УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ И ОСВЕЩЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЯ

Полезная модель относится к ультрафиолетовым бактерицидным облучателям (УБО) для обеззараживания в присутствии людей воздушной среды помещения, которое необходимо, преимущественно постоянно, освещать электрическими источниками света.
Основное назначение УБО состоит в обеспечении снижения микробной обсемененности воздушной среды путем воздействия на микроорганизмы ультрафиолетового (УФ) излучения. Поскольку главным источником загрязнения воздушной среды патогенными микроорганизмами является человек, способствующий образованию бактериологических аэрозолей, то заданный уровень микробной обсемененности помещения в зависимости от его назначения, продолжительности пребывания в нем людей, их количества, пропускной способности обеспечивается за счет конструктивных особенностей УБО.
В помещении, время пребывания в котором людей не ограничено, применяются исключительно УБО закрытого типа [1], причем в помещениях общественных учреждений, предназначенных для одновременного нахождения значительного числа людей при их постоянной ротации (здания метрополитена, железнодорожных вокзалов, и т.п.) предпочтительно использование группы настенных и (или) потолочных УБО. В таком помещении для поддержания заданного уровня обеззараживания воздушной среды используется, как правило, непрерывный режим облучения. В реальных условиях эксплуатации помещений общественных, медицинских и производственных учреждений для обеспечения необходимого уровня санитарно-гигиенических условий пребывания людей одновременно используются УБО и светильники, продолжительность функционирования которых в ряде случаев сопоставима (как правило в помещениях с
низким уровнем естественного освещения или полным его отсутствием и большой пропускной способностью людского потока), что приводит к удорожанию эксплуатации системы освятительно-обеззараживающих устройств за счет суммарных энергозатрат на создание УФ излучения (бактерицидного) и излучения видимого диапазона оптического спектра.
Следует отметить, что коэффициент использования бактерицидного потока, используемого непосредственно для обеззараживания воздушной среды, у большинства УБО закрытого типа не превосходит значения 0, 4, что также свидетельствует о неэффективности использования электроэнергии УБО, функционирующим изолированно.
Одновременное выполнение функций обеззараживания воздушной среды и освещения помещения обеспечивает устройство, обладающее действующими одновременно, но функционально самостоятельными, системами использования УФ излучения - системой обеззараживания воздуха и системой преобразования УФ излучения в видимое излучение [2]. Указанное устройство обеспечивает повышение эффективности использования потребляемой электроэнергии за счет последовательного двухступенчатого использования УФ (бактерицидного) излучения. Конструктивно это устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит установленный на платформе бактерицидный излучатель, блок формирования воздушного потока и камеру облучения воздушного потока с входным и выходным окнами, корпус которой выполнен из светопрозрачного материала и покрыт изнутри слоем люминофора, преобразующего бактерицидное излучение в излучение видимой области оптического спектра. Бактерицидный излучатель и светопрозрачный корпус установлены на платформе с возможностью прохождения между ними воздушного потока.
Недостаток устройства, выбранного в качестве прототипа, - достаточно низкий коэффициент использования возбуждающего (первичного) бактерицидного излучения, определяемого как отношение потока возбуждающего излучения к полному потоку вторичного излучения (видимого
излучения), поступающего во внешнее пространство. Действительно, выходящее из слоя фотолюминофора излучение (видимое излучение) является результатом распространения излучения люминесценции отдельных зерен люминофора, образующих слой, через всю толщу слоя и носит, следовательно, объемный характер. Светящими поверхностями тела свечения, в данном случае, является не только наружная поверхность слоя, примыкающая к внутренней поверхности светопрозрачного корпуса, но и внутренняя поверхность слоя, обращенная внутрь камеры облучения воздушного потока. В конструкции устройства, выбранного в качестве прототипа, для освещения наружного пространства используется только поток излучения от наружной поверхности слоя фотолюминофора, примыкающего к светопрозрачному корпусу камеры облучения, причем невозможность использования для освещения светового потока от внутренней поверхности слоя носит в данной конструкции принципиальный характер.
Следует также отметить, что представленная выше конструкция обеспечивает пространственное распределение света только в нижнюю полусферу, что характерно для световых приборов (светильников) т.н. прямого освещения. Такая конструкция не соответствует новой концепции освещения административных и общественных помещений - максимальное использование подвесных световых приборов с "двойным" (в обе полусферы) светораспределением [3, 4]. Освещение помещений, как правило, осуществляется двумя конкурирующими типами освещения, выполненными с помощью светильников преимущественного прямого и рассеянного света, причем преимущественный выбор того или иного типа освещения осуществляется с учетом таких критериев качества освещения, как достигаемая освещенность и защита от прямой и отраженной блескости. Прямая блескость связана со слишком высокими значениями яркостного контраста в поле зрения и только при освещении отраженным светом, когда световой поток от светильника направлен в верхнюю полусферу, яркостный контраст резко снижается при сохранении необходимого уровня
освещенности, что улучшает комфортность освещения. Именно поэтому обращает на себя внимание четко выявившаяся тенденция расширения использования подвесных светильников рассеянного света со значительной составляющей светового потока в верхней полусфере.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении коэффициента использования возбуждающего фотолюминофор излучения и обеспечении на этой основе "двойного" (в обе полусферы) светораспределения при сохранении яркости и уровня энергопотребления устройства.
Заявляемое устройство для обеззараживания воздушной среды и освещения помещения содержит, как и устройство, выбранное в качестве прототипа, бактерицидный излучатель, блок формирования воздушного потока и камеру облучения воздушного потока с входным и выходным окнами, корпус которой выполнен из из светопрозрачного материала и покрыт изнутри слоем фотолюминофора с возможностью преобразования бактерицидного излучения в излучение видимой области оптического спектра. Но в отличие от прототипа корпус камеры облучения воздушного потока выполнен так, что его проходное сечение постепенно или ступенчато увеличивается от одного окна к другому, причем окно с большим проходным сечением выполнено с возможностью светопропускания.
На фиг.1 схематично изображен вариант конкретного исполнения устройства для обеззараживания воздушной среды и освещения помещения. В данном конкретном случае устройство для обеззараживания воздушной среды и освещения помещения содержит блок формирования воздушного потока 1 и камеру облучения воздушного потока, корпус которой 2 выполнен из светопрозрачного материала и снабжен окнами 3 и 4. На выходе камеры облучения установлены бактерицидные лампы 5 с индивидуальными зеркальными отражателями 6, которые в совокупности образуют бактерицидный облучатель. Светопрозрачный корпус 2 камеры облучателя воздушного потока покрыт изнутри слоем фотолюминофора 7.
Корпус 2 выполнен так, что его проходное сечение постепенно увеличивается от входного окна 3 к выходному 4, причем у окна 3 установлен блок формирования воздушного потока 1, а окно 4 выполнено с возможностью светопропускания. Слой фотолюминофора 7 имеет такую толщину, что степень преобразования возбуждающего (бактерицидного) излучения в видимое излучение заметно не увеличивается пре дальнейшем увеличении толщины этого слоя. В данном конкретном случае форма активных поверхностей зеркальных отражателей 6, их углы излучения и пространственная ориентация выбраны так, что нижняя граница пучка бактерицидного излучения в профильном сечении активной поверхности каждого из отражателей 6 проходит выше соответствующей краевой точки активной поверхности противолежащего отражателя в том же профильном сечении.
Устройство работает следующим образом. При подключении устройства к электросети (система электропитания ламп 5 и блока 1 на фиг.1 не показана) лампы 5 формируют направленный поток бактерицидного излучения, причем расположение ламп 5 и их ориентация обеспечивает преимущественно равномерное по всему объему корпуса 2 облучение и при этом препятствует выходу бактерицидного излучения за пределы камеры облучения через окно 4. Воздух из помещения посредством блока 1 поступает в камеру облучения, где под действием излучения от ламп 5 подвергается облучению, после чего обработанный воздух выбрасывается из камеры через окно 4.
В объеме камеры облучения фотоприемниками бактерицидного излучения являются - микроорганизмы, находящиеся в воздушном потоке, и слой фотолюминофора 7 на внутренней стороне светопрозрачного корпуса 2 камеры облучения. Фотолюминофор 7 преобразует воздействующее на него бактерицидное (возбуждающее) излучение в излучение видимой области оптического спектра, причем, как это было указано выше, вторичное излучение (излучение люминесценции) носит объемный характер, т.е. корпус 2 с нанесенным на него слоем фотолюминофора 7 является диффузно
излучающим равноярким источником видимого излучения с большой светящей поверхностью, светораспределение от которого определяется исключительно его геометрией. Излучение видимой области оптического спектра поступает во внешнее по отношению корпуса 2 пространство через светопрозрачный корпус 2 (в верхнюю полусферу) и через внутренний объем корпуса 2 и выходное окно 4 (в нижнюю полусферу), причем следует отметить, что предлагаемая конструкция обеспечивает минимальные потери при распространении видимого излучения в объеме корпуса 2.
Предлагаемая конструкция обеспечивает успешное функционирование устройства не только при указанной выше пространственной ориентации, но при его ориентации окном с большим проходным сечением, вертикально вверх, что расширяет функциональные возможности устройства.
Промышленная применимость заявленного решения подтверждается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производственного изготовления. Устройство разработано для серийного изготовления с использованием стандартного оборудования, современных технологий и материалов.
Литература
1. Государственная система санитарно-эпидемиологического нормирования РФ, 1.04.98 г.
2. Пат. РФ №2209637, 10.08.2003, Бюл. №22.
3. "Светотехника", 2002, №6, с 21-29.
4. "Светотехника", 2003, №2, с 48-54.