基于植物对室内空气清洁和滤垫生物再生的微灌溉设备、系统和方法技术方案

一种用于净化室内空气的系统和相关方法，其包括：滤垫，其包括适合于扎根于其中的生长植物的生长介质，并且构造为能维持气流在其顶面和底面之间贯穿；微灌溉系统，其包括多个用于以基本上均匀的方式将水输送至滤垫的灌溉源出口；滤垫的活性区域，其包括滤垫的构造为基本上具有贯穿地流过其中的气流的区域；并且微灌溉系统构造为使得源自于此的水能投射为达到活性区域的至少５０％的顶部表面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及污染控制系统，并且更具体地涉及一种利用共生相关植物和滤垫中的微生物的室内污染控制系统。
技术介绍
室内空气污染被环境保护署划分为导致疾病的主要因素，并且在美国呼吸道问题现在超过所有其他疾病成为住院的首要原因。假设美国人90%的时间都在室内，因此必须寻找容易且有效地去除室内毒素的方式，同时这么做还需要限制加热和冷却成本。清洁较差室内空气的常规方式是通过通风，将较差室内空气排出到建筑物外面， 然后用新鲜室外空气代替。不幸的是，机械通风仅在室外空气相对清洁时以及在将空气温度调高或降低至正常人体舒适水平的成本较低时才有效。然而，现在室外空气也可能相当程度地被污染，尤其在大城市中心，同时加热或冷却被带入室内的室外空气的成本相当高。 因而，必须找到一种方法，来限制机械通风并将室内空气内的毒素转化为无害的或者甚至有益的物质。大多室内空气污染控制系统并未将空气内的毒素转化为无害物质，并且这样就不能急剧削减给建筑机械通风的需求。大多这种系统也不会清洁空气中的颗粒物质和空气携带的挥发性有机物质(VOC)，这些物质从地毯、家具、壁纸、计算机、复印设备、清洁剂和人类自身释放入空气。随着建筑物变得越来越气密以节省日益增长的能量成本，对人体健康的危害也已增大。因此，必须寻找到成本有效的系统来处理这个问题。目前，已经有很多系统可用来处理既包含颗粒又包含有机毒素的较差室内空气。 已经使用了热的和冷的静电除尘、包、过滤包和高效微粒空气过滤器以及机械除尘器，但是所有的基本上都限于颗粒物质的移除。洗涤器，尤其是湿式洗涤器，提供了控制颗粒和气态污染物的最有效手段。然而，通常这些用于工业工艺过程，但是很少用于民用或商用建筑物。其原因之一是湿式洗涤器产生增大的湿度。这种增大的湿度会滞留于建筑物内，并带来发霉和霉菌问题。湿式洗涤器通常采用或其内具有洗涤区域，其中空气限制于该处，并且气体在该处穿过具有很多碰撞表面的过滤器的多个层，以使得气体通过聚集和吸收而被清洁。另外， 通过用水分覆盖着过滤器内的所有表面，湿式洗涤器引起某些化学物质或VOC粘着于水滴，从而这些毒素的结构在它们与水分本身结合时发生变化。例如，甲醛(formaldehyde) 与水反应形成亚甲基二醇(methylene glycol)，反应式为CH2CHH2O — CH2 (OH) 2。或者，在室温下存在空气和水分时，甲醛易于聚合以形成多聚甲醛(paraformadehyde)，白色晶体形式的甲醛气体(通常纯度为90-97% )。标准的化学吸收过滤器利用某些物质来吸收其他物质或化学物质。在空气净化的情况下，经常使用活性炭。但是，虽然活性炭吸收某些类型的挥发性有机化合物，但是其不能吸收其他V0C，比如甲醛。已知存在着较广范围的V0C，在某一室内空气中多达900种或更多，并且没有发现对所有VOC都有效的VOC析取或提取形式。一些VOC通过活性碳被吸收。一些溶解于水分中。因此，需要采用一种机构或机构的组合来捕获所有V0C，并最终将它们转化为对人体无害的材料。否则对于通风的需要就仍然存在。美国专利5，756，047在第1栏从第30行开始对一些现有技术进行了综述，描述 “洗涤可在叠置有大表面积固体的垫中发生，从而增大液体和气体可彼此接触的表面积，如 Lonnes等的美国专利No. 3，969，479所述；在其中液体雾接触气体的反应腔中，如deVries 的美国专利No. 4，844，874所示；或者在过滤器中，如Fritz的美国专利No. 4，784，835”。与这些上述专利的人工系统相反，植物天然地从空气去除污染物。它们通过如下方式实现用叶子吸收这些污染物，并然后将毒素向下传输到根系，根系周围的微生物将毒素作为食物消耗并消化，将它们改变为无害物质。但是，即使是直接穿过滤垫而不是由植物输送到该处时，这些毒素也将被微生物消化。因而，已知的是，通过使用将空气直接拉动穿过滤垫的机械设备，室内空气能被向下拉动至植物根系所处和微生物聚集之处。因此，一个植物能进行数百个植物的空气清洁工作，因为植物自身不再用作这些毒素的主要输送机构，并且滤垫中的无数微生物将由于其提高的食物供应而倍增。而且，在滤垫内生长的植物与消化污染物的微生物具有共生关系， 促进允许微生物繁荣的有益氛围或环境。现有技术并未公开了湿式洗涤器的使用，这种湿式洗涤器实际上是植物在其中生长的滤垫，并且微生物存活于其中。参见，例如US4，975，251、US5, 044, 120、US5, 130,091、 US5, 217，696、US5, 269，094、US5, 277，877、US5, 397，382、US5, 433，923 和 US6, 230，437。因而，似乎为公知的是，水分能洗涤空气中的某些公知V0C，比如甲醇，并且如果植物和微生物在滤垫中生长，这种构造也能用来净化室内空气。然而，如果其进入建筑物的 HVAC系统的黑暗且紧密受限的管道中，或者过量的水分滞留于紧密地密封的建筑物内，正是这种水分也会导致发霉和霉菌。因而，允许微生物在滤垫内输送、并且还防止发霉和霉菌的水分，——其输送和分配以及由植物根部吸收并通过蒸腾和气流而耗散——，需要仔细地谨慎控制。尽管如此，在该领域所有现有技术中，很少考虑到植物/滤垫的正确增加水分，或者仅是以最粗略的方式提及。现有技术似乎既未公开、也未建议以确保水分均勻分布的方式采用微灌溉系统。现有技术中也未太多地涉及在植物冠盖下面分配水或者处理发霉和霉菌的潜在可能。因而，例如，在授权给Thompson的示例性现有技术专利4，961，763中，在第 8栏从M行开始说明“如果需要的话，水分传感器可包括于空气净化器内，用于确定土壤垫仍然是潮湿的。可使用电子的或化学的水分传感器。例如，土壤导电率可测量和用来指示水分含量。如果希望的话，代替测量土壤水分，可采用电子感测器来控制水添加至空气净化器中的土壤垫。也可使用滴灌”。实际上，Thompson专利中公开的“滴灌”方法并未浸透滤垫。其仅以不均勻的方式浸透滤垫中的多个点。使用水分传感器也未避免这个问题，因为每个传感器是局部的，并且因此不能用来确保滤垫在基本上整个活性区域上的均勻分布。这不利于滤垫内的微生物和微生物传输的维护，因为灌溉输送的均勻性也是非常重要的。迄今为止，现有技术还没有解决这个灌溉均勻性，并且这也是现有技术的缺点。尤其，滴灌显示为不能有效地浸透滤垫。其最多仅能在每个滴灌器周围提供大概 1英寸至1.5英寸的湿点。这种“滴灌器”具体地设计为仅湿润植物根部所处的位置处，而不是浸透整个滤垫、从而允许微生物在整个滤垫中存活和作用。因而，虽然适合于维持植物生命，对于其中微生物维护对于植物维护和空气中毒素的移除都同等重要的空气清洁系统来说，这种滴灌系统就不那么优化了，其中空气为了移除毒素的目的通过将毒素供给至微生物而传输穿过滤垫。滴灌器的目的是通过仅将水输送至植物根部来保存水，而不是将水输送在整个滤垫传输、并维持微生物输送以便移除毒素和滤垫生物再生。相当优选的是，从每个灌溉源出口在所有方向上均勻地输送灌溉至整个滤垫表面至少2英寸、并直到12至M英寸，与适合的源出口网络相结合，从而提供整个滤垫的浸透， 以允许微生物在整个滤垫上存活和发挥作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化室内空气的系统，其包括：滤垫，其包括适合于扎根于其中的生长植物的生长介质，并且构造为能维持气流在其顶面和底面之间贯穿；微灌溉系统，其包括多个用于以基本上均匀的方式将水输送至所述滤垫的灌溉源出口；所述滤垫的活性区域包括所述滤垫的被构造为基本上具有贯穿地流过其中的所述气流的区域；并且所述微灌溉系统构造为使得源自于此的水能投射为达到所述活性区域的至少５０％的顶部表面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·米特尔马克，
申请(专利权)人：M·米特尔马克，
类型：发明
国别省市：US