УСТРОЙСТВО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к устройствам обеззараживания воздуха в помещениях в присутствии людей бактерицидным ультрафиолетовым излучением - УФ рециркуляторам, в которых воздух из помещения засасывается внутрь прибора в специальную камеру, где под действием бактерицидного УФ излучения происходит его обеззараживание, после чего он поступает обратно в помещение.
В настоящее время в данной области техники существует проблема создания достаточно экономичного устройства, снижающего обсемененность воздуха в помещении в присутствии людей и тем самым уменьшающим вероятность заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем.
3
Известны способы дезинфекции воздуха в помещениях ультрафиолетовым (УФ) излучением бактерицидного диапазона. Обеззараживание производится при помощи рециркуляторов, проходя через которые воздух попадает под действие УФ-излучения бактерицидных ламп, подавляющего жизнедеятельность микроорганизмов в воздушной среде. Бактерицидная эффективность обеззараживания воздуха, прошедшего через рециркулятор, достигает 99,9% по санитарно-показательному микроорганизму Staphylococcus aureus, (мощность ламп на 1 м/час обрабатываемого воздуха 0,6-0,85 Вт) (http://esit-group.com/information/ articles/4/).
Существенным недостатком этих технических решений является то, что показатели бактерицидной эффективности для данных способов справедливы для воздуха непосредственно на выходе из реактора и относятся только к санитарно-показательному микроорганизму, а влияние на обсемененность воздуха в помещении сильно зависит от объема помещения и производительности воздухоочистителя и видового состава микроорганизмов в воздухе. Чем меньше помещение и больше производительность, тем выше эффективность обеззараживания воздуха. Однако это положение справедливо только при отсутствии в помещении дополнительного источника микробного загрязнения (люди, животные). В противном случае не исключено, что количество поступающих дополнительно микроорганизмов будет снижаться медленно, а то и нарастать.
2
2
2
Это объясняется тем, что в предложенных технических решениях используется доза УФ излучения, достаточная только для инактивации SA (Staphylococcus aureus - золотистый стафилоккок) и недостаточная для инактивации хотя бы на 90% других микроорганизмов, которые также являются причиной заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем (доза УФ излучения, необходимая для инактивации Staphylococcus aureus на 99,9% составляет 66 Дж/м, для Rotaviirus она составляет 240 Дж/м, а для Bacillus Subtilis 580 Дж/м - «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживании воздуха в помещениях», Руководство Рз.5.1904-04). Таким образом, для обеспечения обеззараживания воздуха в помещениях в присутствии людей от микроорганизмов, вызывающих инфекционные заболевания, передающиеся воздушно-капельным путем необходимо многократно увеличивать дозу УФ излучения, что может быть достигнуто многократным увеличением мощности УФ излучения в рециркуляторе, например, увеличивая число источников УФ излучения. Это делает данные системы очень дорогостоящими и практически не используемыми.
3
Известно устройство обработки воздуха УФ излучением в камере, внутренняя поверхность которой полностью покрыта диффузно отражающим материалом с коэффициентом диффузного отражения для УФ излучения более 95% и отношением внутренней поверхности без отражающего покрытия (отверстия для входа и выхода воздуха из камеры и др.) к общей внутренней поверхности камеры меньше чем 0,05. Камера снабжена по крайней мере одним источником узкополосного УФ излучения (УФ лампой). По данному изобретению облученность в любой точке внутри камеры увеличивается по крайней мере в 10 раз по сравнению с облученностью в камере без диффузного отражающего покрытия, что приводит к многократному увеличению эффективности обеззараживания воздуха, проходящего через такую камеру. Так, при электрической мощности ламп 0,53 Вт на 1 м/час обрабатываемого воздуха достигается уменьшение концентрации таких устойчивых к действию УФ излучения микроорганизмов как Bacillus Subtilis на 6 порядков на выходе из камеры. (Патент США No: US 2012/0315184 A1)
Вместе с тем это устройство имеет ряд существенных недостатков
- Кратковременность непрерывной работы данного устройства. Это объясняется тем, что отражающее покрытие быстро покрывается слоем пыли, оседающей из обрабатываемого воздуха, в результате чего отражающая способность покрытия резко падает. Так, например, для поверхности алюминия после алмазной обработки, имеющей коэффициент отражения в УФ диапазоне (конкретно на длине волны 264 нм) 98%, через 3 часа продувания воздуха со скоростью до 2 м/с коэффициент отражения снижается более чем на 20%. Это приводит к снижению коэффициента увеличения облученности в камере более чем в 4 раза (от 14 начальных до 3,3 через 3 часа работы). Это требует разработки системы очистки отражающей поверхности камеры и проведение самой очистки через определенные интервалы времени, при этом процесс обеззараживания воздуха прекращается.
Сложность и трудоемкость создания диффузно отражающего покрытия со столь большим коэффициентом отражения на внутренней поверхности камеры. Вспененный политетрафторэтилен достаточно дорог и мало доступен, получение же диффузно отражающих слоев с использованием связующего и мелкодисперсных отражающих добавок, таких как сульфат бария, флюорид магния, различные окислы металлов (окись алюминия, гольмия, лантана, иттербия и др. Патент No: UA 2011/0139999 A1) требует применения не поглощающего УФ излучение связующего (биндера) и сложного способа нанесения.
Известен также рециркулятор для обеззараживания воздуха, содержащий корпус с входным и выходным окнами, в котором установлен вентилятор и образована камера облучения с источником ультрафиолетового излучения, снабженная экранами, в котором экраны выполнены в виде лабиринтно расположенных перегородок, стенки корпуса с внутренней стороны имеют комбинированное покрытие из звукопоглощающего слоя вспененного полиэтилена и отражающего экрана из алюминиевой фольги, а источник ультрафиолетового излучения выполнен в виде одной или нескольких продольно установленных безозоновых ртутных ламп низкого давления, снабженных внутренним покрытием, поглощающим озоновый спектр 150-185 нм, при этом поперечное сечение камеры облучения превышает поперечное сечение источника ультрафиолетового излучения в 10-30 раз (RU 2153886 C1, прототип).
Однако, хорошо известно, что максимальный коэффициент отражения алюминиевой фольги всего 73%, что недостаточно для увеличения дозы в значительной степени, кроме того поверхность алюминиевой фольги отражает недиффузно, что не дает эффекта равномерности светового поля внутри камеры, что снижает эффективность работы устройства.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в реализации эффективного недорого, работающего непрерывно без какого-либо технического обслуживания в течение не менее одного квартала (2190 часов) рециркулятора для обеззараживания воздуха в замкнутом помещении с эффективностью обеззараживания по общемикробному числу ОМЧ не менее 90%.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели заключается в обеспечении равномерности и снижения потерь светового поля внутри камеры и увеличения дозы облучения за счет уменьшения всех видов потерь излучения, а также в увеличении срока непрерывной работы без технического обслуживания установки (до 2500 часов), и, тем самым, увеличение эффективности профилактики инфекционных заболеваний, передающихся водушно-капельным путем в помещениях различного назначения в присутствии людей, и повышении экологической безопасности, увеличении эффективности и производительности.
Сущность полезной модели заключается в том, что она представляет собой рециркулятор для обеззараживания воздуха, в котором камера обеззараживания содержит хотя бы один источник УФ излучения и внутренняя поверхность камеры обеззараживания покрыта диффузно отражающим слоем, а перед входом в камеру обеззараживания воздух проходит через фильтр, такого класса фильтрования и с такой поверхностью, чтобы быть достаточной для поглощения пыли с размером частиц 3-10 мкм, коэффициент отражения диффузно отражающего покрытия не менее 85% и отношением площади поверхности, не покрытой отражающим слоем (вход-выход воздуха и т.п.) к общей внутренней поверхности камеры не более 0,1.
2
Предпочтительно, в качестве источника УФ излучения используется амальгамная лампа специальной формы АНЦ 240 П2, мощность которой составляет 75 Вт в УФ излучении, в качестве диффузно отражающего слоя используется листовой фторопласт Ф4 с толщиной листа не менее 2 и не более 4 мм, и средняя интенсивность УФ излучения в камере обеззараживания составляет 80 мВт/см.
3
На чертеже фиг. 1 приведена схема устройства обеззараживания воздуха (рециркулятора производительностью 300 м/час).
Устройство обеззараживания воздуха содержит камеру 1 обеззараживания размером 0,83×0,22×0,22 м, источник УФ излучения в виде лампы 2 амальгамной специальной формы АНЦ 240 П2 мощностью 75 Вт в УФ излучении.
В камере 1 размещен диффузно отражающий слой с коэффициентом отражения в области длин волн 240-280 нм, в частности на длине волны 254 нм, не менее 85%. Диффузно отражающий слой выполнен в виде внутренней обшивки (покрытия) 3 из фторопласта Ф4 (ГОСТ 10007-80) с толщиной листа не менее 2 и не более 4 мм.
Устройство содержит кроме того, решетки 4 для входа и выхода воздуха, а также противопылевой фильтр 5.
2
2
В качестве фильтра 5 установлен фильтр карманного типа полиэфирный с площадью фильтрования 0,18 м, выбранный из условия обеспечения поглощения пыли с размером частиц 3-10 мкм, т.е. фильтр такого класса фильтрования и с такой поверхностью, чтобы быть достаточной для поглощения пыли с размером частиц 3-10 мкм. Грязеемкость фильтра 5 составляет, предпочтительно, 850 г/м.
Отношение площади поверхности, не покрытой отражающим слоем обшивкой 3 (вход-выход воздуха через решетки 4 и т.п.) к общей внутренней поверхности камеры 1 выполнено не более 0,1.
Устройство обеззараживания воздуха работает следующим образом.
2
Вход воздуха и выход воздуха из камеры 1 обеззараживания осуществляется под воздействием встроенного или внешнего вентилятора (не обозначен) через специальные решетки 4, которые уменьшают выход УФ излучения из камеры 1 обеззараживания и попадающего на противопылевой фильтр 5 с целью предотвращения его разрушения под действием УФ излучения в течение срока эксплуатации фильтра (не менее 2500 часов). Весь объем обеззараживаемого воздуха, прежде чем попасть в камеру 1 обеззараживания, проходит через фильтр 5. При прохождении через фильтр 5 воздух из помещения, содержащий как микробиологический аэрозоль, так и взвешенные пылевые частицы, очищается от пылевых частиц с размером более 3 мкм, которые задерживаются фильтром 5. При грязеемкости фильтра 5 составляющей 850 г/м такой площади достаточно для обеспечения улавливания частиц размером 3-10 мкм, содержание которых в воздухе обычных помещений не превышает 20%, в течение не менее 2500 часов Предварительно очищенный таким образом от пылевых частиц воздух затем попадает в камеру 1 обеззараживания, где под воздействием УФ излучения и происходит инактивация микроорганизмов, содержащихся в воздухе. Бактерицидное ультрафиолетовое излучение лампы 2 является эффективным профилактическим, санитарно-противо-эпидемическим средством. Оно предотвращает распространение инфекционных заболеваний, уничтожает практически все известные патогенные микроорганизмы и вирусы.
2
Время пребывания воздуха в камере 1 обеззараживания выбирается таким, чтобы за это время не происходило осаждение оставшихся в воздухе частиц на внутреннюю поверхность камеры 1 и не происходило уменьшение коэффициента диффузного отражения поверхности. При этом время пребывания воздуха в камере 1 обеззараживания, определяющееся скоростью потока воздуха в камере 1 обеззараживания, мощность источника УФ излучения - амальгамной лампы 2, коэффициент диффузного отражения покрытия 3 внутренней поверхности камеры 1 обеззараживания и отношение непокрытых отражающим слоем поверхностей, включая отверстия для входа-выхода воздуха к полной внутренней поверхности камеры 1 выбраны из условия, чтобы величина дозы УФ излучения, обеспечиваемая внутри камеры 1 обеззараживания была не меньше, чем 40 мДж/см, что является достаточным для снижения ОМЧ в воздухе не менее, чем на порядок величины (на 90%). При этом концентрация практически всех патогенных микроорганизмов уменьшается более, чем на 3 порядка (99,9%). Кроме того, использование в качестве диффузно отражающего слоя 3 листового фторпласта, практически не смачиваемого водой и большинством органических жидкостей, способствует отсутствию загрязнения отражающей поверхности и, как следствие, уменьшения дозы УФ излучения в процессе работы рециркулятора в течение длительной непрерывной работы до смены фильтра - не менее 2500 часов.
2
При грязеемкости такого фильтра 850 г/м такой площади достаточно для обеспечения улавливания частиц размером 3-10 мкм, содержание которых в воздухе обычных помещений не превышает 20%, в течение не менее 2500 часов.
Заявляемый рециркулятор пригоден и для создания локальных воздушных зон повышенной чистоты в помещениях большого объема. Его применение на производствах, позволит существенно снизить обсемененность воздуха наиболее проблематичных участков, таких как линии укупорки и розлива, фасовки продукции, складов и мест хранения сырья и продукции.
Таким образом, обеспечивается равномерность светового поля внутри камеры и увеличения дозы облучения за счет уменьшения потерь излучения - расширения диапазона значений коэффициента отражения применяемых отражающих покрытий (не менее 85%) и повышения величины отношения внутренней поверхности без отражающего покрытия (отверстия для входа и выхода воздуха из камеры и др.) к общей внутренней поверхности камеры, при уменьшении загрязнения отражающих поверхностей, а также в увеличение срока непрерывной работы без технического обслуживания установки, увеличение эффективности профилактики инфекционных заболеваний, передающихся водушно-капельным путем в помещениях различного назначения в присутствии людей и повышении экологической безопасности, увеличении эффективности и производительности устройства.