Бактерицидная секция повышенной мощности системы вентиляции и кондиционирования вагонов электропоездов

3
Полезная модель относится к устройствам для обеззараживания воздуха бактерицидным ультрафиолетовым (УФ) излучением и может быть использована для обеззараживания рециркуляционного воздуха, поступающего в установку вентиляции и кондиционирования вагонов электропоездов, имеющую производительность 6000 м/час и более.
Для обеспечения и поддержания эпидемиологической безопасности пассажиров, системы вентиляции и кондиционирования пассажирских вагонов, использующие режим рециркуляции, 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»).
3
Для этого необходимо, чтобы плотность потока, излучаемой бактерицидными лампами УФ энергии, обеспечивала дозу облучения, достаточную для достижения установленного санитарно-гигиеническими нормами уровня бактерицидной эффективности обеззараживания рециркуляционного воздуха. Так, для достижения бактерицидной эффективности 95% необходимо, чтобы плотность потока, излучаемой бактерицидными лампами УФ энергии, обеспечивала дозу облучения 167 Дж/м. (Руководство 3.5.1904-04 «Использование ультрафиолетового излучения для обеззараживания воздуха в помещениях»).
Как правило, необходимая доза УФ облучения достигается за счет увеличения количества УФ-ламп. Однако в условиях ограниченного пространства и энергоресурсов вагона, их размещение и энергоснабжение является проблематичным. В связи с этим, большое значение приобретает задача увеличения эффективности использования бактерицидного потока, решение которой позволяет добиться необходимой дозы УФ облучения с оптимальным, с точки зрения габаритов и энергосбережения, количеством ламп.
Кроме того, обязательными требованиями к конструкции устройства для УФ обеззараживания на железнодорожном транспорте являются исключение возможности вредного воздействия УФ излучения на пассажиров и на конструктивные элементы вагона, с одновременной виброустойчивостью и надежностью конструкции.
Известна установка для обеззараживания воздуха УФ излучением в вагонах электропоездов, корпус которой имеет ребра жесткости и выполнен с Т-образным поперечным сечением, образованным горизонтальными и вертикальным выступами. На боковых сторонах горизонтальных выступов расположены входные окна, а в верхней части вертикального выступа - выходное окно для прохождения потока обрабатываемого воздуха. Для предотвращения выхода УФ излучения за пределы установки на окнах установлены защитные решетки, образованные профильными элементами, на поверхность которых нанесено фотокаталитическое покрытие на основе диоксида титана, усиливающее эффект обеззараживания и очистки воздуха. Внутри корпуса, посредством виброгасящих элементов, в качестве которых используются кронштейн, одна из плоскостей которого изогнута в виде пропеллера, и герметично уплотненный сильфон, закреплена бактерицидные амальгамные УФ-лампы П-образной формы. Продольные оси ламп лежат в горизонтальной плоскости, а направление потока обрабатываемого воздуха перпендикулярно продольным осям ламп. При этом, с целью улучшения однородности распределения бактерицидного УФ излучения по объему камеры обеззараживания, лампы в корпусе установки расположены горизонтально одна над другой таким образом, что цокольная часть одной лампы находится напротив противоположного ему изгиба колбы другой лампы (RU 143645, A61L 2/10, B61D 27/00, 30.12.2013).
Известна также установка для обеззараживания воздуха ультрафиолетовым излучением, предназначенная для встраивания в системы вентиляции и кондиционирования железнодорожного транспорта и принятая за прототип заявляемой полезной модели. Установка содержит прямоугольный корпус с ребрами жесткости, имеющий входное и выходное окна для потока воздуха. Входное окно закрыто защитной решеткой, смонтированной из профильных элементов, форма которых выбрана таким образом, чтобы не допустить выхода УФ излучения из корпуса модуля и обезопасить другие конструктивные элементы воздуховода от воздействия УФ излучения, снижающего их срок службы. На поверхность профильных элементов нанесен слой фотокатализатора на основе диоксида титана.
Внутри корпуса установлены ультрафиолетовые амальгамные лампы П-образной формы. Продольные оси ламп лежат в горизонтальной плоскости, а направление потока обрабатываемого воздуха перпендикулярно продольным осям ламп. Лампы расположены горизонтально друг над другом, причем продольная ось следующей по потоку лампы смещена по горизонтали относительно продольной оси предыдущей лампы. Внутри корпуса УФ-лампы закреплены посредством виброгасящих элементов, причем колбы установлены в кронштейнах, изогнутых в месте сгиба в форме пропеллера, а цоколи ламп - в виброгасящих сильфонах (RU 78074, A61L 2/10, B61D 27/00, 01.07.2008).
Однако предлагаемая ориентация расположения УФ-ламп в корпусе устройств не позволяет полностью использовать поток бактерицидного УФ излучения, генерируемого лампами, для обеззараживания проходящего над ними воздуха, поскольку часть полезного УФ излучения теряется, так как происходит экранирование его конструктивными элементами корпуса и самих ламп. Например, при использовании ламп U-образной формы, УФ излучение в продольном направлении поглощается самой УФ-лампой, а в поперечном направлении - стенками камеры обеззараживания. По этой причине коэффициент использования бактерицидного потока ламп известных установок для обеззараживания воздуха УФ облучением, характеризующий эффективность использования облучателем бактерицидного потока установленных в нем ламп, составляет не более 0,5. Кроме того, при указанном расположении ламп, в случае выхода из строя хотя бы одной бактерицидной лампы, повышается вероятность существенного снижения дозы облучения, «проскока» необлученного УФ воздуха и, как следствие, недостаточный уровень бактерицидной эффективности обеззараживания.
Прототипом полезной модели является устройство для обеззараживания воздуха УФ излучением в вагонах электропоездов RU 169756, A61L 9/20, A61L 2/10, B61D 27/00, 31.03.2017), включающее корпус, имеющий ребра жесткости, а также входное и выходное окна для прохождения потока воздуха, в одном из которых смонтирована защитная решетка, образованная профильными элементами, на поверхность которых нанесено фотокаталитическое покрытие на основе диоксида титана. Внутри корпуса, в камере обеззараживания последовательно по направлению потока воздуха установлены закрепленные посредством виброгасящих элементов УФ-лампы, продольные оси которых перпендикулярны направлению потока воздуха. Продольные оси УФ-ламп лежат в вертикальной плоскости. Лампы установлены параллельными вертикальными рядами в шахматном порядке, образованном смещением продольных осей ламп последующего ряда относительно продольных осей ламп предыдущего ряда. Цокольные части ламп предыдущего и последующего рядов направлены в противоположные стороны. В корпусе устройства могут быть установлены лампы как U-образной, так и цилиндрической формы, или комбинация из двух типов ламп. Защитная решетка смонтирована как во входном, так и в выходном окне.
3
Поскольку продольные оси ламп лежат в вертикальной плоскости корпуса, то ограниченные размеры сечения корпуса не позволяют разместить в одном ряду большого количества ламп. Для обеспечения требуемой для эффективного обеззараживания дозы УФ, необходимо увеличение количества рядов ламп, что, в свою очередь, приводит к увеличению продольного размера камеры облучения не позволяющей ее размещение, например, в вагонах серии ИВОЛГА версии 3,0 (ЭГ32Т) производительность кондиционера которой составляет 7000 м/час, а место для размещения установки обеззараживания (между выходом из кондиционера и системой распределения воздуха) - не более 500 мм.
Технической проблемой, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в разработке бактерицидной секции повышенной мощности системы вентиляции и кондиционирования вагонов электропоездов, размеры которой обеспечивали бы ее расположение непосредственно в системе вентиляции и кондиционирования вагона после кондиционера, но до системы распределения воздуха.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в минимизации продольного габаритного размера бактерицидной секции с сохранением повышенной функцией обеззараживания воздуха.
Согласно полезной модели
Указанная проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что бактерицидная секция повышенной мощности системы вентиляции и кондиционирования вагонов электропоездов включает корпус с камерой обеззараживания, в которой посредством виброгасящих элементов параллельными рядами установлены U-образные УФ-лампы, у которых цокольные части смежных ламп расположены на противоположных стенках камеры обеззараживания. Корпус также оснащен входным и выходным окном для прохождения потока воздуха, в одном из которых смонтирована защитная решетка в виде профильных элементов с фотокаталитическим покрытием.  U-образные УФ-лампы установлены в камере обеззараживания, образуя параллельные ряды, продольные оси симметрии которых расположены в горизонтальной плоскости параллельно направлению потока обрабатываемого воздуха, при этом расстояние между горизонтальными рядами U-образных УФ-лампы от 50 до 200 мм.
В качестве U-образной УФ-лампы выбрана безозоновая газоразрядная амальгамная УФ-лампа низкого давления, мощностью 270 Вт.
U-образные УФ-лампы установлены, по крайней мере, шестью параллельными горизонтальными рядами.
Габариты камеры обеззараживания преимущественно выполнены длиной 1100 мм, шириной 550 мм и высотой 430 мм.
Расположение U-образных УФ-ламп в камере обеззараживания, с возможностью образования параллельных горизонтальных рядов, продольные оси симметрии которых расположены в горизонтальной плоскости и параллельно направлению потока обрабатываемого воздуха от входного к выходному окну позволяет значительно уменьшить продольный размер бактерицидной секции. Уменьшенный размер бактерицидной секции обеспечивает ее размещение непосредственно в системе вентиляции и кондиционирования вагона после кондиционера, но до системы распределения воздуха. При этом такое компактное расположение УФ-ламп одновременно позволяет максимально возможно использовать УФ излучение, без экранирования конструктивными элементами корпуса и самими лампами при отсутствии "теневых зон", обеспечивая полное использование потока бактерицидного УФ излучения, генерируемого лампами, для эффективного обеззараживания, проходящего между ними воздуха.
Выбранное расстояние между горизонтальными рядами УФ-ламп подобрано экспериментально, при этом если расстояние между лампами больше 200 мм, возникает вероятность «проскока» микроорганизмов между плоскостями ламп, а при уменьшении расстояния менее 50 мм возникает вероятность экранирования соседних ламп, что снижается коэффициент использования УФ излучения ламп.
Выбор в качестве источника УФ-излучения безозоновой газоразрядной амальгамной U-образной УФ-лампы мощностью 270 Вт, обеспечивает необходимую суммарную мощность УФ излучения для эффективного обеззараживания потока воздуха салона вагона электропоезда.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематично представлена установка U-образных УФ-ламп в камере обеззараживания; на фиг. 2 - общий вид бактерицидной секции повышенной мощности; на фиг. 3 - размещение U-образных УФ-ламп в камере обеззараживания (вид сверху).
3
Бактерицидная секция повышенной мощности системы вентиляции и кондиционирования вагонов электропоездов, например, в вагонах серии ИВОЛГА версии 3,0 (ЭГ32Т) производительность кондиционера - 7000 м/час, включает корпус 1 из нержавеющей стали с камерой 2 обеззараживания, у которой длина 1100 мм, ширина 550 мм и высота 430 мм.
В камере 2 обеззараживания установлены U-образные УФ-лампы 3 низкого давления типа ЛАБ 270-П-100-19-Т производства ООО «ЛТС», мощностью 270 Вт, которые являются источниками бактерицидного УФ-излучения, на расстоянии от 50 до 200 мм друг от друга шестью параллельными рядами. Продольные оси симметрии ламп 3 расположены в горизонтальной плоскости параллельно направлению потока 4 обрабатываемого воздуха. Корпус 1 оснащен входным окном 5 и выходным окном 6 для прохождения потока 4 воздуха. В выходном окне 6 смонтирована защитная решетка 7 в виде профильных элементов с фотокаталитическим покрытием. Цокольные части 8 смежных ламп 3 посредством виброгасящих элементов (на фиг. не показано) установлены в лампоузле 9 на противоположных стенках камеры 2 обеззараживания, для предотвращения образования "мертвой зоны", где недостаточно УФ-излучения для эффективной обработки потока 4 воздуха. В качестве U-образной УФ-лампы выбрана безозоновая газоразрядная амальгамная УФ лампа низкого давления, мощностью 270 Вт.
Предложенная бактерицидная секция работает следующим образом.
Бактерицидная секция повышенной мощности для обеззараживания рециркуляционного воздуха УФ излучением, встраивается непосредственно в кондиционер электропоезда. Внутри корпуса 1 установлены мощные безозоновые газоразрядные амальгамные УФ-лампы 3 низкого давления типа ЛАБ 270-П-100-19-Т производства ООО «ЛТС», имеющие U-образную форму, мощностью 270 Вт, которые являются источниками бактерицидного УФ излучения. Размер U-образную лампы 3 по продольной оси составляет Н=695 мм и по поперечной оси В=132 мм. Расстояние между осями цокольных частей 8 лампы 3 составляет L=100 мм. Лампы 3 расположены одна над другой на расстоянии друг от друга от 50 до 200 мм, при этом продольные оси УФ-ламп 3 лежат в горизонтальной плоскости, а направление потока 4 обрабатываемого воздуха, от входного окна 5 к выходному окну 6, параллельно продольным осям УФ-ламп 3. Лампы 3 установлены таким образом, что цокольная часть 8 предыдущей УФ-лампы 3 расположена напротив противоположного ей изгиба колбы другой УФ-лампы 3 в лампоузле 9, для подвод электропитания к УФ-лампе 3. Поджигание и поддержание горения УФ-ламп 3 осуществляется при помощи блока управления (на фигуре не показано) электрически соединенного с УФ-модулем бактерицидной секции. Управление и питание бактерицидной секции осуществляется от системы обеспечения микроклимата вагона.
Поток 4 инфицированного воздуха через входное окно 5 попадает в камеру 2 обеззараживания бактерицидной секции. Обеззараживание воздуха происходит за счет воздействия на содержащиеся в воздухе микроорганизмы бактерицидного УФ излучения с длиной волны 253,7 нм, источником которого служат газоразрядные амальгамные лампы 3 низкого давления, имеющие U-образную форму. Инактивация микроорганизмов происходит за счет сообщения им достаточной дозы УФ излучения. Обеззараженный поток 10 воздуха через выходное окно 6 поступает в установку вентиляции и кондиционирования (УКВ) вагона и через нее подается обратно в пассажирский салон вагона электропоезда.
3
Бактерицидная секция повышенной мощности, благодаря ее компактности за счет расположения U-образные УФ-ламп параллельными рядами, продольные оси симметрии которых, расположены в горизонтальной плоскости параллельно направлению потока обрабатываемого воздуха с расстоянием между ними от 50 до 200 мм может быть размещена непосредственно в системе кондиционирования. Такое расположение ламп обеспечивает объемную бактерицидную дозу не менее 179 Дж/м, что полностью соответствует требованиям СП 2.5.1198-03.
В настоящее время полезная модель прошла испытания и готовая к серийному производству для использования в вагонах серии ИВОЛГА версии 3,0 (ЭГ32Т).