Устройство для очистки атмосферного воздуха "Искусственное дерево"

Полезная модель относится к области очистки газов, в частности к устройствам очистки атмосферного воздуха методом фиторемедиации.
3
2
2
Известно, что деревья, в том числе листья, (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5532450/) могут участвовать в процессах фиторемедиации атмосферного воздухе, снижая концентрации таких токсичных газов как приземный озон (O), диоксид серы (SO), оксиды азота (NO и NO), летучие органические соединения (ЛОС), а также взвешенных частиц c диаметром менее 10 и 2.5 мкм (PM10 и PM2.5).
2
2
Известно, что «искусственные деревья», то есть искусственно созданные устройства, в которых также используется принцип фиторемедиации, могут быть в сотни раз эффективнее живых деревьев. Так «искусственное дерево» BioUrban может заменить 368 живых деревьев (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0015188218303744, 21.07.2020). В данных устройствах используется технология очистки воздуха BiomiTech. Технология очистки воздуха BiomiTech основана на принципе биомимикрии и использует естественную способность водорослей к адсорбции, биотрансформации и детоксикации загрязняющих газов (CO, CO, NO, ЛОС) и мелкодисперсных частиц PM10 и РМ2.5. Отработанные микроводоросли могут быть использованы как сырье для производства биогаза и биотоплива, реализуя принципы круговой биоэкономики.
Не только водоросли могут применяться в подобных устройствах. Известно, что мхи могут использоваться для очистки как атмосферного воздуха, так и воздуха в замкнутых пространствах. Так наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является устройство CityTree (https://greencitysolutions.de/en/products/#section2, 21.07.2020), патент DE102014114307B3, опубл. 24.12.2015г. Устройство выполнено в виде вертикально ориентированной стены, в которой закреплено множество удерживающих элементов в виде прямоугольной плоской пластины, в которых крепятся горшки для растений и мха, к каждой пластине подведена система полива. В заявке WO2018/202571, которая является продолжением предыдущей, в вертикально ориентированной стене закреплено множество удерживающих элементов в виде прямоугольной плоской пластины, в которых крепятся горшки для растений и мха, к каждой пластине подведена система полива, также в стену подведена система вентиляции воздуха.
Данное устройство производит очистку воздуха за счёт панелей со мхом. Также данное устройство оснащено сенсорами, передающими данные в режиме реального времени через облако в программное приложение AirCare. Оно отображает данные о состоянии окружающей среды вблизи искусственного дерева, о состоянии каждого CityTree, а также предоставляет важную информацию для оптимального обслуживания и ухода за устройством.
Для приведённых аналогов присущи одинаковые недостатки. Применение данных устройств возможно в условиях тёплого климата, либо применение будет ограниченно сезонностью применения.
Технические задачи, на решение которых направлено заявляемое устройство: возможность широкого применения и повышенной эффективности за счет компактности устройства, работа в любые сезонные и временные периоды, возможность мониторинга состояния окружающей среды, надёжность и непрерывность работы устройства за счет автономного энерго- и ресурсообеспечения.
Технический результат: способность устройства функционировать вне зависимости от температурных режимов.
Polýtrichum сommune
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство для очистки атмосферного воздуха содержит корпус с закрепленными на нем сменными панелями, содержащими фильтрующий субстрат, систему полива, систему вентиляции, корпус выполнен с верхней крышкой, оборудованной системой сбора дождевой воды, соединенной с системой полива, к корпусу по всему периметру снаружи закреплено защитное ограждение, выполненное из ударопрочного светопрозрачного материала со светодиодными лампами, на верхней части корпуса установлены элементы солнечных батарей, соединенные с накопителем энергии и системой полива, системой вентиляции, светодиодными лампами и датчиками контроля состояния окружающей среды, которые размещены равномерно по верхнему краю корпуса, причем фильтрующий субстрат в теплое время года выполнен из мха , а в холодное время года субстрат выполнен из сорбента SAAFBlend WS.
P. commune
Размещение мха в съемных панелях предусмотрено в весенне-летний-осенний период, как правило, но не обязательно, в зависимости от региона. Мох  обеспечивает потребление и переработку различных выбросных газов, выполняя очистительную функцию.
В зимний период съёмные панели заполняются сорбентом SAAFBlend WS, предназначенным также для очистки атмосферного воздуха от загрязняющих веществ широкого спектра.
Наличие искусственного освещения на антивандальных панелях, расположенных по периметру установки в виде светодиодных ламп, выполняет функцию декоративного уличного освещения окружающего пространства в течение темного времени суток.
На чертеже фиг.1 показан общий вид устройства для очистки атмосферного воздуха, на фиг. 2 – фрагмент антивандального ограждения, оснащённого светодиодными лампами.
Устройство для очистки атмосферного воздуха содержит корпус 1, в котором закреплены съемные панели 2 со мхом. В холодное время года мох может быть заменен на сорбенты. Крыша 3 оборудована устройством для сбора дождевой воды (на фиг.1 и 2 не показано). Собранная дождевая вода фильтруется через механический фильтр и посредством системы полива (на фиг.1 и 2 не показано) используется для орошения мха в панелях 2. В верхней части корпуса 1 установлены экраны солнечных батарей 4, питающие электрической энергией датчики контроля состояния окружающей среды 5, размещенные по всему периметру верхней части корпуса, вытяжной вентилятор 6, установленный внутри корпуса, и светодиодные лампы 8. Вытяжной вентилятор 6 необходим для создания тока воздуха снаружи сквозь пластины со мхом для отсутствия застоя воздуха в панелях с мхом и для увеличения объёма фильтруемого воздуха.
На фиг.2 показан фрагмент защитного ограждения 7, которое может быть изготовлено из бронированного стекла. Защитное ограждение 7 размещено и закреплено по всему периметру конструкции для предотвращения механического разрушения и попадания мусора. По периметру защитного ограждения установлены светодиодные лампы 8.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Мох либо сорбент, в зависимости от времени года, загруженный в съёмные панели 2 производит очистку воздуха мелкодисперсных взвешенных веществ с аэродинамическим диаметром менее 2.5 и 10 мкм, PM2.5 и РМ10. Такие частицы проникают сквозь биологические барьеры и представляют наибольшую опасность для организма, а также газообразных загрязнителей воздуха (диоксида азота, оксида углерода (II)). УФ-светодиодная подсветка 8 выполняет функцию декоративного уличного освещения. В процессе работы устройства происходит аккумулирование солнечной энергии экранами солнечных батарей 4, расположенных в верхней части устройства. Получаемая энергия расходуется на работу датчиков состояния окружающей среды 5, светодиодов 8 и вытяжного вентилятора 6. В процессе работы устройства происходит сбор данных с датчиков о состоянии окружающей среды 5 для оценки экологической обстановки.
В зимний период панели с мхом заменяются на панели с сорбентом, осуществляющим очистительную функцию. В зимний период сборники для осадков демонтируются.
Устройство может быть использовано в промышленной зоне городов, так же возможно его устанавливать рядом со школами, магазинами, в парках.