetrisch zueinander. Der Filterkörper ist derart angeordnet, dass der Filterkörper entlang der ersten Richtung oder entlang der zweiten Richtung mit Luft überströmbar ist. Beispielsweise ist die x-Richtung die Luftanströmungsrichtung der Luft und die Wellenabschnitte verlaufen quer zur ersten Richtung entlang der zweiten Richtung. Die Asymmetrie der Wellenanordnung und -form kann zur Schwingungsdämpfung genutzt werden. Alternativ kann der Filterkörper auch in Y- Richtung und somit parallel zur Erstreckung der Wellen angeströmt werden. Die Wellenabschnitte bilden damit beispielsweise eine haihautartige Ribietstruktur aus, welche eine Reduktion des Strömungswiderstandes bewirkt. Je nach Eintrittsverhältnissen (Einströmungsquerschnitt, Volumenstrom, Tiefe des zu durchströmenden Filtermaterials) in den Filterkörper kann die eine oder andere Ausgestaltung von besonderem Vorteil sein. Die Asymmetrie der Wellenanordnung kann durch einen selbstorganisierenden Verdichtungsprozess erreicht werden, bei welchem die Vorschubgeschwindigkeit der Filtermembran deutlich höher als die Vorschubgeschwindigkeit der beiden Deckvliese ist. Durch thermische Fixierung der drei Lagen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt entsteht die Asymmetrie der Wellenanordnung. Nebst den bereits beschriebenen Vorteilen wirkt diese Asymmetrie stabilisierend auf Durchbiegungen in der x-y Ebene.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Filterkörper im Filterbereich eine Dicke von 2 mm bis 10 mm, insbesondere von 3 mm bis 7 mm auf. Zusätzlich oder alternativ liegt die Anzahl Wellenabschnitte zwischen 0,5 und 3 Wellen pro cm. Dies erlaubt eine Filterleistung ähnlich einem HEPA-Filter, aber mit einem Druckabfall im Bereich eines normalen F7- Filteres (d.h. innerhalb der Betriebsparameter der erfindungsgemäßen Lösung).

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Filterbereich aus einem hydrophoben Filtermaterial ausgebildet. Ferner kann der Filterbereich aus Naturfasern ausgebildet sein. Der Filterbereich kann ferner ein Polyolefin, insbesondere ein Polypropylen, enthalten. In einem weiteren Beispiel enthält der Filterbereich Zellulose, Baumwolle und/oder Hanf.

Wenn der zu filternde Luftstrom mit einer hohen Aerosollast belastet ist, können bekannte Filter zur schlagartigen Durchfeuchtung neigen. Dies kann einerseits statisch den Druckabfall über den Filter erhöhen, aber auch dynamisch durch die sehr schnell wechselnden Druckverhältnisse eine nachfolgende Volumenstromregelung mittels VAV im Sinne von deren Regelgeschwindigkeit überfordern. Die erfindungsgemäße Lösung kann durch eine geeignete Materialwahl des Filtermaterials dieses Problem lösen: Entweder wird ein hydrophobes Material (z.B. ein Polyolefin, insbesondere Polypropylen, das im Wesentlichen frei von polaren Gruppen ist) oder ein saugfähiges Material mit spezieller (zum Beispiel tiefer) Quellneigung (z.B. eine Naturfaser, insbesondere eine Zellulosefaser, Baumwolle oder Hanf) verwendet. So wird die Neigung des Zufüllens von Filteröffnungen mit mikro- oder nanoskalinen Wassertröpfchen reduziert. Es hat sich gezeigt, dass die fungiziden, viruziden und bakteriziden Eigenschaften von Hanf günstig sind und diesen zu einem idealen Filterbestandteil machen.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Analysebereich eine Luftführungseinrichtung auf, die insbesondere ausgebildet ist, einen Luftpfad zur Zuluftseite und/oder zur Abluftseite des Filterkörpers zu bilden, wobei die Luftführungseinrichtung insbesondere austauschbar in dem Filterkörper ausgebildet ist. Der Luftpfad führt somit durch den Analysebereich und ggf. bereichsweise durch den Filterbereich hindurch. Die Luftpfade führen die Luft beispielsweise an eine Messvorrichtung des Filtersystems, wobei das Filtermodul unabhängig von der Messvorrichtung ausgetauscht werden kann. Insbesondere kann in dem Luftpfad ein Zwischenmaterial mit Filtereigenschaften oder mit Wirkreagenzien vorgesehen werden. Mit einem Filtermodulwechsel kann jeweils unbelastetes Zwischenmaterial oder neue Wirkreagenzien (welche mit Bestandteilen des Luftstroms interagieren können) zugeführt werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Filtermodul eine Wägeeinrichtung auf, welche eingerichtet ist zum Wiegen der Filterbelegung, insbesondere, dass eine Messwertverfälschung durch den Druck der durch das System strömenden Luft kompensierbar ist. Mit entsprechende Zusatzmechanismen kann eine Kompensation der Messwertverfälschung durch den Druck des Luftwiderstandes im Betrieb des Filtersystems erreicht werden. Dies erlaubt auch das Feststellen einer hohen Filterbelegung für eine Betriebsart des Filtersystems bei tiefem Volumenstrom, der bei üblichen Filterüberwachungen nicht zum Auslösen der Differenzdrucküberwachung des Filters führt. Insbesondere kann die Wägeeinrichtung im eingebauten Zustand des Filtermoduls in dem Gehäuse des Filtersystems einen Bodenkontakt aufweisen und somit die Gewichtskraft des Filtermoduls in den Boden einleiten. Dadurch kann eine Gewichtsmessung des Filtermoduls durchgeführt werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Filtermodul eine Empfangsvorrichtung auf, welche zum Empfang einer Unique ID ausgebildet ist, wobei die Unique ID Informationen bezüglich des Einsatzorts des Filtermoduls aufweist. Die Empfangsvorrichtung kann zum Auslesen der Unique ID aus einem QR-Code, einen Barcode, einer OCR-Schrift oder einen RFID-Tag ausgebildet sein. Ferner kann die Empfangsvorrichtung zum Empfang der Unique ID via NFC, Bluetooth, WLAN, proprietären Protokollen oder Protokollen von Gebäudeleitsystemen, insbesondere LON oder EIB, ausgebildet sein. Basierend auf der Unique ID ist der Betrieb und/oder die Konfiguration des Filtermoduls einstellbar.

In einer weiteren besonders bevorzugen Ausführungsform weist die unique ID Informationen bzgl. des Einbauorts des Filtermoduls im Filtersystem auf. Diese ID erlaubt es, aus einer vorkonfigurierten Betriebsart des Filtersystems oder des Filtermoduls, die für den spezifischen Betrieb benötigen Betriebsparameter vorzuwählen oder hinterlegte Daten einer Systemkonfiguration abzurufen. Insbesondere bei der Verwendung von verschlüsselten Protokollen kann so beim Filterwechsel eine Neukonfiguration vermieden werden und eine ,Plug and Play' realisiert werden. Entsprechende Daten können vom Filtersystem bzw. dem Filtermodul beim Wechsel übertragen oder via Cloud transferiert werden. Die Übertragung der unique ID an das Filtersystem kann mit Mechanismen unter Nutzung von QR-Code, Barcode, OCR-Schriften (und deren Nachfolger für maschinenlesbare Schriften), RFID, NFC, Bluetooth, WLAN, proprietären Protokollen oder Protokollen von Gebäudeleitsystemen (LON, EIB, usw.) erfolgen. Durch diesen Mechanismus wird es auch möglich, ein Filtersystem auszuliefern, bei welchem erst Funktionen freigeschaltet werden, wenn ein Teil der unique ID zum vereinbarten Lieferumfang dazugehört.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Filtermodul eine Sendevorrichtung auf zum Senden filterkörperbezogener Daten, wobei die Sendevorrichtung eingerichtet ist, die Daten mittels RFID, NFC, Bluetooth, WLAN oder Protokollen der Gebäudeleittechnik zu senden. Auf Basis dieser Daten ist mittels einer Kontrolleinheit ein Warnsignal generierbar und/oder eine Maßnahme ergreifbar, welche insbesondere einen Durchsatz durch das Filtermodul betrifft.

Die Sendevorrichtung kann beispielsweise eine Antenne oder ein leiterbasierendes System darstellen, welches die Bereitschaft der Lüftungsanlage signalisiert, Daten aus dem Filter zu empfangen. Solche Daten können nicht nur Parameter betreffend die Luftbegleitstoffe der Luft betreffen, sondern auch Informationen und Details des Filtermoduls beinhalten. So kann zum Beispiel je nach Leistungsfähigkeit eines eingesetzten Filtermoduls das Luftvolumen durch das Filtermodul bzw. das Filtersystem angepasst werden. Ferner kann bei Überschreiten einer Laufzeit bzw. Belegungsdichte des Filtermoduls ein Signal abgesetzt werden, das entweder als Wartungssignal interpretiert werden kann, als auch als Steuersignal verwendet werden kann, um die Luftdurchsatzmenge zu reduzieren. Eine Ausgestaltungsvariante der Sendevorrichtung kann ein RFID Transponder sein (die z.B. auch Filterdaten in chiffrierter Form aufweist). Ferner können auch andere Kommunikationsmechanismen wie NFC, Bluetooth, WLAN usw. eingesetzt werden. Für drahtgebundene Kommunikation stehen nebst proprietären Protokollen auch Bussysteme von Gebäudeleitsystemen (LON, EIB, usw.) zur Verfügung. Mit diesem Mechanismus kann insbesondere auf Haltbarkeiten von Reagenzien in der erfindungsgemäßen Probensammlung bzw. in den Probenkammern hingewiesen werden und entsprechend reagiert werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Analysebereich eine Vielzahl an durchströmbaren Bereichen auf, welche derart selektiv steuerbar sind, dass die durchströmbaren Bereiche unabhängig voneinander zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und für eine vorbestimmte Durchströmungsdauer derart durchströmbar sind, dass basierend auf der Messung zu den vorbestimmten Zeitpunkten der Durchströmung der einzelnen durchströmbaren Bereiche ein binärer Baum gebildet werden kann. Die Daten der gemessenen Parameter der Luftbegleitstoffe in den durchströmbaren Bereichen sind indikativ für einen Zustand des Luftstroms zu einem Zeitbereich und für eine Zustandsänderung über die Durchströmungsdauer der durchströmten Bereiche. Aufgrund der zusätzlichen zeitlichen Dimension können somit in einer Datenmatrix bzw. in einem binären Baum die verschiedenen Zustände und Zustandsänderungen zu bestimmten Zeitbereichen der Luftbegleitstoffe abgebildet werden.

Gerade wenn Filtermodule längere Zeit in einer Anlage verbleiben, ist es von Interesse, feststellen zu können, wann eine bestimmte Fremdstoffbelastung erfolgt ist. Dies kann zum Beispiel mit dem Ausführungsbeispiel des Filtermoduls mit selektiv durchströmbaren Bereichen realisiert werden, welches in zeitlichen Abständen Kammern freigibt und andere wieder versiegelt. Als besondere Variante daraus lässt sich auch ein binäres Freigeben (1) oder Verschließen (0) von Kammern realisieren. So kann z.B. die quantitative Analyse und deren Rekombination der jeweiligen Binärbäume auf einzelne Zeitpunkte der durchströmten Bereiche eine noch feinere Auflösung der Fremdstoffbelastung bzw. der Luftbegleitstoffe der Luft ergeben. Insbesondere kann die Energie für das selektive Verschließen und Öffnen der durchströmbaren Bereiche aus dem Luftstrom gewonnen werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Analysebereich mehr als 0,5 cm, insbesondere mehr als 1 cm, weiter insbesondere mehr als 2 cm oder mehr als 8 cm, von dem Rand bzw. Trägerrahmen des Filterkörpers, welcher als äußere Luftstrombegrenzung wirkt, angeordnet, so dass es zu keinen Randeffekten mit Luftstromturbulenzen im Analysebereich kommt.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Filterkörper insbesondere in dem Filterbereich mehrere Filterlagen auf, welche in Strömungsrichtung der Luft durch den Filter hintereinander angeordnet sind, wobei insbesondere die der Zuluftseite zugewandte erste Filterschicht gröber filtert als zumindest eine der in Strömungsrichtung zu der nachfolgenden ersten Filterschicht nachfolgenden zweiten Filterschicht. Somit können zunächst gröbere Partikel gefiltert werden, während kleinere Partikel durch die ersten Schichten hindurchströmen und erst später bei den feinen Schichten ausgefiltert werden. Somit findet in dem Filterkörper eine gleichmäßige Belegung entlang der Luftstromrichtung statt.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Filtersystems weist die Kontrolleinheit eine Visualisierungseinheit auf, welche konfiguriert ist, die Luftqualität und die Analyse der Luftpartikel zu visualisieren, insbesondere ortsabhängig am Standort des betreffenden Filtersystems. Ferner ist die Kontrolleinheit insbesondere derart konfiguriert, eine Handlungsempfehlung basierend auf der Luftqualität und der Analyse der Luftbegleitstoffe zu generieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden mehrere

Filtermodule miteinander derart betrieben, dass sie die Luft aus einem einzelnen Gebäudeabschnitt reinigen. Diese Filtermodule haben eine entsprechende Zusatzausrüstung, welche Daten bezüglich Luftdetails austauschen können und so an zumindest einer Stelle Luftmessdaten visualisiert oder davon abhängige Aktionen in die Wege geleitet werden können. Dabei können sowohl Filter einer Primärlüftung unter sich als auch Filtersysteme von sekundären Lüftungen unter sich, als auch alle untereinander ein Netzwerk bilden und untereinander interagieren.

Insbesondere kann so eine ortsabhängige Luftqualität visualisiert, eine Handlungsempfehlung abgegeben oder eine Maßnahme initiiert werden (z.B. Sitzungszimmer 2 hat schlechte Luft' oder , Luftqualität tief, bitte Lüfter eine Stufe höher stellen').

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Filtersystem eine Durchflussteuerung, beispielsweise aufweisend einen Ventilator oder andere Strömungsgeneratoren, auf. Mittels der Durchflussteuerung sind eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch den Filterkörper und ein Luftdruck der Luft an der Zuluftseite des Filterkörpers einstellbar. Die Durchflussteuerung ist konfiguriert, einen Druckabfallunterschied von einem Druckabfall zwischen der Zuluftseite und der Abluftseite in dem Filterbereich und dem Analysebereich jeweils einzeln, insbesondere mittels mechanischer und/oder mechatronischer Durchflussteuerungssysteme, derart einzustellen, dass ein konstanter Volumenstrom durch den Filterbereich und durch den Analysebereich, insbesondere basierend auf einer nachträglichen Adaption aufgrund von Messdaten, einstellbar ist.

Die Durchflussteuerungssysteme weisen beispielsweise eine mechanische Querschnittveränderung des Einlasses in dem Analysebereich auf, wobei die Druckabfälle im Filterbereich und im Analysebereich derart berücksichtigt werden, dass der Luftstromanteil im Analysebereich ähnlich und repräsentativ für den Luftstromanteil im Filterbereich bleibt. Ein Druckabfall im Analysebereich kann adaptiv angepasst werden, abhängig vom Druckabfall im Filterbereich. Die Kontrolleinheit kann beispielsweise berücksichtigen, dass in den Messdaten beispielsweise ein Druckabfall im Analysebereich berücksichtigt wird. Ferner kann die Analyse über einen weiten Druckabfallbereich funktionieren, indem zum Beispiel in der Nachbearbeitung der Messdaten durch die Kontrolleinheit den Druckunterschied berücksichtigt (z.B. durch permanentes Aufzeichnen des Druckunterschiedes und berücksichtigen dieser Daten bei der Auswertung).

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Filtersystems kann die Durchflussteuerung die Geschwindigkeit des Volumenstroms im Bereich 0,1 bis 5.0 m/s, insbesondere 0,3 m/s bis 2,8 m/s und/oder der Druckabfall über den Filterkörper in zumindest einer Betriebsart unter 250 Pa, insbesondere unter 150 Pa, insbesondere unter 60 Pa, einstellen.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform steuert die Durchflussteuerung den Luftstrom derart, dass in einem Druckabfallbereich von 50 Pa bis 450 Pa zwischen der Zuluftseite und der Abluftseite des Filterkörpers sich die Zusammensetzung des Luftstroms im Analysebereich gegenüber der Zusammensetzung im Filterbereich um weniger als 25%, insbesondere weniger als 10%, bevorzugt weniger als 4% ändert.

Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Lösung für Taschenfilter von primären Lüftungssystemen und großflächigen Filtermodulen von sekundären Lüftungssystemen. Bei beiden Einsatzvarianten findet die Verwendung der Filter in einem Druckabfallbereich von 50 bis 450 Pascal statt. Gerade dieser große Druckabfallbereich ist die erfindungsmäßige Herausforderung, denn es treten folgende Probleme auf, wenn ein solches Filtersystem sowohl Filtern als auch eine Analysefunktion realisieren soll. Dadurch, dass der Druckabfall im Analysebereich das Ergebnis von anderen Massnahmen ist, als derjenige im Filterbereich ist, ergibt sich (wenn keine entsprechende Kompensation vorgesehen ist) auch normalerweise eine andere Kennlinie von Druckabfall zu Volumenstrom. Viele Messverfahren basieren aber auf einer konstanten Durchströmung. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass Strömungsquerschnitte über eine genügende Länge bewusst klein gehalten werden. Dadurch wird erreicht, dass die Reynoldszahl Rekrit über 2000 bereits bei einem kleinen Druckabfall erreicht wird.

Höhere Druckunterschiede führen dann zu einem Umschlagen in turbulente Strömung und zu einer exponentiell grösser werdenden Widerstandserhöhung in der Zuführung, was sich stabilisierend auf den Luftdurchsatz auswirkt.

Bei quantitativen Messverfahren führt die obige Stabilisierung zu einer falschen Messung, weil dann vom Gesamtvolumenstrom der Luft bei einem hohen Druckabfall anteilig mehr durch den Filterbereich als durch den Analysebereich strömt. Dem kann durch parallele Messung des Druckabfalls und einer entsprechenden Korrektur der Messwerte entgegengewirkt werden. Alternativ kann das Filterdesign derart aufgebaut werden, dass auch der Filter des Filterbereichs ein ähnliches Verhalten wie die Volumenstrombegrenzung im Analysebereich zeigt.

Dies kann erfindungsgemäß beim Filterdesign, durch Steuerung des Luftstromes oder durch entsprechendes Filtermaterialdesign erreicht werden. In einem reinen Filter spielen Durchströmungsunterschiede über die Standzeit des Filters keine große Rolle. Stärker durchströmte Bereiche füllen sich zuerst mit abgefilterten Partikeln, was wiederum in dem Bereich den Strömungswiderstand erhöht, so dass dann ein vorher weniger durchströmter Bereich bevorzugt durchströmt wird und der Filter sich auch da füllt.

Erfindungsgemäß wird der Filter im Filterbereich mit größerer Filterkapazität ausgelegt, als es für die Standzeit eigentlich nötig wäre. Dadurch findet weniger Vergrösserung des Druckabfalls während der Standzeit des Filters statt (d.h. der Filter wird dann aus Gründen der [Lebensdauer- ]Zeitüberschreitung ausgewechselt und nicht wegen hohem Delta P wegen einer zu hohen Belegung). Die erfindungsgemäße Lösung stellt konstruktiv sicher, dass der Analysebereich auch bei wechselnden Druckverhältnissen eine für den Luftstrominhalt repräsentative Zusammensetzung enthält. Dabei wird der Analysebereich in einem Bereich des durchströmten Querschnittes ausgebildet, welcher eine einheitliche laminare Strömung aufweist. Insbesondere in Randzonen (vor allem ab einer gewissen Rauheit der Luftstromführung) oder im Umfeld von Kanten und Luftstromumlenkungen findet schnell ein Übergang von laminar zu turbulent statt, was durch die wirkenden Zentrifugalkräfte (wie bereits erwähnt) zu einer Inhomogenisierung des Feststoffanteils in der Luft führt.

Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören. Kurze der

Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 zeigt ein Filtersystem mit einem Filtermodul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Filtermaterials für den Filterkörper gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von Wellenformen des Filtermaterials gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Filtermoduls mit mehreren Analysebereichen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung mit selektiv verschließbaren Probekammern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Filtersystem mit einem Filtermodul und mehreren Filterkörpern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Filterkörpers mit einer Luftführungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Detaillierte von exem

Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.

Fig. 1 zeigt ein Filtersystem 150 mit einem Filtermodul 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Filtersystem 150 weist eine Kontrolleinheit 130 und zumindest ein Filtermodul 100 auf, wobei das zumindest eine Filtermodul 100 zum Austausch von Analysedaten, welche für die Unterstützung der Analyse der Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität erforderlich sind.

Das Filtermodul 100 wird zur Filterung von Luft 101 von zumindest einem Teil eines Gebäudes oder von Luft 101 einer Abluftreinigungseinheit eines Produktionsprozesses vorgesehen, wobei das Filtermodul 100 austauschbar in einem Filtersystem 150 anordbar ist und das Filtermodul 100 einen Filterkörper 110 aufweist, welcher ausgebildet ist, bei Durchströmen von Luft 101 diese zu filtern. Der Filterkörper 110 weist einen Filterbereich 111, der die durchströmende Luft 101 von Luftbegleitstoffen filtert, und einen Analysebereich 112, der für die Unterstützung der Analyse der Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität konfiguriert ist, auf, wobei der Filterkörper 110 derart konfiguriert ist, dass bei einer Geschwindigkeit des Volumenstroms von 0.1 m/s bis 5.0 m/s durch den Filterkörper 110, der Druckabfall der Luft, welche durch den Filterkörper 110 strömt, weniger als 450 Pascal beträgt. Der Filterbereich 111 ist derart ausgebildet, dass bei einem Druckabfallbereich von 10 Pa bis 450 Pa über das Filtermodul 100 sich die Zusammensetzung des Luftstroms im Analysebereich 112 gegenüber der Zusammensetzung im Filterbereich 111 um weniger als 40% ändert, und wobei der Analysebereich 112 relativ zum Filterbereich 111 derart ausgebildet ist, dass die Luft 101 im Analysebereich 112 über 90% mit denselben Luftbegleitstoffen in Kontakt gelangt wie im Filterbereich 111. Das Filtersystem 150 weist ein Gehäuse auf, in welchem ein Filtermodul 100 angeordnet ist. Ein erfindungsgemäßes Filtermodul 100 ist dabei austauschbar in dem Filtersystem 150 angeordnet. Beispielsweise können entsprechende Führungsschienen vorgesehen werden, entlang welcher das Filtermodul in Einschubrichtung 107 bis zur Betriebsposition innerhalb des Filtersystems 150 eingeschoben werden kann.

Das Filtersystem 150 weist eine Durchflussteuerung 140, beispielsweise aufweisend einen Ventilator oder andere Strömungsgeneratoren, auf. Mittels der Durchflussteuerung 140 sind eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft 101 durch den Filterkörper und ein Luftdruck der Luft 101 an der Zuluftseite 102 des Filterkörpers 110 einstellbar. Die Durchflussteuerung 140 ist konfiguriert, einen Druckabfallunterschied von einem Druckabfall zwischen dem Druck pl der Zuluftseite 102 und dem Druck p2 der Abluftseite 103 in dem Filterbereich 111 und dem Analysebereich 112jeweils einzeln, insbesondere mittels mechanischer und/oder mechatronischer Durchflussteuerungssysteme, derart einzustellen, dass ein konstanter Volumenstrom durch den Filterbereich 111 und durch den Analysebereich 112, insbesondere basierend auf einer nachträglichen Adaption aufgrund von Messdaten, einstellbar ist.

Das Filtermodul 100 weist ein flächiges Filtermaterial auf, welches in einem umlaufenden Trägerrahmen fixiert ist. Das Filtermodul 100 kann als Taschenfilter ausgebildet werden, wobei in dem Trägerrahmen eine Vielzahl von Taschen 114 von Filtermaterial befestigt sind und der Luftstrom in die Taschenll4 eingeleitet wird, um die einströmende Luft 101 zu filtern.

Das Filtermodul 100 weist insbesondere den Filterbereich 111 auf, welcher die Funktion der Filterung der Luft 101 übernimmt. Ferner weist das erfindungsgemäße Filtermodul 100 den Analysebereich 112 auf, welcher zur Unterstützung eine Analyse der Luft 102ausgebildet ist. Der Analysebereich 112 weist einen ausreichenden Abstand zum Trägerrahmen des Filtermoduls 100 zu bzw. zum Rand eines Strömungskanals, in welchem das Filtermodul 100 im Filtersystem 150 angeordnet ist, auf, um somit Randströmungseigenschaften zu vermeiden, welche eine unterschiedliche Zusammensetzung der Luftpartikel der Luft bzw. einen unterschiedlichen Druckabfallbereich der Luft 101, relativ zu einem beispielsweise zentralen Filterbereich hervorrufen.

Der Analysebereich weist ein Sensorelement 113 auf zur Messung zumindest eines Parameters der Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität der Luft 101. Das direkte Messen von Fremdstoffen oder Gruppen von Fremdstoffen im Luftstrom kann mittels eines im Analysebereich 112 integrierten Sensorelements 113 bereitgestellt werden. Das Sensorelement 113 weist z.B. einen MEMS-Sensor auf. Ferner kann das Sensorelement 113 insbesondere derart konfiguriert sein, dass das Sensorelement 113 für eine Fourier- Transform-Infrarotspektrometer-Analyse FTIR- und/oder einer Nahinfrarotspektroskopien Analyse verwendbar ist. Das Sensorelement 113 kann z.B. einen Widerstandssensor bilden zur Messung der Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität. Dabei kann beispielsweise zusätzlich eine Triggersubstanz eingesetzt werden, um das Vorhandensein von gewissen Fremdstoffen in der Luft 101 zu messen.

Das Filtermodul 100 weist eine Kommunikationseinheit 122 zur Kommunikation von Daten betreffend die Luftbegleitstoffe und/oder der Luftqualität z.B. an eine Kontrolleinheit 130 des Filtersystems 150 auf, insbesondere zur Steuerung des Filtermoduls 100. Die Kommunikationseinheit 122 ist eingerichtet, Informationen über die Luftbegleitstoffe und/oder dienen der Luftqualität an die Kontrolleinheit 130 zu senden oder ebenfalls Steuersignale an die Kontrolleinheit 130 zu senden, welche basierend auf gemessenen Parametern erstellt werden können, um beispielsweise Steuersignale betreffend Hinweissignale (Alarmsignale) oder Luftstromsteuersignale zu erzeugen. Das Filtermodul 100 weist ferner (bei einer Realisierung mit drahtgebundener Kommunikation) ein Kopplungselement 106 auf, welches mechanisch und/oder elektrisch mit dem Analysebereich 112 gekoppelt ist und mit einem Anschluss eines Filtersystems 150 koppelbar ist. Das Kopplungselement 106 ist insbesondere derart ausgebildet, dass eine lösbare Kopplung zwischen dem Analysebereich 112 und dem Anschluss des Filtersystems 150 bereitstellbar ist. Ferner ist das Kopplungselement 106 insbesondere derart ausgebildet, dass bei Einbringen des Filtermoduls 100 in eine Betriebsposition im Filtersystem 150 selbsttätig eine Kopplung zwischen dem Anschluss des Filtersystems 150 und dem Analysebereich 112 erzeugbar ist. Das Kopplungselement 106 ist an einer Abluftseite 103 des Filterkörpers 110 vorgesehen. Das Kopplungselement 106 ist insbesondere derart an dem Filtermodul 100, beispielsweise an dem Trägerrahmen des Filtermoduls 100, vorgesehen, dass in einer Betriebsposition des Filtermoduls 100 im Filtersystem 150 eine Kopplung mit einem entsprechend korrespondierenden Kopplungselement des Filtersystems 150 ermöglicht wird.

Das Filtermodul 100 weist ferner eine Wägeeinrichtung 108 auf, welche eingerichtet ist zum Wiegen der Filterbelegung, insbesondere, dass eine Messwertverfälschung durch den Druck der durch das System strömenden Luft 101 kompensierbar ist. Die Wägeeinrichtung 108 weist im eingebauten Zustand des Filtermoduls 100 in dem Gehäuse des Filtersystems 150 einen Bodenkontakt auf und somit die Gewichtskraft des Filtermoduls 100 in den Boden einleiten. Dadurch kann eine Gewichtsmessung des Filtermoduls 100 durchgeführt werden.

Das Filtermodul 100 weist eine optionale Empfangsvorrichtung 120 auf, welche zum Empfang einer Unique ID ausgebildet ist, wobei die Unique ID Informationen bezüglich des Einsatzorts des Filtermoduls 100 aufweist. Die Empfangsvorrichtung 120 kann zum Auslesen der Unique ID aus einem QR- Code, einen Barcode, einer OCR-Schrift oder einen RFID-Tag ausgebildet sein. Ferner kann die Empfangsvorrichtung 120 zum Empfang der Unique ID via NFC, Bluetooth, WLAN, proprietären Protokollen oder Protokollen von Gebäudeleitsystemen, insbesondere LON oder EIB, ausgebildet sein. Basierend auf der Unique ID ist der Betrieb und/oder die Konfiguration des Filtermoduls 100 einstellbar. Beispielsweise weist die unique ID Informationen bzgl. des Einbauorts des Filtermoduls 100 im Filtersystem 150 auf. Diese ID erlaubt es, aus einer vorkonfigurierten Betriebsart des Filtersystems 150 oder des Filtermoduls 100, die für den spezifischen Betrieb benötigen Betriebsparameter vorzuwählen oder hinterlegte Daten einer Systemkonfiguration abzurufen.

Das Filtermodul 100 weist ferner eine optionale Sendevorrichtung 121 auf zum Senden filterkörperbezogener Daten, wobei die Sendevorrichtung 121 eingerichtet ist, die Daten mittels R.FID, NFC, Bluetooth, WLAN oder Protokollen der Gebäudeleittechnik zu senden. Auf Basis dieser Daten ist mittels der Kontrolleinheit 130 ein Warnsignal generierbar und/oder eine Maßnahme ergreifbar, welche insbesondere einen Durchsatz durch das Filtermodul 100 betrifft.

Die Sendevorrichtung 121 kann beispielsweise eine Antenne oder ein leiterbasierendes System, welches die Bereitschaft der Lüftungsanlage bzw. Filtersystems 150 signalisiert, Daten aus dem Filtermodul 100 zu empfangen. Solche Daten können nicht nur Parameter betreffend die Luftbegleitstoffe der Luft 101 betreffen, sondern auch Informationen und Details des Filtermoduls 100 beinhalten. So kann zum Beispiel je nach Leistungsfähigkeit eines eingesetzten Filtermoduls 100 das Luftvolumen durch das Filtermodul 100 bzw. das Filtersystem 150 angepasst werden. Ferner kann bei Überschreiten einer Laufzeit bzw. Belegungsdichte des Filtermoduls 100 ein Signal abgesetzt werden, das entweder als Wartungssignal interpretiert werden kann, als auch als Steuersignal verwendet werden kann, um die Luftdurchsatzmenge zu reduzieren. Der Analysebereich 112 ist insbesondere mehr als 0,5 cm von dem Rand bzw. Trägerrahmen des Filterkörpers 110, welcher als äußere Luftstrombegrenzung wirkt, angeordnet, so dass es zu keinen Randeffekten mit Luftstromturbulenzen im Analysebereich 112 kommt.

Die Kontrolleinheit 130 kann eine Visualisierungseinheit aufweisen, welche konfiguriert ist, die Luftqualität und die Analyse der Luftpartikel bzw. Luftbegleitstoffe zu visualisieren, insbesondere ortsabhängig am Standort des betreffenden Filtersystems 150. Ferner ist die Kontrolleinheit 130 insbesondere derart konfiguriert, eine Handlungsempfehlung basierend auf der Luftqualität und der Analyse der Luftbegleitstoffe zu generieren.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Filtermaterials für den Filterkörper 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Filterkörper 110 weist insbesondere in dem Filterbereich 111 mehrere Filterlagen auf, welche in Strömungsrichtung der Luft 101 durch den Filter hintereinander angeordnet sind, wobei insbesondere die der Zuluftseite 102 zugewandte erste Filterschicht gröber filtert als zumindest eine der in Strömungsrichtung zu der nachfolgenden ersten Filterschicht nachfolgenden zweiten Filterschichten. Somit können zunächst gröbere Partikel gefiltert werden, während kleinere Partikel durch die ersten Schichten hindurchströmen und erst später bei den feinen Schichten ausgefiltert werden.

Der Filterkörper 110 bzw. eine Schicht weist, insbesondere im Filterbereich 110, ein Vlies als Filtermaterial auf, wobei das Vlies insbesondere eine ganze Lage oder eine Vielzahl an Lagen aufweist.

Der Filterkörper 110 weist mindestens zwei Vlieslagen 201, 203 und eine, zwischen den Vlieslagen angeordnete Filtermembran 202 auf, die schichtartig in einer dritten Richtung z übereinander in einem Schichtverbund angeordnet sind, wobei insbesondere die mittlere Filtermembran 202 des Schichtverbunds eine größere Oberfläche als die beiden äußeren Vlieslagen 201, 203 aufweist. Die mittlere Filtermembran 202 weist Wellenabschnitten auf, welche entlang einer ersten Richtung x hintereinander angerordnet sind.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von Wellenformen des Filtermaterials gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Die Wellenabschnitte verlaufen insbesondere innerhalb der Ebene unregelmäßig und asymmetrisch zueinander. Der Filterkörper 110 ist derart angeordnet, dass der Filterkörper 110 entlang der ersten Richtung x oder entlang der zweiten Richtung y mit Luft überströmbar ist. Beispielsweise ist die x-Richtung die Luftanströmungsrichtung der Luft 101 und die Wellenabschnitte verlaufen quer zur ersten Richtung x entlang der zweiten Richtung y. Die Asymmetrie der Wellenanordnung und -form kann zur Schwingungsdämpfung genutzt werden.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Filtermoduls 100 mit mehreren Analysebereichen 112 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Der Analysebereich 113 kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchströmbar sein. Somit kann beispielsweise bei einer diskontinuierlichen Anströmung des Analysebereichs 112 selektiv dieser abgedeckt werden und nur zu einem Messzeitpunkt von der Luftströmung angeströmt werden. Die Analysebereiche 112 weisen ein Sammelvolumen für Luftbegleitstoffe auf. Die Analysebereiche 112 können beispielsweise jeweils eine Tasche oder Beutel bilden, in welcher das Sammelvolumen ausgebildet ist. Darin können sich entsprechend Luftpartikel oder andere Luftbegleitstoffe sammeln, die später analysiert werden können, beispielsweise wenn das Filtermodul 100 entnommen wird. Ferner kann, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform, ein Sensorelement 113 (siehe Fig. 1) in dem Sammelvolumen installiert sein, um die aufgefangene Luftbegleitstoffe zu analysieren. Die Analysebereich 112 können jeweils einen Anhaftbereich zur Anhaftung und Akkumulation von Luftbegleitstoffen aufweisen. Die Anhaftung kann beispielsweise über ein definiertes ausbilden der Porengröße eines Filtermaterials im Analysebereich 112 ausgebildet werden, oder durch bestimmte kleberartige Substanzen, an welchem insbesondere die Luftpartikel in der Luft anhaften. Einer der Analysebereiche 112 kann einen reaktiven Bereich auf zur Reaktion und Umwandlung von Luftbegleitstoffen und/oder Luftbestandteilen aufweisen.

Fig. 5 zeigt. Eine schematische Darstellung mit selektiv verschließbaren Probekammern 501, die selektiv mit der Luft zur Filterung von Luftbegleitstoffen bzw. Luftpartikel durchströmbar sind, um insbesondere eine zeitversetzte Probensammlung zu ermöglichen. Die Probekammern 501 können verteilt oder zusammen in einem bestimmten Bereich des Filterkörpers 110 bzw. innerhalb des Filterbereichs 111 angeordnet sein. Die Probekammern 501 sind derart angeordnet, dass die erfindungsgemäße Geschwindigkeit des Volumenstroms von 0.1 m/s bis 5.0 m/s und der Druckabfall der Luft 101, welche durch den Filterkörper strömt, weniger als 450 Pascal beträgt. Ferner sind die Probekammern 501 derart ausgebildet und angeordnet, dass bei einem Druckabfallbereich von 10 Pa bis 450 Pa über das Filtermodul sich die Zusammensetzung des Luftstroms in den Probekammern 501 des Analysebereichs 112 gegenüber der Zusammensetzung im Filterbereich 111 um weniger als 40% ändert und die Probekammern 501 im Analysebereich 112 relativ zum Filterbereich 111 derart ausgebildet sind, dass die Luft in den Probekammern über 90% mit denselben Luftbegleitstoffen bzw. Luftpartikeln in Kontakt gelangt wie im Filterbereich 111.

Die Probeentnahmevorrichtungen 501, welche in dem Analysebereich 112 angeordnet sind, können austauschbar angeordnet sein. In den Probeentnahmevorrichtungen 501 ist ein Sammelvolumen für die Luftbegleitstoffe ausgebildet. Die Probeentnahmevorrichtung 501 ist insbesondere versiegelbar, um das Sammelvolumen partiell, vollständig und/oder selektiv zu versiegeln. Die Probeentnahmevorrichtungen 50 können beispielsweise nach einer bestimmten Zeitspanne, in welcher in dem Sammelvolumen Luftbegleitstoffe gesammelt werden, versiegelt werden. Anschließend kann die Probenentnahmevorrichtung 501 entnommen werden und in einem externen Labor die aufgefangene Luftpartikel oder Flüssigkeit analysiert werden.

Die Probenentnahmevorrichtungen 501 weisen beispielsweise eine Verschlussmechanik auf, wie beispielsweise ein Verschlusselement 502 (z.B. eine verschließbare Klappe). Das entsprechende Öffnen und Schließen der Probenentnahmevorrichtung 501 kann beispielsweise durch die Kontrolleinheit 130 des Filtersystems 150 gesteuert werden.

Mittels der Verschlusselemente 502 können die Probekammern 501 selektiv durchströmt werden, indem beispielsweise zeitabhängig eine oder ausgewählte Probekammern 501 für den Luftstrom zugänglich sind. Alternativ kann ein Luftleitsystem, bestehend aus Luftleitungen und Steuerventilen, eingesetzt werden, um einen Luftstrom gezielt zu einem bestimmten Zeitpunkt zu einer bestimmten Probekammer 501 zu führen.

Mittels der Probenkammern 501 werden somit eine Vielzahl an durchströmbaren Analysebereichen 112 gebildet, welche derart selektiv steuerbar sind, dass die durchströmbaren Analysebereiche 112 unabhängig voneinander zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und für eine vorbestimmte Durchströmungsdauer derart durchströmbar sind, dass basierend auf der Messung zu den vorbestimmten Zeitpunkten der Durchströmung der einzelnen durchströmbaren Analysebereiche 112 einen binären Baum bilden. Die Daten der gemessenen Parameter der Luftbegleitstoffe in den durchströmbaren Analysebereichen 112 sind Indikativ für einen Zustand des Luftstroms zu einem Zeitbereich und für eine Zustandsänderung über die Durchströmungsdauer der durchströmten Analysebereiche 112. Aufgrund der zusätzlichen zeitlichen Dimension kann somit in einer Datenmatrix bzw. in einem binären Baum die verschiedenen Zustände und Zustandsänderungen zu bestimmten Zeitbereichen der Luftbegleitstoffe abgebildet werden.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Filtersystem 150 mit einem Filtermodul 100 und mehreren Filterkörpern 110, 610 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Filterkörper 110, 610 bestehen z.B. jeweils aus Taschenfiltern oder einem Schlauchfiltern, wobei zumindest ein Filterkörper 610 z.B. ausschließlich aus einem Analysebereich 112, der für die Analyse der Luftbegleitstoffe und der Luftqualität konfiguriert ist, besteht. Beispielsweise zumindest ein Filterkörper 610 besteht ausschließlich aus einem Analysebereich 112 aufweisend eine Stromversorgungseinheit 611, welche insbesondere derart ausgelegt ist, dass eine Stromversorgung für eine vorbestimmte Lebensdauer des Filtermoduls 100 bereitstellbar ist. Das

Filtermodul 100 weist in der beispielhaften Ausführungsform entsprechen seriell hintereinander angeordnete Filterkörper 110, 610 auf.

Die Energie- bzw. Stromerzeugungseinheit 611 ist z.B. konfiguriert mittels des Luftstroms 101 durch das Filtermodul 100 und/oder durch elektromagnetische Wellen Energie zu gewinnen, welche insbesondere zum Betrieb des Analysebereichs 112 genutzt wird.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Filterkörpers 110 mit einer Luftführungsvorrichtung 702 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Luftführungseinrichtung 702 weist einen Luftpfad zur Zuluftseite 102 und/oder zur Abluftseite 103 des Filterkörpers 110 zu bilden, wobei die Luftführungseinrichtung 702 insbesondere austauschbar in dem Filterkörper 110 ausgebildet ist. Der Luftpfad führt somit durch den Analysebereich 112 hindurch. Die Luftpfade führen somit die Luft 101 beispielsweise an eine Messvorrichtung des Filtersystems 150, wobei das Filtermodul 100 unabhängig von der Messvorrichtung ausgetauscht werden kann. Insbesondere kann in dem Luftpfad ein Zwischenmaterial mit Filtereigenschaften oder mit Wirkreagenzien vorgesehen werden.

Der Analysebereich 112 weist ferner einen Luftleitbereich 701 zur Luftstromauskopplung aus dem Filterkörper 110 auf. Beispielsweise kann der Luftleitbereich 701 konisch und trichterförmig ausgebildet sein, um einen Luftanteil aus der strömenden Luft 101 aufzunehmen und in einem weiteren Leitungssystem außerhalb des Filtermoduls 100 an einen gewünschten Ort weitertransportiert werden. Beispielsweise kann der Luftanteil in einem Sammelbehälter des Filtersystems 150 gesammelt werden und für die weitere Analyse vorgesehen werden. Die Luftführungseinrichtung 701 kann die Luft ebenfalls zu einer entnehmbaren Probenkammer 501 führen, in welcher beispielsweise die Luftbegleitstoffe gesammelt werden können.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Filtermodul 201 äußere Vlieslage

Luft 202 Filtermembran

Zuluftseite 203 äußere Vlieslage

Abluftseite

Energieerzeugungseinheit 501 Probenentnahmevorrichtung/Probenkammer

Signalverbindung 502 Verschlusselement

Kopplungselement

Einschubrichtung 610 weiterer Filterkörper

Wägeeinrichtung 611 Stromversorgungseinheit

Filterkörper 701 Luftleitbereich

Filterbereich 702 Luftführungseinrichtung

Analysebereich

Sensorelement x erste Richtung

Filtertasche y zweite Richtung z dritte Richtung

Empfangsvorrichtung pl Druck Zuluftseite

Sendevorrichtung p2 Druck Abluftseite

Kommunikationseinheit

Kontrolleinheit

Durchflussteuerung

Filtersystem