Filter Cubes und Filter Squares: Starke Außenluftreiniger für Schadstoff-Hotspots
Die Herausforderung - Schlechte Luft in Städten
Quellen wie Verkehr und Industrie verursachen hohe Konzentrationen von Feinstaub und Stickstoffdioxid (NO2). Überall in Europa wird die Überschreitung von Grenzwerten immer wieder diskutiert. An Orten mit viel Verkehr oder starken Emissionen und bei geringem Luftaustausch, ist die Belastung besonders hoch und der Einfluss auf die Gesundheit von Menschen schädlich.
Dies gilt beispielsweise an viel befahrenen Straßen und Verkehrsknotenpunkten. Noch größer ist die Gefahr in unterirdischen Bahnstationen, wo Schienenabrieb metallhaltigen Feinstaub erzeugt. Menschen mit Atemwegserkrankungen, ältere Menschen oder Kinder sollten keiner erhöhten Konzentration von Feinstaub oder Stickstoffdioxid ausgesetzt sein. Grundsätzlich ist saubere Luft jedoch eine Frage der Lebensqualität. Überall, wo Menschen lernen, arbeiten, einkaufen oder ihre Freizeit verbringen, wollen wir mit sauberer Luft umgeben sein.
Im Rahmen des europäischen Aktionsplans zur Bekämpfung der Luftverschmutzung hat sich die Europäische Kommission das Ziel gesetzt, die Zahl der vorzeitigen Todesfälle durch PM2,5 bis 2030 um mindestens 55 % gegenüber 2005 zu senken.
Zum EU GREEN DEAL
Wir haben die Lösung für eine bessere Luftqualität an Schadstoff-Hotspots:
Filter Squares sorgen für bessere Luft in U-Bahnstationen und großen Innenräumen
Die Gefahr lauert im Untergrund: In unterirdischen Bahnhöfen ist die Schadstoffbelastung der Luft oft besonders hoch, bis zu 10 x höher als in der Luft in freier Atmosphäre darüber. Durch Bremsstaub und Schienenabrieb gelangt metallhaltiger Feinstaub in die Luft. Diese oft winzigen Partikel können tief in unseren Körper eindringen und schwere Erkrankungen verursachen. Durch ein- und ausfahrende Züge wird der abgesetzte Feinstaub immer wieder aufgewirbelt. Dazu kommt, dass der Luftaustausch in der Regel denkbar schlecht ist.
Der MANN+HUMMEL Filter Square ist ein freistehender Luftreiniger, der Feinstaub und andere Luftschadstoffe in weiträumigen, halboffenen Bereichen bekämpft, in denen gleichzeitig ein eingeschränkter Platzbedarf besteht. Dank seines innovativen Systemdesigns ist der Filter Square in der Lage 3.600 m³ Luft pro Stunde zu reinigen. Wenn zwei Squares übereinander gestapelt werden, können sogar 7.200 m³/h Volumenstrom auf nur einem halben Quadratmeter Grundfläche erreicht werden.
Das macht ihn ideal für den Einsatz in U-Bahnenstationen, wo der Filter Square die geforderte Leistung bieten kann, ohne viel Platz auf dem Bahnsteig oder Durchgängen zu beanspruchen. Und da der Filter Square ein vollständig modulares System ist, kann es leicht an große Räume mit unterschiedlichen Deckenhöhen angepasst werden. Durch sein modernes, unaufdringliches und variables Design ist der Filter Square aber auch ideal für Shopping Malls, Abfertigungshallen in Flughäfen und in Tiefgaragen.
Der Filter Square bindet mehr als 80 % der Feinstaubpartikel und anderer Luftschadstoffe aus der angesaugten Luft. Die innovativen Filtermedien im Innern des Luftreinigers zeichnen sich durch einen besonders geringen Widerstand aus. Das bedeutet, dass der Filter Square bei minimalem Energieverbrauch die durch Bremsstaub und Gleisabrieb verursachte Feinstaubbelastung drastisch reduzieren kann.
Bei der Entwicklung der modularen Luftreiniger wurde zudem auf die geringe Geräuschemission gelegt. In geschlossenen Räumen, wie z. B. auf Bahnsteigen von U-Bahnhöfen, aber auch in Einkaufszentren und Hotellobbys, werden Geräusche von den Wänden und Decken zurückgeworfen. Der Filter Square verfügt über einen geräuscharmen Ventilator und ein schalloptimiertes Design, um die Geräuschentwicklung des Geräts zu minimieren.
Filter Cubes - Groß und leistungsstark für außen
Der modulare MANN+HUMMEL Filter Cube trägt dazu bei, die Luftqualität an Orten mit hoher Luftverschmutzung, wie Verkehrsknotenpunkten oder vielbefahrenen Straßen, zu verbessern. Auch an besonders sensiblen Bereichen wie auf Schulhöfen, Spielplätzen oder Food-Courts im Freien, ist der Einsatz von Filter Cubes sinnvoll, um Luftschadstoffe effizient zu reduzieren. Dabei kann die Filter Cube Technologie auch in vorhandene Infrastruktur wie Bushaltestellen oder Werbetafeln integriert werden (siehe Filter Grid).
Die dezentral einsetzbaren Filter Cubes binden mehr als 80% des Stickstoffdioxids (NO2), Ozons (O3) und Feinstaubs aus der angesaugten Umgebungsluft. Kernstück der Technologie ist ein neu entwickelter Kombifilter, der über eine Filterlage verfügt, die Feinstaub adsorbiert. Durch die große Oberfläche der zusätzlichen hochporösen Aktivkohlemedien werden NO2 und O3 bei besonders geringem Druckverlust und Energieverbrauch sehr effektiv aufgenommen.
Je nach Anforderung können mit der modularen Bauweise mehrere Filter Cubes übereinander zu einer Filtersäule verbaut werden. Eine Filtersäule mit drei Filter Cubes ist in der Lage, jede Stunde 17.625 m³ Luft zu reinigen. Die Filter Cubes sind mit einer intelligenten mechatronischen Systemarchitektur ausgestattet. Verfügbare Sensoren erfassen Luft- und Wetterdaten sowie das Schadstoffniveau und übertragen die Daten in eine Cloud. So steuert sich das Filtersystem in Abhängigkeit von Betriebs- und Umgebungsbedingungen selbst und spart Energiekosten, da der Ventilator nur bei Bedarf läuft.
Wirksamkeit von Filtersäulen wissenschaftlich nachgewiesen
Die stark befahrene Durchgangsstraße “Am Neckartor” in Stuttgart war lange Zeit eine der am meisten durch Feinstaub und Schadgase belasteten Orte in Deutschland. Nachdem die Wirksamkeit der MANN+HUMMEL Filter Cubes zuvor bereits in einer gemeinsamen Studie mit dem KIT (Karlsruher Institut für Technologie) bestätigt worden war, wurde nun die Wirksamkeit einer großflächigen Installation von Filtersäulen im Langzeitversuch nachgewiesen. Genauere Informationen zum Vorgehen und Versuchsaufbau finden Sie im Abschlussbericht des Pilotprojekts, der in Abstimmung mit dem Verkehrsministerium Baden-Württemberg erstellt wurde.
Verglichen mit anderen häufig in Luftreinhalteplänen von Städten untersuchten Maßnahmen ist die Installation eines Filter Cube Netzes überdurchschnittlich erfolgreich. Aktionen wie Umstellung der Fahrzeugflotte auf E-Fahrzeuge, Ausbau und Förderung von Fahrradverkehr und ÖPNV, Softwareupdates und Verkehrsmanagement werden in Punkto Schadstoffreduzierung meist im sehr niedrigen, einstelligen Prozentbereich veranschlagt.
Einzig Fahrverbote kämen der Wirksamkeit der Filter Cubes in etwa gleich, sie schränken jedoch nicht nur den Liefer- und Pendlerverkehr stark ein, sondern halten auch Konsumenten von Innenstädten fern. Da die Filter Cubes die Luft reinigen, ohne den Verkehrsfluss zu beeinträchtigen, sind sie wirtschaftsfreundlich und schützen gleichzeitig die Anwohner und Passanten.
Die etwas kleineren Filter Squares sind eine Weiterentwicklung der Filter Cubes. Sie verfügen über dieselbe Filtrationstechnologie und auch sie binden dank modernster Filtermedien mehr als 80 % der Feinstaubpartikel und anderer Luftschadstoffe aus der angesaugten Luft. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo die Feinstaubbelastung hoch ist, die Platzverhältnisse jedoch beengt sind oder auch höchste Designanforderungen gestellt werden.
Beispielhafter Projektablauf
Im ersten Schritt eines Projekts wird die Umgebung des Areals genauer betrachtet, das besonders hohe Schadstoffwerte aufweist. Handelt es sich um einen offenen Bereich an einer stark befahrenen Straße oder um einen Innenhof eines Geschäftsviertels oder etwa um eine relative geschlossene U-Bahnstation – für jede dieser Gegebenheiten erstellen unsere Experten Berechnungen und ziehen unterschiedliche Maßnahmen in Betracht. Dabei kontrollieren sie, wo die Feinstaub- und NO2 Belastung am höchsten ist und wie sich die Schadstoffe in der Luft verteilen. Anschließend wird geplant, wie viele Filter Cubes oder Filter Squares in dem Areal benötigt und wo sie aufgestellt werden sollen. Diese Planungen werden intern durch eine Simulation ermittelt und von einem unabhängigen Ingenieurbüro überprüft.
Ein Filter Cube benötigt 1 m² an Platz, für einen Filter Square genügen 0,5 m² Stellfläche. Beide Luftreiniger benötigen einen Stromzugang und ggf. eine Datenanbindung. Je nach Standort und Kundenwunsch kommt beim Filter Cube ein Fundament dazu. Nach der Vorbereitung der Infrastruktur vor Ort, kann die Installation der Systeme erfolgen. Durch eine intelligente Systemarchitektur steuern sich Filter Cube und Square in Abhängikeit von den Betriebs- und Umgebungsrandbedingungen selbst. Der Bediener kann die Einheiten jedoch auch per Fernbedienung steuern und bei Bedarf auf das System zugreifen.
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Filter Square
Referenzprojekte
FAQs
Allgemeines
Grenzwerte für Feinstaub und Stickstoffdioxid werden in zahlreichen Städten überschritten und belasten die Gesundheit von Stadtbewohnern. Um die Schadstoffkonzentration an Orten mit besonders belasteter Luft zu senken, hat MANN+HUMMEL die Filter Cubes entwickelt. Diese sind in der Lage, bei sehr geringem Energiebedarf 80 Prozent des Feinstaubs und Stickstoffdioxids aus der angezogenen Umgebungsluft zu ziehen.
Im Rahmen eines Pilotprojekts wurden im November 2018 die ersten Säulen am Stuttgarter Neckartor installiert, um Anwohner zu schützen und Fahrverbote zu vermeiden. Nach positiven Ergebnissen bei der Reduzierung der Feinstaubbelastung hatte MANN+HUMMEL die bestehenden Anlagen im Juli 2019 mit neu entwickelten Kombifiltern nachgerüstet. Diese ermöglichen es, nicht nur Feinstaubpartikel, sondern auch Stickstoffdioxid aus der Luft aufzufangen.
Dank des erfolgreichen Pilotprojekts am Neckartor ist MANN+HUMMEL das erste Unternehmen, das diese Wirkung der Filter Cubes wissenschaftlich nachweisen konnte. Diese Nachweise wurden in Kooperation mit dem Karlsruher Institut für Technologie und der Landesanstalt für Umwelt Baden Württemberg erstellt.
Inzwischen haben wir über 25 Projekte auf drei Kontinenten mit einer Reinigungsleistung von 2.262.350 m³/Stunde im Freien und in U-Bahnstationen installiert und in Betrieb genommen. Zum Vergleich: Diese Luftmenge wird benötigt, um den Luftbedarf von 4,52 Mio. Menschen pro Stunde zu decken.
Ausgerüstet mit energieeffizienten Ventilatoren ziehen die Filter Cubes Umgebungsluft an. Diese wird mit Hilfe von Feinstaubpartikelfiltern gefiltert und gefährliche Feinstaubpartikel werden aus der angezogenen Umgebungsluft entfernt. Sind auch die Werte von Stickstoffdioxid oder Ozon zu hoch, werden sogenannte Kombi-Filter eingesetzt. Diese verfügen über eine hochwirksame Filterlage für Feinstaub kombiniert mit einer speziellen Aktivkohleschicht. Durch ihre große innere Oberfläche ist die hochporöse Aktivkohle in der Lage NO2 sehr effizient aufzunehmen. Dieses speziell entwickelte Kombi-Filtermedium ermöglicht einen besonders hohen Luftdurchsatz bei gleichzeitig sehr geringem Energieverbrauch. Dadurch wird die Luft unter sehr geringem Energieeinsatz gereinigt.
Über eine Steuerungseinheit lässt sich der Betrieb der Filtersäulen bedarfsgerecht einstellen und damit auf die aktuelle Luftqualität reagieren. Externe Sensoren erfassen Luft- und Wetterdaten, die in einer Cloud zusammengeführt und analysiert werden.
Der Wirkradius einer Säule beträgt 15-20 Meter. Um innerhalb eines bestimmten Straßenabschnitts eine flächendeckende Wirkung zu erzielen, benötigen wir ein Netz aus mehreren Säulen bei dem sich die Wirkradien überschneiden. Damit kann ein Filtrationsfeld die Luftschadstoffe Feinstaub und NO2 im personenrelevanten Bereich (z.B. Fußwege) um bis zu 10-30% verringern.
Laut WHO sterben jährlich rund 4.2 Mio. Menschen weltweit an Luftverschmutzung im Freien. Hauptursache ist Feinstaub, der tief in die Lunge eindringen und Krankheiten hervorrufen kann (siehe Graphik links: Welche Partikelgrößen sind gefährlich für unseren Körper). Feinstaubgefährdung ist innerhalb von Städten an bestimmten Stellen besonders relevant. Nämlich dort, wo viele Emissionen auftreten und sich gleichzeitig viele Menschen aufhalten. Dies gilt für große Kreuzungen, U-Bahnhöfe, Bushaltestellen oder Unterführungen. Der Einfluss auf die Gesundheit von Menschen ist hier besonders schädlich.
Stickstoffdioxid verstärkt Allergien, schädigt die Atemwege und kann Herzkrankheiten fördern. Bei bestimmten Gruppen ist die Gefährdung durch Schadstoffe überdurchschnittlich hoch. Menschen mit Atemwegserkrankungen, ältere Menschen oder Kinder sollten keiner erhöhten Konzentration von Feinstaub oder Stickstoffdioxid ausgesetzt sein.
Grundsätzlich ist saubere Luft jedoch eine Frage der Lebensqualität. Überall, wo Menschen lernen, arbeiten, einkaufen oder ihre Freizeit verbringen, wollen wir mit sauberer Luft umgeben sein. Keiner möchte sich dabei Gedanken über Feinstaubgrenzwerte machen.
Im Oktober 2022 wurde in der Metrostation Saxe-Gambetta in Lyon, Frankreich, eine Filter Squares Anlage in Betrieb genommen. Die Anlage umfasst 8 Filter Squares II, d.h. insgesamt 16 Filter Squares. Die Metrostation hat eine Länge von 45 m, die Raumhöhe beträgt 6 m, es gibt zwei Schienen, auf denen Züge in jeweils eine Richtung ein- und ausfahren. Die Luftreiniger sind über den Plattformen auf zwei Seiten der Station verteilt.
Die Luftreiniger von MANN+HUMMEL sind speziell für den Einsatz in U-Bahnhöfen konzipiert. Ihre integrierten Filter entfernen bis zu 80 % der Feinstäube/Partikel aus der angesaugten Luft, was unmittelbar zu einer besseren Luftqualität führt.
Aufbau, Kosten, Stromverbrauch
Ist nur die Reduktion von Feinstaub aus der Umgebungsluft gefragt, werden Partikelfilter aus hochentwickelten Mikrofasermedien eingesetzt. An Verkehrsknotenpunkten mit einer hohen Stickstoffdioxidbelastung werden sogenannte Kombifilter eingesetzt, die neben einer hochwirksamen Filterlage für Feinstaub eine spezielle Aktivkohleschicht aufweist. Diese scheidet durch physische Adsorption, chemische Bindung und katalytische Reduktion das NO2 aus der Umgebungsluft ab.
Jede Filter Cube Installation ist individuell, daher können wir keine Standardpreise nennen. Die Ausführung (Filter Cube I, II, III) und Anzahl der Filter Cubes hängen dabei von zahlreichen Faktoren ab, wie Standort, Schadstoffbelastung, Windverhältnisse, u.a. Bei konkreten Anfragen wenden Sie sich bitte an die Ansprechpartner unten auf der Seite. Sie werden Ihnen je nach Projektdarstellung eine Auskunft geben.
Der Energieverbrauch unserer Filter Cubes III beträgt ca. 1.500 W/h. Dies ist vergleichbar mit einem handelsüblichen Staubsauger, jedoch bei 100-fachem Luftdurchsatz.
Die Filtersäulen benötigen einen Stromanschluss und können nicht autark, beispielsweise mit Solarenergie, betrieben werden. Um die Filtersäulen möglichst nachhaltig zu betreiben, empfehlen wir die Nutzung von Ökostrom.
Der Luftvolumenstrom einer Cube III Säule beträgt 17.625 m3/h. Dies entspricht einem Raum von der Größe eines Fußballfeldes mit zwei Meter Höhe.
Ein Filter Cube III wiegt etwa 1.000 Kilogramm.
Die Filtersäulen sind 3,60 Meter hoch, haben eine Grundfläche von unter 1m² und bestehen jeweils aus bis zu drei aufeinandergesetzten Bauteilen, den Cubes (z. Dt. Würfel). Die einzelnen Cubes haben eine Seitenlänge von knapp einem Meter.
Die Filter werden gemäß bestehender Vorschriften wie Hausmüll entsorgt. Es handelt sich nicht um Sondermüll, weil der im Filter gebundene Feinstaub nicht mehr gesundheitsschädlich ist.
Wir wollen an besonders belasteten Orten eine Reduzierung der Feinstaub- und Stickstoffdioxidbelastung erreichen. Durch moderne Abscheide- und Katalysatortechnologien fangen Müllverbrennungsanlagen in Deutschland gefährliche Schadstoffe wie Stickstoffdioxid und Feinstaubpartikel entsprechend der Umweltvorschriften auf. Übrig bleibt am Ende deponierbare Asche.
Wirkung und Nachweise
Der Wirkradius einer Säule beträgt 15-20 Meter. Um innerhalb eines bestimmten Straßenabschnitts eine flächendeckende Wirkung zu erzielen, benötigen wir ein Netz aus mehreren Säulen bei dem sich die Wirkradien überschneiden. Somit kann ein Filtrationsfeld die Luftschadstoffe Feinstaub und NO2 im personenrelevanten Bereich (z.B. Fußwege) um bis zu 10-30% verringern.
Dank des Pilotprojekts am Stuttgarter Neckartor ist MANN+HUMMEL das erste Unternehmen, das diese Wirkung wissenschaftlich in Zusammenarbeit mit dem KIT und der LUBW nachweisen konnte.
Anwohner und Politik
Je nach Installationsgebiet gelten unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des Lärmschutzes. Diese werden in einer landesweit geltenden Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA-Lärm) definiert. Die TA-Lärm wird von unseren Filter Cubes eingehalten.
Dafür werden je nach Standort und Nähe zu Wohnhäusern einzelne Filter den gesetzlichen Anforderungen entsprechend hoch oder runter reguliert.
Darüber hinaus setzen wir Technologien zur Geräuschdämmung ein. Dabei profitieren wir von unserem Akustiklabor und unserer Kompetenz im Sounddesign, die wir in der Automobilindustrie gewonnen haben.
Die Messstationen werden dort aufgestellt, wo die Belastung durch Luftschadstoffe besonders hoch ist. Entsprechend hoch ist an diesen Orten auch die Gefahr für die Gesundheit von Anwohnern, Fußgängern und Verkehrsteilnehmern. Die Filter Cubes von MANN+HUMMEL verbessern die Luftqualität entlang der Straßenabschnitte, an denen sie positioniert wurden. Eine gezielte und punktuelle Beeinflussung der Messstellen findet dabei nicht statt.
Die Filtersäulen von MANN+HUMMEL sind Teil einer gesamtheitlichen Lösung zur Verbesserung der Luftqualität von Städten. Gemeinsam mit weiteren Maßnahmen, die in den Luftreinhalteplänen der jeweiligen Stadt verankert sind, können unsere Filter Cubes allerdings an besonders belasteten Orten effektiven Schutz vor Feinstaub und Stickoxid bieten.
Unser gesamtes Portfolio für bessere Luftqualität in Städten
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