Устройство ультрафиолетового обеззараживания воздуха в системе обеспечения микроклимата пассажирского вагона

Полезная модель относится к устройствам для обеззараживания воздуха бактерицидным ультрафиолетовым (УФ) излучением и может быть использована для обеззараживания воздуха, поступающего в установку обеспечения микроклимата пассажирских вагонов.
Основным методом обеспечения требуемых параметров микроклимата и состава воздушной среды пассажирского вагона является применение систем вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. В существующих системах обеспечения микроклимата в моторвагонах скоростных электропоездов, используют два центробежных вентилятора с односторонним всасыванием. Воздух всасывается через круглое отверстие, разгоняется крыльчаткой и далее по патрубкам, направленным в разные стороны, воздух поступает в салон вагона. Для обеспечения и поддержания эпидемиологической безопасности пассажиров, системы обеспечения микроклимата в пассажирских вагонах, должны быть оснащены устройствами обеззараживания, обеспечивающими снижение количества микроорганизмов в воздушной среде с эффективностью не менее 95%. (СП 2.5.1198-03 «Санитарные правила по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте»). Устройство обеззараживания воздуха необходимо разместить в узкое пространство между центробежными вентиляторами. Одновременно необходимо учитывать требования, при которых недопустимы большие аэродинамические сопротивления при протекании воздуха через устройство обеззараживания, а также плотность потока, излучаемой бактерицидными лампами УФ энергии, должна обеспечивать дозу облучения, достаточную для достижения установленного санитарно-гигиеническими нормами уровня бактерицидной эффективности обеззараживания и исключить возможность вредного воздействия УФ излучения на пассажиров и на конструктивные элементы системы обеспечения микроклимата.
В настоящее время в связи с эпидемиологической ситуацией остро назрела проблема по обновлению существующих систем микроклимата в железнодорожных пассажирских вагонах. Проблема заключается в том, что бактерицидное обеззараживание воздуха необходимо, но в существующие системы, из-за особенности расположения центробежных вентиляторов в ней, для установки устройства очень мало места. Кроме того, из-за особенности к требованиям, предъявляемым к аэродинамическому потоку воздуха, для обеспечения работоспособности системы не допускается его снижение более чем на 70 Паскалей при прохождении устройства обеззараживания.
Известна установка для обеззараживания воздуха ультрафиолетовым излучением (RU 182391, кл. B61D 27/00, 2018 г), включающая корпус с люком, входное окно, выходное окно, смонтированный на стенке корпуса ламповый узел с расположенной внутри корпуса, по крайней мере, одной ультрафиолетовой лампой с виброгасящими элементами, защитную решетку, установленную во входном и/или выходном окне. Ламповый узел выполнен в виде закрепленного на стенке корпуса посредством разъемного соединения прямоугольного короба. На одной из стенок короба, со стороны внутренней полости корпуса расположены виброгасящие элементы с лампой, провода от которой расположены в полости, образованной внутренней и наружной стенками короба, и подключены к кабельному электрическому разъему, расположенному снаружи корпуса. Защитная решетка выполнена с покрытием в виде слоя фотокатализатора на основе диоксида титана.
Однако известное устройство для обеззараживания воздуха ультрафиолетовым излучением из-за больших габаритов не может быть установлено между двумя центробежными вентиляторами с односторонним всасыванием. Кроме того, т. к. корпус, кроме входных и выходных окон, выполнен со сплошными стенками, при протекании через устройство обеззараживания воздуха, возникают большие аэродинамические сопротивления, которые недопустимы для эффективной и бесперебойной работы системы обеспечения микроклимата (СОМ).
Проблемой, на которую направлена полезная модель, является разработка устройства ультрафиолетового обеззараживания воздуха для системы обеспечения микроклимата пассажирских вагонов, в которой используется два центробежных вентилятора с односторонним всасыванием.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение работоспособности системы микроклимата пассажирских вагонов при прохождении воздуха через устройство обеззараживания.
Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что устройство ультрафиолетового обеззараживания воздуха в системе обеспечения микроклимата пассажирского вагона включает корпус с люком, выходные окна, ультрафиолетовые лампы, расположенные внутри корпуса и защитные решетки со слоем фотокатализатора. Согласно полезной модели поверхность верхней стенки корпуса, лицевой стенки, примыкающей к блоку испарителя кондиционера системы обеспечения микроклимата и задней стенки, выполнена из жалюзийных решеток, закрепленных в боковых ребрах корпуса. Боковые стенки корпуса выполнены сплошными и снабжены выходными окнами для подсоединения к центробежным вентиляторам с односторонним всасыванием и выхода обеззараженного воздуха.
Суммарное свободное сечение жалюзийных решеток составляет от 30 до 70% от общей площади верхней, лицевой и задней стенок. При уменьшении площади свободного сечения меньше 30% увеличивается аэродинамическое сопротивление воздушного потока, а при увеличении свыше 70% – не обеспечиваются необходимые условия для крепежа ламп и самой установки, а также обеспечения соединения с вентиляторами.
Корпус устройства устанавливают с зазором в главном воздуховоде системы обеспечения микроклимата, между двумя центробежными вентиляторами с односторонним всасыванием и блоком испарения кондиционера для обеспечения поступления воздуха, из главного воздуховода внутрь корпуса для его обеззараживания.
Люк корпуса выполняют в виде откидной верхней стенки для извлечения и установки ультрафиолетовых ламп.
Ультрафиолетовые лампы желательно устанавливать на съемной кассете. Учитывая малые размеры корпуса, лампы в нем установлены с минимальным расстоянием друг от друга. Для обеспечения работоспособности системы обеспечения микроклимата, ультрафиолетовые лампы необходимо вовремя менять. Т.к. демонтаж корпуса требует большого времени и трудозатрат, плановая и внеплановая замена ламп производится путем предварительного вынимания из корпуса съемной кассеты.
Выходные окна выполнены с возможностью их сопряжения с всасывающим патрубком центробежного вентилятора для исключения потерь аэродинамических характеристик воздуха и исключения возможности подсоса необеззараженного воздуха.
Задняя стенка корпуса, снабжена кронштейнами, для монтажа в главном воздуховоде системы обеспечения микроклимата.
3
Выполнение поверхностей верхней стенки корпуса, лицевой стенки, примыкающей к блоку испарителя кондиционера системы обеспечения микроклимата и задней стенки из жалюзийных решеток, позволяет в ограниченном пространстве в главном воздуховоде, зажатого между двумя вентиляторами и блоком испарителя кондиционера обеспечить надежную и бесперебойную работу системы обеспечения микроклимата за счет снижения аэродинамического сопротивления установки не превышающего 70 Паскалей, что соответствует требованиям работы СОМ для моторвагонов скоростных электропоездов. Выполнение боковых стенок корпуса с выходными окнами сплошными обеспечивает жесткость конструкции, позволяющей выдерживать большие потоки воздуха, с производительностью от 3500 до 4200 м/час.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг. 1 – общий вид устройства ультрафиолетовой обработки воздуха в системе обеспечения микроклимата пассажирского вагона; на фиг. 2 – вид на устройство сбоку; на фиг. 3 – верхняя стенка корпуса – люк; на фиг. 4 – установка ультрафиолетовых ламп в кассете; на фиг. 5 - извлечение кассеты с ультрафиолетовыми лампами через люк корпуса.
Устройство ультрафиолетовой обработки воздуха в системе обеспечения микроклимата пассажирского вагона включает корпус, в котором поверхность верхней откидной стенки 1, выполняющей роль люка, поверхность лицевой стенки 2, примыкающей к блоку испарителя (на фигурах не показано) кондиционера системы обеспечения микроклимата и поверхность задней стенки 3 выполнена из защитных жалюзийных решеток со слоем фотокатализатора, закрепленных в боковых ребрах 4 корпуса. Боковые стенки 5 корпуса выполнены сплошными и снабжены выходными окнами 6, выполненные с возможностью сопряжения с всасывающим патрубком центробежного вентилятора (на фигурах не показано) и выхода обеззараженного воздуха. Внутри корпуса установлены на съемной кассете 7 ультрафиолетовые лампы 8 в количестве от 1 до 6 штук. На задней стенке 3 корпуса расположены кронштейны 9, для монтажа в главном воздуховоде системы обеспечения микроклимата.
3
Устройство ультрафиолетового обеззараживания воздуха устанавливают с зазором в главном воздуховоде системы обеспечения микроклимата, между двумя центробежными вентиляторами с односторонним всасыванием и блоком испарения кондиционера и закрепляют с помощью кронштейнов 9. Габаритные размеры модуля в зависимости от размеров воздуховода составляют: длина от 600 до 700 мм, ширина от 450 до 550 мм и высота от 400 до 500 мм. При меньших размерах корпуса не удастся разместить в нем необходимое количество ультрафиолетовых ламп 8, а при больших размерах, корпус не помещается в габариты пространства СОМ. Вес устройства – не более 50 кг. Потребляемая мощность 0,9 – 1,5 кВт. Мощность бактерицидного потока ультрафиолетовых ламп от 300 до 500 Вт, т.к. при меньшей не обеспечивается необходимая эффективность обеззараживания, при большей - не обеспечивается лимит потребления электроэнергии. Количество ламп от 1 до 6. При большем количестве ламп не обеспечивается требования к аэродинамическому сопротивлению – не более 70 Паскалей. Увеличение аэродинамического сопротивления приводит к снижению производительности СОМ, которая составляет от 3500 до 4200 м/ч.
Вентиляторы выходными патрубками подключают к выходным окнам 6 корпуса. При работе вентилятора происходит всасывание воздуха через защитные жалюзийные решетки, покрытые слоем фотокатализатора, расположенные в стенках 1, 2 и 3. Воздух поступает во внутреннюю полость корпуса, в котором расположены ультрафиолетовые лампы 8. Воздух, омывая лампы 8 обеззараживается, и выходит через выходные окна 6 в салон вагона.
Разработка завершена. Проводится изготовление опытных образцов и испытания.