Модуль обеззараживания воздуха

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для кондиционирования воздуха с функцией обеззараживания в пассажирских салонах общественного транспорта при использовании смеси рециркуляционного и наружного подаваемого воздуха в системах кондиционирования.
Заявляемый модуль обеззараживания предназначен для использования, как автономно, так и внутри системы кондиционирования компрессорного типа. Известно, что по санитарным требованиям в кондиционерных установках, использующих рециркуляционный воздух требуется принимать меры для обеззараживания подаваемого в салон воздуха.
Из уровня техники известно использование в системах кондиционирования воздуха УФ-облучения с целью получения эффективного бактерицидного потока, и что для этого требуется большое количество УФ-ламп и обеспечение нужной дозы УФ-облучения с оптимальным, с точки зрения габаритов и энергосбережения, количеством ламп.
Известно устройство кондиционирования воздуха для железнодорожного вагона по патенту РФ 159960 с датой публикации 28.10.2015. Полезная модель относится к устройству для вентиляции, кондиционирования и обеззараживания воздуха железнодорожных вагонов, салонов общественного транспорта с использованием бактерицидного ультрафиолетового излучения. Устройство содержит входной воздуховод для наружного воздуха, главный воздуховод, в котором установлены испарительный блок и приточный вентилятор, и выходной нагнетательный воздуховод, подающий воздух в салон железнодорожного вагона, источник ультрафиолетового излучения. Блок ультрафиолетовой обработки воздуха вмонтирован после испарительного блока перед приточным вентилятором, причем в корпусе-воздуховоде блока в окне для входа воздуха установлено и закреплено средство защиты от выхода ультрафиолетового излучения в виде защитной решетки, на которую нанесено покрытие из диоксида титана, поглощающее ультрафиолетовое излучение. На внутреннюю поверхность корпуса-воздуховода блока ультрафиолетовой обработки воздуха нанесено покрытие, поглощающее ультрафиолетовое излучение, а именно, диоксид титана.
Недостатком полезной модели является то обстоятельство, что УФ-лампы на основе амальгамы имеют относительно непродолжительный срок жизни около 8 тыс. часов рабочего режима, что крайне мало в условиях общественного транспорта. По истечению срока жизни световой поток лампы сильно снижен по сравнению с новой лампой, и как следствие требуется ее замена.
Известно устройство для обеззараживания воздуха в вагонах электропоездов из патента РФ 169756 с датой публикации 31.03.2017 г. Устройство содержит корпус, входное и выходное окно для прохождения потока воздуха, в одном из которых смонтирована защитная решетка, образованная профильными элементами, на поверхность которых нанесено фотокаталитическое покрытие на основе диоксида титана. По направлению потока воздуха установлены закрепленные посредством виброгасящих элементов УФ-лампы в вертикальной плоскости.
Недостатком устройства является низкая эффективность установки в части обеззараживания воздуха, короткий жизненный цикл ламп.
Известна установка для обеззараживания воздуха ультрафиолетовым излучением из патента РФ 183709 с датой публикации 01.10.2018, включающая корпус с люком, входным окном и выходным окном, смонтированный на стенке корпуса ламповый узел, расположенную внутри корпуса, по крайней мере, одну ультрафиолетовую лампу с виброгасящими элементами, защитную решетку, установленную во входном и/или выходном окне. Внутренняя поверхность корпуса имеет покрытие, отражающее ультрафиолетовое излучение лампы с коэффициентом отражения на длине волны 253,7 нм от 50 до 70%.
Недостатком установки является короткий срок службы ламп.
Установка для обеззараживания воздуха транспортного средства ультрафиолетовым излучением (патент РФ 118196 с датой публикации 20.07.2012), содержащая корпус, имеющий вход и выход для потока воздуха, внутри которого установлена, по крайней мере, одна ультрафиолетовая лампа и приспособление для очистки поверхности лампы, включающее направляющую, расположенную вдоль продольной оси лампы, на которой установлен подвижный элемент, соединенный с держателями, внутри которых установлены чистящие элементы. Продольная ось лампы сориентирована по направлению движения транспортного средства, а в качестве подвижного элемента используется груз, свободно перемещающийся по направляющей под действием силы инерции, возникающей при изменении скорости движения транспортного средства.
Недостатком установки является низкая надежность из-за локального перегрева лампы.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение срока службы УФ-ламп модуля, сокращение числа отказов и продолжительности сервисного обслуживания.
Техническими результатами полезной модели являются повышение надежности, продолжительности службы УФ-ламп и сокращение потерь мощности при эксплуатации модуля.
Дополнительным техническим результатом является сокращение сроков возврата модуля в эксплуатацию в случае отказа модуля.
Технические результаты достигаются за счет использования заявленного модуля обеззараживания воздуха, содержащего в своем составе источники питания УФ-ламп, по меньшей мере один вентилятор, испаритель, камеру обеззараживания, содержащую, по меньшей мере, одну УФ-лампу, блок нагревателя, установленный после испарителя и камеры обеззараживания, компрессор, конденсатор с вентилятором. Причем каждый источник питания оснащен системой контроля работоспособности подключенных к нему УФ-ламп. Вентилятор оснащен регулятором мощности. Каждая УФ-лампа содержит средство защиты от перегрева на основе плавких термопредохранителей. Модуль обеззараживания снабжен системой управления, выполненной с возможностью обмена данными с системой управления транспорта для своевременного оповещения обслуживающего персонала о состоянии модуля и системой контроля УФ-ламп. Кроме того, система управления выполнена с возможностью подачи сигналов на регуляторы мощности вентилятора и с возможностью отключения отдельных источников питания и подключенных к ним УФ-ламп. Камера обеззараживания может быть выполнена съемной.
На фиг. 1 представлена схема модуля обеззараживания воздуха.
Модуль содержит источники питания 1 УФ-ламп 2 с системой контроля 3 работоспособности УФ-ламп 2, последовательно соединенные между собой камеру 4 подачи воздуха через, по меньшей мере, один вентилятор 5, испаритель 6, камеру 7, содержащую, по меньшей мере, одну УФ-лампу 2, снабженную элементами защиты 8 от выхода УФ-излучения за пределы камеры 7, блок нагревателя 9, камеру выхода воздуха 10. Также модуль содержит конденсатор 11. Вентилятор 5 оснащен регулятором мощности 12. Каждая УФ-лампа 2 содержит средство защиты 13 от перегрева на основе плавких термопредохранителей. Модуль снабжен системой управления 14, выполненной с возможностью обмена данными с системой управления транспорта и системой контроля 3 УФ-ламп 2, а также с возможностью подачи сигналов на регуляторы мощности 12 вентилятора 5 и с возможностью отключения отдельных источников питания 1 и подключенных к ним УФ-ламп 2.
Модуль обеззараживания воздуха работает следующим образом.
2
Для обеззараживания поступающего в модуль воздуха с источников питания 1 подается напряжение на УФ-лампы 2. Причем один источник питания 1 может обеспечивать электропитанием одну или несколько УФ-ламп 2. При этом система контроля 3 предназначена именно для тех УФ-ламп 2, которые источник питания 1 обеспечивает электропитанием. Воздух всасывается из салона транспортного средства в камеру 4 подачи воздуха вентилятором 5, после чего попадает в камеру обеззараживания 7, где он подвергается ультрафиолетовому облучению от УФ-ламп 2. При этом от выхода УФ-излучения за пределы камеры 7 предохраняют, с одной стороны (со стороны подачи воздуха), элементы испарителя 6, а с другой стороны (со стороны выхода воздуха), встроенные в камеру обеззараживания 7 элементы защиты 8 в виде набора металлических пластин в поперечном сечении, напоминающем меандр, с заваленными передним и задним фронтом, покрытые оксидом титана (IV) (ТiO). Охлаждение потупившего воздуха производится испарителем 6 и содержащимся в нем хладагентом. В конденсаторе 11 хладагент конденсируется, с выделением тепла, в свою очередь тепло отводится в окружающую среду с помощью вентилятора. Компрессор 15 переносит хладагент внутри модуля, его обороты регулируются системой управления модуля 14. В случае необходимости подогрева воздуха до оптимальной температуры, включается блок нагревателя 9.
Регулирование воздушного потока достигается за счет оснащения вентилятора 5 модуля регулятором мощности 12. Система управления 14 определяет режим работы вентилятора 5 исходя из информации, полученной от системы управления транспорта. Кроме того, система управления 14 в зависимости от режима работы вентилятора 5, а следовательно, от объема обрабатываемого воздуха, при необходимости производит отключение части УФ-ламп 2 посредством отключения их источников питания 1, что позволяет повысить общий срок службы УФ-ламп 2, так как в случае снижения мощности воздушного потока часть ламп 2 отключается и сохраняет свой ресурс.
При выборе режима работы система управления 14 учитывает разницу уличной температуры и температуры внутри салона транспортного средства и количества человек в салоне. Кроме того, оснащение вентилятора 5 регулятором мощности 12 для понижения его мощности и уменьшения воздушного потока, а также возможность посредством системы управления 14 выключить одну или несколько УФ-ламп 2, позволяет снизить расход энергии, необходимой на обеззараживание воздуха и сократить потери мощности при эксплуатации.
Способность системы управления 14 производить прием и передачу данных о состоянии модуля в систему управления транспортного средства, позволяет осуществлять непрерывный контроль работоспособности модуля и обеспечивает возможность своевременной передачи оператором регулирующих команд для модуля обеззараживания воздуха. Средство защиты 13 на основе плавких термопредохранителей, которыми снабжены УФ-лампы 2, осуществляет непрерывный пороговый контроль температуры в цокольной части ламп 2 и позволяет, путем своевременного отключения, избежать выхода из строя УФ-ламп 2 в случае перегрева при отказе обдува в модуле. Система управления 14 получает информацию от системы контроля 3 УФ-ламп 2, входящей схемотехнически в состав источников питания 1, об их работоспособности и считает время нахождения в рабочем режиме, а также на основе полученных данных о состоянии плавких термопредохранителей средства защиты 13, ведет наблюдение за перегревом УФ-ламп 2. Источники питания 1 схемным образом контролируют поджиг УФ-ламп 2, их наличие, целостность нитей и в случае нештатной ситуации передают информацию в систему управления 14 модулем.
Кроме того, система управления 14 модуля контролирует работоспособность каждой УФ-лампы 2 одновременно с учетом времени ее работы и передает эту информацию в систему управления транспортным средством, что позволяет оператору незамедлительно определить, какая УФ-лампа 2 вышла из строя, либо подлежит замене в связи с истечением ее ресурса и значительно сократить время на поиск и устранение отказа.
Конструкция камеры обеззараживания 7, которая может быть выполнена съемной, в виде заменяемой единицы, позволяет в случае поломки производить ее замену без вывода из эксплуатации всего модуля и сокращает сроки возвращения модуля в эксплуатацию в случае поломки, за счет отсутствия необходимости проведения предварительной диагностики для поиска отказавшего элемента.
Обработанный воздух подается в салон общественного транспорта через камеру выхода воздуха 10.