СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КОЛОНИЙ СПОРОВЫХ ФОРМ МИКРООРГАНИЗМОВ
SYSTEM FOR PREVENTING MICROORGANISM SPORE COLONISATION

Изобретение относится к области гигиены помещений, а именно, к системам предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов во влажных помещениях.
Подавляющее большинство влажных помещений, таких как ванные комнаты, душевые, помещения, примыкающие к плавательным бассейнам, и т.п., в той или иной степени заражены спорами микроорганизмов. К сожалению, темные пятна на стенах, в углах и на полу, являющиеся колониями споровых форм микроорганизмов - плесенью и грибами, не только портят внешний вид помещения и разрушают материалы, из которых оно создано, но и пагубно влияют на здоровье людей, регулярно пользующихся этими и примыкающими помещениями. Процесс борьбы с плесенью и грибами во влажных помещениях можно условно разделить на две категории: уничтожение колоний плесени и грибов и предотвращение их появления. Совершенно очевидно, что желательней использовать вариант предотвращения появления колоний.
Известен способ применения неионных поверхностно-активных веществ для уменьшения прилипания микроорганизмов к поверхностям (см. патент RU 2394057 C2, кл. A61K 31/00, опубл. 10.07.2010). Недостатками этого способа являются невозможность предотвращения проникновения спор микроорганизмов вглубь материалов, формирующих поверхности помещения, а также наличие множества мест, которые невозможно обработать предлагаемым веществом из-за их труднодоступности.
Известен способ распыления из сопла воды, насыщенной ионами серебра, на поверхности образующие помещение, с последующей сушкой помещения тепловентилятором (см. JP 2008183283 A, кл. A47K 4/00, опубл. 14.08.2008). Недостатками этого способа являются наличие множества мест в помещение, которые невозможно обработать указанным образом, а также наличие мест и предметов в помещении, которые нежелательно обрабатывать водой.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является система предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов на поверхностях, образующих влажное помещение, включающая воздушный теплообменник с вентилятором, элемент регулирования температуры протекающего воздуха, датчик влажности воздуха и контроллер, управляющий элементом регулирования температуры на основании данных датчика, а воздушный поток, при этом, непрерывно фильтруется НЕРА фильтрами и облучается ультрафиолетовыми лампами (см. US 2005145109 A1, кл. F24F 1/04, опубл. 07.07.2005). Недостатками этого устройства являются обязательное присутствие системы приточной вентиляции и отсутствие воздействия на влагу, присутствующую в толще материалов, формирующих поверхности помещения.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов за счет воздействия не только на поверхности, образующие влажное помещение, но и на приповерхностный слой образующих их материалов. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что система предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов на поверхностях, образующих влажное помещение, и в приповерхностном слое содержит, по меньшей мере, одну секцию электрического нагревателя, встроенного в одну или несколько указанных поверхностей, нагревающего указанные поверхности до температуры t>30°C и обеспечивающего испарение и удаление воды с указанных поверхностей и из приповерхностного слоя за временной интервал T1, по меньшей мере, один датчик температуры, контролирующий температуру поверхности, в которую встроен электрический нагреватель, и устройство управления (CDU), содержащее модуль ввода, отображения и обработки информации (IDU), выполненный с возможностью установки температуры t, а также начала временного интервала T1 и его продолжительности на основании данных датчиков температуры, по меньшей мере, один модуль контроля электробезопасности, работоспособности и управления нагрузкой (CLU1), выполненный с возможностью контроля состояния нагрузки, управления подачей напряжения питания на нагрузку в интервал времени T1 на основании данных, полученных от IDU, и передачи в IDU данных о состоянии нагрузки, причем нагрузкой CLU1 является секция электрического нагревателя, и, по меньшей мере, один модуль ввода информации датчиков (SDU), выполненный с возможностью подключения, по меньшей мере, одного датчика температуры, дальнейшего преобразования получаемых данных в формат обработки данных в IDU и передачи указанных данных в IDU. Секция электрического нагревателя выполнена в виде нагревательного электрического кабеля, или нагревательного мата, или нагревательной пленки, или их комбинации. Все модули из состава CDU могут быть выполнены в едином корпусе. Предлагаемая система предпочтительно содержит, по меньшей мере, один ультрафиолетовый облучатель, излучающий ультрафиолетовое излучение с энергией и длиной волны, достаточной для уничтожения споровых форм микроорганизмов за временной интервал T2, CDU содержит дополнительный модуль контроля электробезопасности, работоспособности и управления нагрузкой (CLU2), причем нагрузкой CLU2 является указанный ультрафиолетовый облучатель, a IDU выполнен с возможностью установки начала временного интервала T2 и его продолжительности. Предлагаемая система предпочтительно содержит, по меньшей мере, один вытяжной вентилятор, обеспечивающий удаление споровых форм микроорганизмов из указанного помещения за временной интервал T3, CDU содержит дополнительный модуль контроля электробезопасности, работоспособности и управления нагрузкой (CLU3), причем нагрузкой CLU3 является указанный вытяжной вентилятор, а IDU выполнен с возможностью установки начала временного интервала T3 и его продолжительности. Предлагаемая система предпочтительно содержит, по меньшей мере, один электромагнитный замок, блокирующий вход в указанное помещение на временной интервал T4, CDU содержит дополнительный модуль контроля электробезопасности, работоспособности и управления нагрузкой (CLU4), причем нагрузкой CLU4 является указанный электромагнитный замок, а IDU выполнен с возможностью установки начала временного интервала T4 и его продолжительности. Предлагаемая система предпочтительно содержит устройство световой сигнализации, установленное снаружи указанного помещения и обеспечивающее включение световой сигнализации на временной интервал T5, CDU содержит дополнительный модуль контроля электробезопасности, работоспособности и управления нагрузкой (CLU5), причем нагрузкой CLU5 является указанное устройство световой сигнализации, а IDU выполнен с возможностью установки начала временного интервала T5 и его продолжительности. Предлагаемая система предпочтительно содержит устройство звуковой сигнализации, установленное снаружи указанного помещения и обеспечивающее включение звуковой сигнализации на временной интервал T6, CDU содержит дополнительный модуль контроля электробезопасности, работоспособности и управления нагрузкой (CLU6), причем нагрузкой CLU6 является указанное устройство звуковой сигнализации, a IDU выполнен с возможностью установки начала временного интервала T6 и его продолжительности. Предлагаемая система предпочтительно содержит дополнительные модули SDU, выполненные с возможностью подключения датчика наличия воды на поверхности, и/или наличия ультрафиолетового излучения, и/или присутствия человека, и/или содержания озона в воздухе с дальнейшим преобразованием получаемых данных в формат обработки в IDU и передачи указанных данных в IDU. Дополнительные модули CLU и SDU, отвечающие за работу одной и той же нагрузки, предпочтительно выполнены в едином корпусе.
На фиг.1 приведены примеры мест возможного размещения секций электрического нагревателя;
на фиг.2 приведена блок-схема системы предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов, содержащей:
- один CLU1 с одной нагрузкой 1, N дополнительными модулями SDU11-1N и N датчиками 11-1N;
- один CLU2 с нагрузками 21-2М, одним SDU21 и одним датчиком 2;
- один CLU3 с одной нагрузкой 3, без SDU и датчиков;
на фиг.3 приведена блок-схема системы предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов, содержащей один SDU1 с датчиком и все возможные CLU1-6 с соответствующими нагрузками.
Суть предлагаемого изобретения заключается в том, что для предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов быстро нагревают горизонтальные и/или вертикальные поверхности, образующие влажное помещение, и на которых возможна задержка воды, вдоль линий сопряжения указанных поверхностей между собой, а также между собой и предметами, находящимися в указанном помещении. Нагрев происходит одной или несколькими секциями электрического нагревателя, встроенными в одну или несколько указанных поверхностей, до температуры t>30°C, обеспечивающей испарение воды с указанных поверхностей и удаление воды из толщи материалов с глубины до 50 мм за временной интервал T1. Подразумевается, что нагрев поверхностей происходит в отсутствие людей, поэтому температуру t можно выбрать значительно более 30°C. Однако в любом влажном помещении найдутся места, которые не требуют такого мощного прогрева. В этом случае, для экономии электроэнергии и материалов, вместо мощного нагревательного электрического кабеля можно использовать для нагрева нагревательные маты и/или нагревательные пленки.
Нагретый водяной пар, образовавшийся в результате испарения воды с поверхностей и из приповерхностного слоя, поднимется в верхнюю часть помещения, унося с собой споры микроорганизмов. В этот момент, согласно одному из вариантов реализации предлагаемого изобретения, начинается облучение ультрафиолетовым (UV) излучением. UV излучение выбирается с энергией и длиной волны, достаточными для уничтожения споровых форм микроорганизмов, и минимальным озонообразованием. Временной интервал продолжительности облучения T2 выбирается в зависимости от мощности излучения на единицу поверхности. Наличие в помещение системы вентиляции согласно одному из вариантов предлагаемого изобретения или простого открывающегося окна, позволяет осуществлять отвод воздуха из помещения за временной интервал T3. Его начало совпадает с началом временного интервала T1, а окончание - с временем возврата температуры t к исходному (перед началом нагрева) значению, но не ниже 30°C. Для защиты людей от воздействия нагретых поверхностей и UV излучения, согласно одному из вариантов реализации изобретения, осуществляется ограничение доступа людей в помещение с помощью электромагнитных замков на временной интервал T4. Очевидно, что начало этого временного интервала из соображений безопасности не должно быть позже начала любого из T1, T2, а окончание должно быть позже окончания этапа облучения UV T2, и не ранее возврата температуры t к исходному (перед началом нагрева) значению, но не ниже 30°C. Иными словами - начало временного интервала T4 действия указанного этапа расположено ранее любого из T1, T2, а его продолжительность более любого из T1, T2. Дополнительными средствами защиты людей от воздействия нагретых поверхностей и UV излучения можно считать звуковую и световую сигнализации. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, при обработке помещения происходит включение световой сигнализации, действующей снаружи указанного помещения на временной интервал T5. Начало временного интервала T5 действия этого этапа расположено не позднее любого из T1, T2, T4, а его продолжительность более любого из T1, T2, T4. Световая сигнализация сигнализирует о начале и окончании работы системы. Согласно еще одному из вариантов реализации изобретения, при обработке помещения дополнительно происходит включение звуковой сигнализации, действующей снаружи указанного помещения на временной интервал T6. Начало временного интервала T6 действия этого этапа совпадает либо с началом, либо с окончанием самого продолжительного временного интервала из T1, T2, T3, T4, T5, а его продолжительность ограничена целесообразностью использования звуковой сигнализации. Звуковая сигнализация может обозначать своим непродолжительным включением начало работы системы и/или окончание работы указанной системы или же может быть включена на протяжении всего цикла работы предлагаемой системы. Под циклом работы системы следует понимать временной интервал, начало которого совпадает с началом самого раннего из интервалов T1, T2, T3, T4, T5, T6, а окончание - с окончанием самого позднего из интервалов T1, T2, T3, T4, T5, T6.
Предлагаемая система состоит из, по меньшей мере, одной секции нагревательного электрического кабеля, по меньшей мере, одного датчика температуры, расположенного в непосредственной близости от секции нагревательного электрического кабеля и устройства управления (CDU). CDU в свою очередь состоит из модуля ввода, отображения и обработки информации (IDU), модуля контроля электробезопасности, работоспособности, и управления нагрузкой (CLU) и модуля ввода информации датчиков (SDU). IDU выполнен с возможностью мануальной установки температуры t, а также начала временных интервалов T и их продолжительности. CLU выполнен с возможностью контроля состояния нагрузки, управления подачей напряжения питания на нагрузку в интервал времени T на основании данных, полученных от IDU, и передачи в IDU данных о состояние нагрузки в формате обработки данных в IDU. SDU выполнен с возможностью подключения, по меньшей мере, одного датчика температуры с дальнейшим преобразованием получаемых данных в формат обработки данных в IDU и передачи указанных данных в IDU (непосредственно или через CLU).
Нагрузкой основного модуля CLU1 является секция электрического нагревателя, а модули из состава CDU максимально приближены к своим нагрузкам и/или датчикам. Модули из состава CDU могут быть либо удалены от нагрузок и/или датчиков, либо могут быть собраны все вместе и иметь общий корпус, либо только CLU и SDU могут иметь общий корпус. Вариант исполнения системы зависит от требований пользователя и особенностей помещения. Например, при маленькой площади помещения (душевая кабина) удобнее модули из состава CDU собрать воедино, а при большой площади (плавательный бассейн) - модули из состава CDU должны быть максимально приближены к своим нагрузкам и/или датчикам и/или даже иметь с ними единый корпус.
В качестве нагрузки CLU могут быть использованы не только секции нагревательного кабеля, но и нагревательные маты, и/или нагревательные пленки в любой комбинации, а также UV облучатели, известные так же, как бактерицидные облучатели (устройства для подключения к сети электропитания UV лампы), вытяжные вентиляторы, электромагнитные замки, устройства световой и звуковой сигнализации. Поскольку не все из указанных нагрузок работают в интервал времени T1, то необходимо задействовать дополнительные CLU для обеспечения реализации временных интервалов T2, T3, T4, T5, T6, а в IDU для этого дополнительно предусмотрена возможность мануальной установки начала и продолжительности T2, T3, T4, T5, T6.
Особенностью CLU является его возможность контролировать состояние подключенной к нему нагрузки, например, с помощью измерения тока в нагрузке и тока утечки через заземление. В случае аварийной ситуации CLU передает соответствующую информацию в IDU и незамедлительно отключает нагрузку от питания. IDU, в свою очередь, показывает на своем мониторе информацию о характере аварии, приостанавливает продолжение цикла работы системы. Таким образом, CLU выполнен с возможностью обмена информацией с IDU: от IDU к CLU идут команды на своевременное включение/отключение нагрузок в соответствие с временными интервалами T1, T2, T3, T4, T5, T6, а от CLU к IDU идет информация о состоянии нагрузок.
Особенностью SDU является его возможность получать информацию от различных датчиков в формате датчиков, а передавать ее в IDU в формате удобном для этого модуля. Для упрощения протокола обмена данными между модулями CDU, формат входящих/выходящих данных установлен одинаковый. Следует заметить, что в предлагаемой системе предусмотрена возможность использования самых разнообразных датчиков. Помимо датчиков температуры, могут быть использованы и другие типы датчиков. Например, датчик наличия воды на поверхности, датчик наличия UV излучения, датчик присутствия человека, датчик содержания озона в воздухе. Информация от этих датчиков может быть использована для выбора начала и продолжительности временных интервалов. В составе IDU присутствуют средства для мануальной установки временных интервалов T1, T2, T3, T4, T5, T6 и температуры t. A так же их запоминания и отображения. Мануальная установка осуществляется перед первым включением системы, исходя из соотношений временных интервалов, приведенных выше и характеристик помещения, где установлена предлагаемая система. Допустимо, что некоторые из установленных параметров потребуют корректировки после нескольких циклов работы системы.
Примеры возможного размещения секций электрического нагревателя в помещении, где установлена предлагаемая система, отображены на фиг.1. Отмеченные области на поверхностях, образующих указанное помещение, могут обогреваться как одной, так и несколькими секциями нагревательного кабеля. Вместо секций нагревательного кабеля, согласно изобретению, могут быть использованы нагревательные маты и/или нагревательные пленки в любой комбинации.
Блок-схема на фиг.2 демонстрирует возможные схемы управления нагрузкой:
- CLU3 - без участия датчика;
- CLU2 - с использованием одного датчика 2 на несколько нагрузок (от 21 до 2М);
- CLU 1 - с использованием более одного датчика (от 11 до IN) на одну нагрузку 11.
Блок-схема на фиг.3 отображает систему предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов, которая содержит модуль ввода, отображения и обработки информации (IDU), все возможные модули контроля электробезопасности, работоспособности, и управления нагрузкой (CLU1-6) с соответствующими нагрузками и модуль ввода информации датчиков (SDU), связанный с датчиком температуры.
Предлагаемая система предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов (по фиг.3) работает следующим образом.
Одна или несколько секций нагревательного кабеля встраивается в одну или несколько поверхностей, образующих помещение, где установлена указанная система. Она соединена с CLU1, который, в свою очередь, соединен с IDU. Датчик температуры установлен в непосредственной близости от секции нагревательного кабеля и соединен с SDU. SDU, в свою очередь, соединен с IDU. UV облучатель соединен с CLU2, который, в свою очередь, соединен с IDU. Вытяжной вентилятор соединен с CLU3, который, в свою очередь, соединен с IDU. Электромагнитный замок соединен с CLU4, который, в свою очередь, соединен с IDU. Устройство световой сигнализации соединено с CLU5, который, в свою очередь, соединен с IDU. Устройство звуковой сигнализации соединено с CLU6, который, в свою очередь, соединен с IDU. Ко всем модулям из состава CDU подведена электрическая сеть.
В IDU устанавливаются и запоминаются временные интервалы T1, T2, T3, T4, T5, T6 и значение температуры t. В соответствие с абсолютным значением начала временного интервала T1, начинается запуск цикла работы системы согласно изобретению. Временной интервал T1 работы секции нагревательного кабеля обеспечивает нагрев указанных поверхностей до значения температуры t, и ее стабилизацию в течение времени, достаточного для испарения воды с указанных поверхностей и удаление воды из толщи материалов с глубины до 50 мм. CLU1 получает от IDU команду на включение/выключение нагрузки в соответствие с временным интервалом T1. С момента начала интенсивного испарения воды, т.е. при достижении температуры поверхностей значения t, начинает свой отсчет временной интервал T2 работы UV облучателей. Продолжительность временного интервала T2 зависит от мощности используемых UV облучателей и объема облучаемого помещения. CLU2 получает от IDU команду на включение/выключение нагрузки в соответствие с временным интервалом T2. Начало отсчета временного интервала T3 работы вытяжного вентилятора должно совпадать с началом цикла работы системы, а окончание - с временем возврата температуры t к исходному (перед началом нагрева) значению, но не ниже 30°C. CLU3 получает от IDU команду на включение/выключение нагрузки в соответствие с временным интервалом T3. Начало отсчета временного интервала T4 работы электромагнитного замка должно совпадать с началом цикла работы системы, а окончание - с окончанием временного интервала T2. CLU4 получает от IDU команду на включение/выключение электромагнитного замка в соответствие с временным интервалом T4. Начало отсчета временного интервала T5 работы устройства световой сигнализации совпадает с началом цикла работы системы, а окончание - с окончанием временного интервала T3. CLU5 получает от IDU команду на включение/выключение нагрузки в соответствие с временным интервалом T5. Начало отсчета временного интервала T6 работы устройства звуковой сигнализации совпадает либо с началом, либо с окончанием самого продолжительного временного интервала из T1, T2, T3, T4, T5, а его продолжительность ограничена целесообразностью использования звуковой сигнализации. CLU6 получает от IDU команду на включение/выключение нагрузки в соответствие с временным интервалом T6. Окончание самого продолжительного временного интервала из T1, T2, T3, T4, T5, T6 является окончанием цикла работы системы. Следующий цикл работы системы может быть начат сразу после окончания предыдущего цикла. Установки временных интервалов T1, T2, T3, T4, T5, T6 и значение температуры t сохраняются в памяти IDU.
Таким образом, предлагаемая система в автоматическом режиме эффективно решает задачу по предотвращению образования колоний споровых форм микроорганизмов на поверхностях, образующих влажное помещение, и на глубине до 50 мм в приповерхностном слое внутри конструкций.