Устройство для обеззараживания воздуха в помещении

Полезная модель относится к санитарно-гигиеническим устройствам, предназначенным для обеззараживания и очистки воздуха от микрочастиц и микроорганизмов бактерицидным ультрафиолетовым излучением в закрытых помещениях, где требуется постоянное поддерживание асептических условий в присутствии людей.
3
Для достижения высокой эффективности обеззараживания воздуха, прошедшего через рециркулятор, для санитарно-показательного микроорганизма Staphylococcus aureusS, мощность излучения источников бактерицидного излучения должна составлять 0,2-0,4 Вт на 1 м/час обрабатываемого воздуха.
3
Принимая во внимание приемлемые для практического использования производительности рециркуляторов от 50 до 200 м/час, и мощность традиционно используемых в них источников бактерицидного излучения – компактных ртутных ламп - не более 10 Вт, количество ламп в рециркуляторах может составлять 5 и более, что не позволяет создать компактные и энергоэффективные устройства.
Кроме того, в традиционных рециркуляторах достижимые бактерицидные дозы позволяют эффективно обеззараживать проходящий через них воздух только от микроорганизмов, обладающих высокой чувствительностью к ультрафиолетовому излучению - грамположительных кокков и вирусов. Снижение количества таких микроорганизмов в воздушной среде является основным фактором предотвращения распространения инфекционных заболевания воздушно-капельным путем.
Однако качество и безопасность воздушной среды определяется не только отсутствием в ней вышеперечисленных микроорганизмов, но и наличием в ней всех видов колониеобразующих микроорганизмов (общее микробное число ОМЧ), среди которых есть и опасные для человека (например, плесневые грибы, являющиеся источником многих аллергических заболеваний).
Бактерицидная доза, необходимая для инактивации таких микроорганизмов, в 5-10 раз превышает дозу для грамположительных кокков и вирусов и недостижима в традиционных рециркуляторах.
Известно устройство для обеззараживания воздуха (RU 163656, кл. A61L9/20, опубл. 27.07.2016). Устройство включает камеру забора воздуха с входным окном, камеру выброса воздуха с выходным окном, снабженную вентилятором, камеру облучения, размещенную между камерой забора воздуха и камерой выброса воздуха. Упомянутые камеры разделены посредством двух лабиринтных светозащитных экранов, а камера облучения содержит источник ультрафиолетового излучения, представляющий собой бактерицидные ртутные лампы, каждая из которых закреплена в лабиринтном светозащитном экране.
Недостатком известного устройства является наличие ртути в источниках бактерицидного излучения, что делает их экологически опасными и накладывает жесткие ограничения на транспортировку, хранение, эксплуатацию и утилизацию таких источников.
Известно устройство обеззараживания воздуха (RU 144349, кл. A61L9/20, опубл. 20.08.2014), в котором камера обеззараживания содержит хотя бы один источник УФ излучения, а внутренняя поверхность камеры обеззараживания покрыта диффузно отражающим слоем. 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 составляет не менее 85% по отношению к площади поверхности, не покрытой отражающим слоем (вход-выход воздуха и т.п.) к общей внутренней поверхности камеры не более 0,1.
Недостатком устройства является низкая эффективность обеззараживания и очистки воздуха в помещении из-за использования амальгамных бактерицидных ультрафиолетовых ламп, что определяет конструкцию камеры обеззараживания - вытянутую вдоль движения воздуха и, соответственно, относительно высокую (1-2 м/сек) скорость движения воздуха в предлагаемом устройстве. При таких скоростях возможно применение только противопылевых фильтров грубой очистки (класса G2 - G3 по ГОСТ Р ЕН 779-2014), иначе резко увеличивается аэродинамическое сопротивление фильтра. Такие фильтры задерживают частицы размером более 3 мкм, что значительно больше размеров большинства микроорганизмов, присутствующих в воздушной среде. Кроме того, для инактивации колониеобразующих микроорганизмов, свободно проходящих через применяемый в устройстве фильтр, потребовалось бы значительно увеличить мощность применяемых амальгамных ламп, что приведет к увеличению габаритов устройства и ухудшению энергоэффективности оборудования.
Известно устройство для обеззараживания воздуха (US2006263272, кл. A61L9/20, опубл. 23.11.2006), включающий корпус цилиндрической формы, внутри которого по центру смонтирована ультрафиолетовая лампа, вентилятор, HEPA/угольный фильтр, а также входное окно для воздуха на одном конце корпуса устройства и выходное окно для воздуха на противоположном конце.
Недостатком устройства является низкая эффективность обеззараживания воздуха из-за того, что достижимые в нем бактерицидные дозы позволяют эффективно обеззараживать проходящий воздух только от микроорганизмов, обладающих высокой чувствительностью к ультрафиолетовому излучению - грамположительных кокков и вирусов.
Проблемой полезной модели является создание компактного устройства для обеззараживания воздуха в помещениях с высокой эффективностью обеззараживания по общемикробному числу в присутствии людей.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности обеззараживания УФ излучением.
Поставленная проблема и технический результат достигаются тем, что
3
устройство для обеззараживания воздуха в помещении включает камеру обеззараживания с источником УФ излучения, входное и выходное окна, а также фильтр. Согласно полезной модели между входным окном и перед камерой обеззараживания дополнительно установлена вентиляционная камера, выполненная в виде прямоугольного параллелепипеда. Размеры ребра прямоугольного параллелепипеда от 20 до 60 см, а его толщина от 3 до 10 см. Во входном окне вентиляционной камеры расположен радиальный вентилятор среднего давления, производительностью от 20 до 200 м/ч. Между камерой обеззараживания и вентиляционной камерой, а также в выходном окне установлены фильтры в виде фильтрующей светоотражающей прокладки. Стенки камеры обеззараживания покрыты светоотражающими покрытиями. На противоположных гранях камеры обеззараживания смонтированы светодиоды, излучение от которых направлено друг против друга через зону обеззараживания. Камера обеззараживания выполнена в виде прямоугольного восьмигранного параллелепипеда, ширина которого от 20-60 см, а толщина от 5 до 20 см.
Количество светодиодов составляет от 2 до 8 с единичной мощностью в пределах от 50 до 500 мВт.
3
Установка перед камерой обеззараживания вентиляционной камеры, во входном окне которой установлен радиальный вентилятор среднего давления, обеспечивает нагнетание воздуха в вентиляционную камеру и создание в ней избыточного давления 50-200 Па. При меньшем давлении не обеспечивается преодоление аэродинамического сопротивления прибора. При большем давлении резко увеличиваются габариты, вес, энергопотребление и шумовые характеристики вентилятора. Производительность вентилятора должна составлять от 20 до 200 м/час. Это наиболее приемлемые для практического использования производительности автономных устройств обеззараживания воздуха. Для этих целей могут использоваться вентиляторы Ebmpapst RER 160-28/12 N DC или их аналоги.
Установка между камерой обеззараживания и вентиляционной камерой фильтра в виде фильтрующей светоотражающей прокладки обеспечивает высокий коэффициент отражения излучения (90% и более) в УФ диапазоне. За счет многочисленных переотражений плотность мощности УФ излучения в камере обеззараживания в десятки раз превосходит плотность мощности в приборах, не имеющих в своем составе отражающих покрытий. Другой особенностью применяемых фильтрующих прокладок является то, что до 10% УФ излучения проникает вглубь фильтра, что обеспечивает инактивацию микроорганизмов, задержанных в его объеме. В качестве фильтрующей прокладки могут использоваться волокнисто-мягкие, пористые листы из фторопласта-4 (фторопластовый войлок) производства ООО «Формопласт» или аналоги. Такие листы получают путем прессования и спекания рубленного волокна из фторопласта-4. В зависимости от диаметра рубленных волокон 10-100 мкм и толщины листа 2-7 мм такая прокладка является воздушным фильтром класса F7 – F9 по ГОСТ Р ЕН 779-2014.
Заданные размеры камеры обеззараживания, выполненной виде прямоугольного восьмигранного параллелепипеда обеспечивают условия движения воздуха в пределах 0,1-0,5 м/с, позволяя эффективно обеззараживать проходящий через зону обеззараживания воздух не только от микроорганизмов, обладающих высокой чувствительностью к ультрафиолетовому излучению - грамположительных кокков и вирусов, а также всех видов колониеобразующих микроорганизмов, что обеспечивает достижение высокой эффективности обеззараживания воздуха.
Установка на противоположных гранях обеззараживающей камеры светодиодов излучение от которых излучение направлено навстречу друг друга, позволяет повысить мощность облучения путем наложения друг на друга излучающих волн, и, тем самым значительно повысить обеззараживающий эффект и достичь необходимой для инактивации микроорганизмов бактерицидной дозы, превышающую в 5-10 раз дозу для грамположительных кокков и вирусов. Использование в качестве источников УФ излучения светодиодов позволяет создать компактное, экологичное и энергоэффективное устройство. Количество светодиодов от 2 до 8 обусловлено размерами устройства. При меньшем количестве не удается обеспечить равномерное распределение УФ излучения в камере обеззараживания. При большем количестве затрудняется монтаж светодиодов в ограниченном пространстве камере обеззараживания.
Использование в качестве фильтрующей светоотражающей прокладки волокнисто-мягких, пористых листов из фторопласта-4 (фторопластовый войлок) обеспечивает задерживание от 80% до 95% микроорганизмов, определяющих состав воздушной среды помещений. Кроме того, наличие избыточного давления 50-200 Па в вентиляционной камере, и относительно низкие 0,1-0,5 м/сек скорости движения воздуха в приборе, позволяют преодолеть аэродинамическое сопротивление такого фильтра.
Покрытие боковых стенок камеры обеззараживания светоотражающими покрытиями усиливает обеззараживающий эффект УФ облучения за счет многократного отражения излучающей энергии от покрытия.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 представлен продольный разрез устройства; на фиг. 2 - вид со стороны входного окна; на фиг. 3 - вид со стороны выходного окна.
Устройство для обеззараживания воздуха включает камеру 1 обеззараживания со светодиодами 2 (источниками УФ излучения), входное окно 3 и выходное окно 4, а также фильтр 5, установленный на входе в камеру 1. Фильтр 5 выполнен в виде светоотражающей прокладки, например, из фторопластового войлока. Фильтрующая светоотражающая прокладка 5 представляет собой волокнисто-мягкие, пористые листы из рубленных волокон фторопласта-4, производства ООО «Формопласт» или аналоги. В зависимости от диаметра рубленных волокон (от 10 до 100 мкм), и толщины листа от 2 до 7 мм такая прокладка является воздушным фильтром класса F7 - F9 по ГОСТ Р ЕН 779-2014. Фильтрующая светоотражающая прокладка также может быть выполнена и из иных пористых светоотражающих материалов. Кроме того, боковые стенки камеры 1 обеззараживания покрыты светоотражающими покрытиями (на фиг. не показано).
3
Перед камерой 1 обеззараживания установлена вентиляционная камера 6 с радиальным вентилятором 7 среднего давления, смонтированного во входном окне 3. Вентилятор 7 используют с производительностью 20-200 м/ч, который обеспечивает движение воздуха, прошедшего через фильтрационную прокладку 5, в пределах 0,1-0,5 м/с. Толщина вентиляционной камеры 6 зависит от габаритов применяемого вентилятора 7 и составляет от 3 до 10 см.
Камера 1 обеззараживания выполнена в виде восьмигранного прямого параллелепипеда и включает зону 8 обеззараживания. На гранях камеры 1 смонтированы светодиоды 2, в количестве от 2 до 8 таким образом, что излучение от них направлены навстречу друг другу.
В выходном окне 4 камеры 1 установлена фильтрующая светоотражающая прокладка 9.
Устройство обеззараживания воздуха работает следующим образом.
Вентилятор 7 засасывает воздух из помещения и равномерно распределяет его в вентиляционной камере 6, создавая в ней избыточное давление. За счет избыточного давления поступивший воздух фильтруется через фильтр 5 и попадает в камеру 1 обеззараживания. При фильтрации в объеме фильтра 5 задерживается до 90% микроорганизмов размером более 0,6 мкм. Прошедшие через фильтр 5 микроорганизмы поступают в зону 8 обеззараживания. В камере 1, расположены светодиоды 2, являющиеся источником бактерицидного излучения. На выходе из камеры 1 из зоны 8 обеззараживания расположена фильтрующая светоотражающая прокладка 9. За счет многократных переотражений от светоотражающей прокладки 9, светоотражающего фильтра 5 и светоотражающего покрытия на боковых стенках камеры 1, плотность мощности излучения светодиодов 2 многократно увеличивается до величин, обеспечивающих за время пребывания микроорганизмов в зоне обеззараживания 8 дозу, достаточную для инактивации микроорганизмов с размерами менее 0,6 мкм, для которых фильтрующая прокладка 9 не является барьером.
Инактивация крупных микроорганизмов, задержанных в объеме фильтрующей загрузки, обеспечивается тем, что материал фильтрующей прокладки 9 - фторопластовый войлок, обеспечивает частичное проникновение УФ излучения в объеме ее фильтрующей загрузки и необходимая для инактивации задержанных микроорганизмов доза обеспечивается за счет длительного пребывания последних в объеме фильтрующей загрузки.
Использование устройства для обеззараживания воздуха заявленной конструкции повышает эффективность профилактики заболеваний различной природы в помещениях. Снижение количества микроорганизмов в воздушной среде является основным фактором предотвращения распространения инфекционных заболевания воздушно-капельным путем и, увеличивает эффективность профилактики заболеваний в помещениях различного назначения, повышении экологической безопасности и увеличении эффективности применяемых автономных устройств обеззараживания воздуха.
В настоящее время полезная модель находится на стадии изготовления опытного образца.