Устройство обеззараживания кабины лифта

Полезная модель относится к узлам кабины лифта, а именно к устройству обеззараживания кабины лифта(УОК) и направлено на снижение риска заболевания вирусными и бактериальными инфекциями в местах скопления людей, а именно в кабине лифта.
Показатель заболеваемости, обусловленный микробиологическим загрязнением воздушной среды помещений, на сегодняшний момент остается на высоком уровне. Большинство патогенных микроорганизмов передается воздушным и воздушно-капельным путем, а также при непосредственном контакте с зараженными поверхностями. Особенно остро эта проблема стоит в общественных местах с большим скоплением людей и в закрытых плохо вентилируемых помещениях. Предотвращение распространения заболеваний - основная задача процесса обеззараживания кабины лифта.
Кабина лифта, как общественное место, которым в течение дня пользуется большое количество людей, безусловно может являться источником заражения различными инфекционными заболеваниями, в том числе передающимися воздушно-капельным путем.
3
Из уровня техники известен патент РФ № 2730066 в котором раскрыт способ обеззараживания воздуха в кабине лифта УФ-облучением, включающий формирование потока воздуха, находящегося в замкнутом объеме кабины лифта, с последующей прокачкой воздушного потока через камеру с бактерицидной лампой мощностью от 0,03 до 0,12 Вт на каждый 1 м воздушного потока, прокачиваемого за час для его обеззараживания ультрафиолетовым облучением.
Данный механизм обеззараживания лифта имеет существенные недостатки, а именно - слабый уровень обеззараживания лифтового пространства.
В основу заявленной полезной модели поставлена задача устранить указанные недостатки.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение уровня обеззараживания кабины лифта.
Данный технический результат достигается устройством обеззараживания кабины лифта, которое характеризуется тем, что включает несущую панель, выполненную с возможностью установки в потолочной части лифтовой кабины, при этом с одной стороны несущая панель имеет изогнутый воздуховод, оборудованный ультрафиолетовыми бактерицидными облучателями, при этом к воздуховоду примыкает вентилятор, выполненный с возможностью захвата воздуха из лифтовой кабины и последующим пропусканием его по воздуховоду, а с другой стороны панель имеет ультрафиолетовые бактерицидные облучатели, а также датчики контроля объема кабины.
С внутренней стороны панель дополнительно имеет систему освещения лифта.
Предпочтительно, чтобы датчики контроля объема кабины были выполнены ультразвуковыми.
Как вариант, ультрафиолетовые бактерицидные облучатели могут быть выполнены светодиодными.
Возможно, чтобы панель дополнительно включала систему освещения кабины лифта.
Устройство дополнительно включает центральную плату управления, для управления режимами работы устройства, включая работу вентилятора, ультрафиолетовых облучателей, взаимодействия с датчиками объема кабины.
3
При этом, длина воздуховода, количество облучателей и скорость воздушного потока подобраны таким образом, чтобы обеспечить достаточную объемную дозу излучения в канале, не менее 105 Дж/м.
Желательно, чтобы длина волны излучения ультрафиолетовых облучатели была в диапазоне 205 - 320 нм.
Предпочтительно, чтобы вентилятор представлял собой вентилятор тангенциального типа.
В конструкции воздушного канала возможно применить отражающие ультрафиолет зеркальные пластины.
Далее предложенное устройство и принцип его действия будут пояснены с отсылкой на фигуры чертежей, на которых изображено следующее:
На фиг.1 - устройство обеззараживания кабины лифта с внутренней (обращенной внутрь лифтовой кабины) и внешней (обращенной наружу лифтовой кабины) стороны.
На фиг.2 - увеличенный вид отдельных деталей устройства.
Устройство обеззараживания кабины лифта включает несущую панель 1, выполненную с возможностью установки в потолочной части лифтовой кабины, как вариант, являющуюся потолком лифтовой кабины. При этом с внешней стороны несущая панель 1 имеет изогнутый воздушный канал 2, оборудованный на всем его протяжении ультрафиолетовыми облучателями 3. Для усиления обеззараживающего эффекта, в конструкции воздушного канала 2 применяются отражающие ультрафиолет зеркальные алюминиевые пластины (на чертежах не показаны). Как вариант, ультрафиолетовые бактерицидные облучатели 3 могут быть выполнены светодиодными.
3
Желательно, чтобы ультрафиолетовые облучатели имели длину волны в диапазоне 205 - 320 нм. Данные длины волн обеззараживают наибольшее количество бактерий, вирусов, грибков. Мощность облучателей, их количество, форма и длина канала подбираются с учетом формирования необходимой для обеззараживания объемной бактерицидной дозы не менее 105 Дж/м. Изогнутый воздуховод 2 подбирается с учетом задания необходимой его длины, а также количества и угла изгибов, поскольку, чем длиннее данный воздуховод, тем дольше воздух будет по нему циркулировать, а соответственно, дольше и лучше обеззараживаться. Однако, слишком длинный воздуховод 2 не позволит вентилятору 4 в достаточной степени прокачивать по нему воздух. Вентилятор 4 размещается в области начала воздушного канала 2 и обеспечивает захват воздуха из лифтовой кабины и пропускание его по воздушному каналу 2. При этом предпочтительно, чтобы вентилятор 4 представлял собой вентилятор тангенциального типа. Вентиляторы тангенциального типа создают равномерный направленный воздушный поток посредством вращающегося лопастного рабочего колеса цилиндрической формы, стоящего перпендикулярно воздушному потоку. Тангенциальный вентилятор обладает рядом преимуществ для его использования в конструкции системы обеззараживания кабины лифта, в частности: низкая шумность, большой объем прокачиваемого воздуха, компактные габаритные размеры. Таким образом, рекомендуется использовать именно такой тип вентилятора. С внутренней стороны панель 1 имеет точечные ультрафиолетовые бактерицидные облучатели 5, расположение которых оптимизировано для облучения стеновых панелей и пола кабины лифта, а также учитывает диаграмму эффективности бактерицидного пучка источника излучения. Данные ультрафиолетовые излучатели являются средствами дезинфекции кабины лифта, обеспечивают очистку воздуха и поверхностей кабины (стены, пол, поручень, панель управления, двери и пр.). Рекомендовано, чтобы ультрафиолетовые бактерицидные облучатели были выполнены светодиодными, а излучаемый ими ультрафиолет был в диапазоне длин волн 205-320 нм. Применение таких облучателей позволяет значительно уменьшить толщину конструкции, максимально эффективно использовать бактерицидный ультрафиолетовый поток, направляя его непосредственно на обеззараживаемые поверхности. Несущая панель 1 также содержит датчики контроля объема кабины 6. Данные датчики определяют наличие пассажиров в кабине лифта. По информации от этих датчиков система управления отдает команды на включение и отключение блока обеззараживания воздуха через воздушный канал со светодиодами 3 и средств дезинфекции поверхностей кабины 5. Причем, средства дезинфекции поверхностей кабины включаются, если внутри кабины нет пассажиров, в то время как, обеззараживание воздуха производится в присутствии пассажиров. Данный двойной метод обеззараживания повышает уровень обеззараживания кабины лифта, а наличие датчиков присутствия пассажиров 6 обеспечивает максимально безопасный и эффективный запуск систем обеззараживания. Также панель 1 опционально может быть снабжена индикатором состояния устройства обеззараживания 7. С внутренней стороны панель 1 дополнительно имеет систему освещения лифта 8. Данная система освещения комплектуется, предпочтительно, светодиодами при этом возможен вариант комбинированного расположения обычных осветительных элементов и ультрафиолетовых облучателей, таким образом система освещения 8 может опционально также быть настроена на обработку лифтового пространства дополнительной дозой ультрафиолета (включение УФ света желательно только тогда, когда кабина лифта пуста), что также может обеспечить дополнительное обеззараживание воздуха и элементов кабины.
Предпочтительно, чтобы датчики контроля объема кабины 6 были выполнены ультразвуковыми. В данном варианте обеспечивается наиболее точное определение наличия и количества людей в лифте, а также их перемещение внутри лифта (вход-выход).
Устройство дополнительно включает центральную плату управления (на чертежах не показано), для управления режимами работы устройства, включая работу вентилятора, освещения, ультрафиолетовых облучателей, взаимодействия с датчиками обнаружения пассажиров, а также другими функциями. Центральная плата управления подключается непосредственно к коммутационной плате системы управления лифта на кабине и позволяет получать данные от системы управления лифтом об открытии и закрытии дверей, наличие пассажиров по информации от датчиков грузовзвешивающего устройства. Такой подход позволяет значительно повысить надежность и безопасность работы системы обеззараживания кабины лифта в целом, а также повысить эффективность обеззараживания кабины лифта.
Принцип действия устройства обеззараживания кабины (УОК).
УОК предназначена для уничтожения болезнетворных микроорганизмов, находящихся в воздухе и на поверхностях стен, пола, панели управления и кнопок кабины лифта с помощью ультрафиолета в диапазоне длин волн 205-320 нм.
Излучатели ультрафиолета УОК обеспечивают достаточную поверхностную и объемную бактерицидную дозу для уничтожения 85% некоторых бактерий (золотистого стафилококка) и вирусов (грипп, коронавирус Covid 19):
- на поверхностях панели управления, кнопках и поручне кабины лифта в течение 30 мин;
- на поверхностях стен, пола и дверях кабины лифта в течение - 30 мин;
- в воздушной среде кабины лифта - 10-15 мин.
Принцип работы устройства обеззараживания посредством воздушного канала 2 и ультрафиолетовых облучателей 3.
3
Для уничтожения 85% вредных микроорганизмов, содержащихся в воздухе, узел обеззараживания с помощью вентилятора производит его прокачку через канал, оборудованный УФ-облучателями, обеспечивающими объемную бактерицидную дозу излучения на уровне 105 Дж/м
Очистка воздуха будет производиться в процессе поездки и после нее.
При посадке пассажиров система управления фиксирует изменение объема и включает блок обеззараживания воздуха, включающий в себя воздуховод 2, вентилятор 4 и ультрафиолетовые бактерицидные облучатели 3.
После выхода пассажиров на этаже назначения устройство будет некоторое время производить прокачку воздуха кабины, для чего в конструкции центральной платы управления будет предусмотрен программируемый таймер автоматического отключения, рассчитанный исходя из производительности вентилятора. При переходе лифта в режим ожидания, признаком которого для системы будет являться отключение основного освещения, плата управления включит бактерицидные ультрафиолетовые облучатели 5 и приступит к дезинфекции поверхностей кабины. Система отключает бактерицидные ультрафиолетовые облучатели 5 по окончании их рабочего цикла 30 мин или при поступлении вызова и включении основного освещения, в зависимости от того, какое событие наступит первым. На случай застревания пассажира в лифте или выхода из строя грузовзвешивающего устройства система дополнительно контролирует пространство кабины лифта с помощью датчиков 6 и не будет включать облучатели 5, если внутри находятся пассажиры.
При выходе из строя элементов блока обеззараживания воздуха система управления фиксирует падение нагрузки потребителей в соответствующих электрических цепях (вентилятор и облучатели) и выводит код ошибки на дисплей.
Пример расчета UVC светодиодов (бактерицидных УФ светодиодов).
Для системы обеззараживания кабины лифта были выбраны бактерицидные ультрафиолетовые облучатели мощностью 15 мВт. Все дальнейшие расчеты ведутся при условии их применения.
3
Согласно «Р 3.5.1904-04 Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях» для достижения бактерицидной эффективности по золотистому стафилококку не менее 85% необходима объемная бактерицидная доза равная 105 Дж/м.
Базовое уравнение математической модели процесса обеззараживания воздушной среды ультрафиолетовым излучением, отражающее функциональную связь между микробиологическими характеристиками микроорганизмов и номинальными значениями технических параметров бактерицидной установки при нормальных условиях в помещениях, описывается следующим выражением:
,
где:
- обеззараживаемый объем (объем рециркулятора), л;
- число источников бактерицидного УФ-излучения в облучателе;
- бактерицидный поток лампы, Вт;
- коэффициент использования бактерицидного потока ламп;
3
- длительность эффективного облучения, сек. Причем, q - производительность вентилятора по воздуху q = 60 м/ч;
- число облучателей.
ф
В специализированном программном обеспечении для оптического дизайна было смоделировано воздействие ультрафиолетовых бактерицидных облучателей внутри блока обеззараживания воздуха с учетом наличия зеркальных поверхностей, по результатам этого моделирования коэффициент K был принят на уровне 1,7.
б
В качестве источника бактерицидного ультрафиолета рассматривались ультрафиолетовые бактерицидные светодиоды Paralight LT3535UVC-KPCM, имеющие бактерицидный поток Ф = 15 мВт. Графики распределения эффективности облучения (EOC) по длине волны и угле поля зрения диода приведены на рисунке ниже.
<img file="00000009.jpg" he="93" wi="115" img-content="undefined" img-format="jpg" />
<img file="00000010.jpg" he="108" wi="108" img-content="undefined" img-format="jpg" />
Согласно методике, приведенной в Р 3.5.1904-04 был произведен расчет бактерицидного потока
Таким образом, объемная бактерицидная доза составит .
3
3
3
Для обеззараживания воздуха кабины лифта грузоподъемностью 400 кг с полезным объемом 2 м и достижения объемной бактерицидной дозы 105 Дж/м, необходимо прокачать через воздуховод весь воздух кабины как минимум 3 раза. Исходя из производительности тангенциального вентилятора на уровне 60 м/час, для трехкратной прокачки объема кабины потребуется 7 мин. Таким образом, длительность работы блока обеззараживания воздуха от момента включения до момента отключения составит 10 мин, с учетом времени выхода облучателей на расчетный режим работы.
Принцип работы устройства обеззараживания поверхностей кабины лифта и воздуха внутри нее посредством точечных ультрафиолетовых облучателей 5, встроенных в потолок приведен ниже.
Для уничтожения 90% вредных микроорганизмов за установленное время работы средств обеззараживания поверхностей лифта необходимо обеспечить достаточную поверхностную дозу УФ-излучения:
2
2
- Бактерии - от 16 Дж/м (для наименее устойчивых) до 197 Дж/м (для наиболее устойчивых)
2
- Большинство вирусов - ~36 Дж/м
2
2
- Грибковые микроорганизмы - от 120 Дж/м до 1800 Дж/м
s
2
Моделирование процесса обеззараживания поверхностей кабины лифта производилось исходя из следующего требования: устройства обеззараживания поверхностей кабины лифта (точечные ультрафиолетовые облучатели 5 Фиг.1) должны создать поверхностную бактерицидную дозу УФ-облучения на уровне H=49 Дж/м (доза, достаточная для уничтожения 90% золотистого стафилококка или подобного ему по устойчивости к воздействию ультрафиолета коронавируса Covid-19).
,
,
2
где  Вт/м - бактерицидная облученность.
2
2
S = 1 м - площадь пола помещения, м (для лифта с грузоподъемностью 400 кг);
ф.s
K = 0,22 - коэффициент использования потока от облучателей при облучении поверхности;
0
η = 0,6 - КПД облучателя;
л
N = 3 - число ламп в облучателе;
бк
Ф= 5,4 мВт - бактерицидный поток излучателя, Вт;
0
N = 20 - число облучателей
бк
2
Таким образом, E = 43,1 мВт/м.
Для достижения требуемой дозы облучатели должны светить приблизительно 20 мин. Для уничтожения более устойчивых к ультрафиолету микроорганизмов потребуется большее время работы ~ 45 - 60 мин. Поэтому, полноценная очистка поверхностей кабины лифта будет производится в часы простоя: середина рабочего дня, ночь.
Предложенное устройство прошло успешные испытания эффективности во ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора РФ для обеспечения повышения уровня обеззараживания лифтового пространства.