BR102021003423B1 - INDOOR AIR PURIFIER WITH CONTROLLED OUTDOOR AIR INLET, ULTRAVIOLET IRRADIATION OF THE HEPA FILTER AND AIR DIFFERENT WITH PLANNED STRATIFIED FLOW - Google Patents
INDOOR AIR PURIFIER WITH CONTROLLED OUTDOOR AIR INLET, ULTRAVIOLET IRRADIATION OF THE HEPA FILTER AND AIR DIFFERENT WITH PLANNED STRATIFIED FLOW Download PDFInfo
- Publication number
- BR102021003423B1 BR102021003423B1 BR102021003423-8A BR102021003423A BR102021003423B1 BR 102021003423 B1 BR102021003423 B1 BR 102021003423B1 BR 102021003423 A BR102021003423 A BR 102021003423A BR 102021003423 B1 BR102021003423 B1 BR 102021003423B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- air
- planned
- diffuser
- flow
- ultraviolet irradiation
- Prior art date
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 8
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- -1 PM10 Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 9
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 7
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 5
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 5
- 230000036541 health Effects 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 4
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 208000006545 Chronic Obstructive Pulmonary Disease Diseases 0.000 description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000034994 death Effects 0.000 description 2
- 231100000517 death Toxicity 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 2
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 208000031225 myocardial ischemia Diseases 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010057190 Respiratory tract infections Diseases 0.000 description 1
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005183 environmental health Effects 0.000 description 1
- 230000008821 health effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 208000023516 stroke disease Diseases 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
- A61L9/18—Radiation
- A61L9/20—Ultraviolet radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D36/00—Filter circuits or combinations of filters with other separating devices
- B01D36/02—Combinations of filters of different kinds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F7/00—Ventilation
- F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
- F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
Abstract
PURIFICADOR DE AR INTERNO COM ENTRADA CONTROLADA DE AR EXTERNO, IRRADIAÇÃO ULTRAVIOLETA DO FILTRO HEPA E DIFUSOR DE AR COM FLUXO ESTRATIFICADO PLANEJADO. Possui entrada de ar externo (18) que adentra o aparelho através de um damper (9) misturando-se ao ar interno recirculado para a necessária renovação, fluxo de ar esse submetido a quatro estágios de filtragem cujos filtros (4, 5, 7, 13) estão devidamente localizados na câmara inferior (3, 6) e câmara superior (14). A câmara central (10) acomoda as lâmpadas ultravioleta (12) que irradiam continuamente a superfície inferior do filtro HEPA H14 (13), além de acomodar também um ventilador (11) de alta performance e o painel de comando (16). O ar purificado é distribuído por um difusor (19) que proporciona um fluxo estratificado e planejado.INTERNAL AIR PURIFIER WITH CONTROLLED ENTRY OF EXTERNAL AIR, HEPA FILTER ULTRAVIOLET IRRADIATION AND AIR DIFFUSER WITH PLANNED STRATIFIED FLOW. It has an external air inlet (18) that enters the device through a damper (9) mixing with the recirculated internal air for the necessary renewal, this air flow subjected to four filtering stages whose filters (4, 5, 7, 13) are properly located in the lower chamber (3, 6) and upper chamber (14). The central chamber (10) accommodates the ultraviolet lamps (12) that continuously radiate the lower surface of the HEPA H14 filter (13), in addition to also accommodating a high-performance fan (11) and the control panel (16). The purified air is distributed through a diffuser (19) which provides a stratified and planned flow.
Description
[001] A presente patente de Invenção trata de um purificador de ar para ambientes internos cujo diferencial é oferecer uma adição de ar externo à recirculação do ar interno de maneira controlada, onde o ar recirculado assim diluído, passa por vários estágios de filtragem incluindo um filtro absoluto HEPA que retém partículas de dimensões de até bactérias e vírus, filtro HEPA esse que é irradiado desde a câmara central por lâmpada ultravioleta de espectro UV-C, de forma que o ar recirculado no ambiente interno através de um difusor cujo desenho proporciona um fluxo estratificado planejado, tem a carga de poluentes orgânicos e inorgânicos significativamente reduzida.[001] The present invention patent deals with an air purifier for indoor environments whose differential is to offer an addition of external air to the recirculation of the internal air in a controlled manner, where the recirculated air thus diluted, passes through several stages of filtration including a absolute HEPA filter that retains particles of sizes up to bacteria and viruses, a HEPA filter that is irradiated from the central chamber by an ultraviolet lamp of the UV-C spectrum, so that the air recirculated in the internal environment through a diffuser whose design provides a planned stratified flow, the load of organic and inorganic pollutants is significantly reduced.
[002] A invenção em questão é utilizada em ambientes internos para ocupação humana, em aplicações não residenciais onde haja risco de contaminação do ar interno (Indoor Air) por poluentes orgânicos como fungos, bactérias e vírus, e inorgânicos como particulado fino e gases, especialmente em ambientes sem ventilação natural e/ou climatizados por aparelhos do tipo “split” com baixa ou nenhuma renovação de ar interno com ar externo.[002] The invention in question is used in indoor environments for human occupation, in non-residential applications where there is a risk of contamination of indoor air (Indoor Air) by organic pollutants such as fungi, bacteria and viruses, and inorganic pollutants such as fine particulate matter and gases, especially in environments without natural ventilation and/or climatized by “split” type devices with little or no exchange of internal air with external air.
[003] Inúmeras referências técnicas atribuem grande importância ao papel da filtragem na manutenção da qualidade do ar interno dos ambientes ocupados. IAQ é um termo inglês que significa “Indoor Air Quality”, é internacionalmente conhecido e tem sido assunto de crescente interesse da opinião pública e dos órgãos normatizadores e reguladores (ASHRAE: “Position Document on Filtration and Air Cleaning”). Doenças transmissíveis por partículas em suspensão no ar indoor como aerossóis contaminados por vírus e bactérias têm afetado o mundo em consequência de epidemias e pandemias, com impactos sociais cada vez mais graves do ponto de vista da saúde, da produtividade e da economia como um todo. Procedimentos de Ventilação e Filtragem adequada podem eliminar ou reduzir em muito os riscos de contaminação deste tipo (ASHRAE: “Documento de Posição da ASHRAE sobre Aerossóis Infecciosos”).[003] Numerous technical references attribute great importance to the role of filtration in maintaining indoor air quality in occupied environments. IAQ is an English term that means “Indoor Air Quality”, it is internationally known and has been a subject of growing interest from public opinion and standard and regulatory bodies (ASHRAE: “Position Document on Filtration and Air Cleaning”). Diseases transmissible by particles suspended in indoor air, such as aerosols contaminated by viruses and bacteria, have affected the world as a result of epidemics and pandemics, with increasingly serious social impacts from the point of view of health, productivity and the economy as a whole. Proper Ventilation and Filtration procedures can eliminate or greatly reduce the risks of contamination of this type (ASHRAE: “ASHRAE Position Paper on Infectious Aerosols”).
[004] Recentes trabalhos científicos e publicações atribuem significativa eficácia na melhoria da qualidade do ar interno (Indoor Air) devido ao uso de purificadores de ar, como por exemplo “Enhancing Indoor Air Quality - The Air Filter Advantage, Vannan Kandi Vijayan et.al., 2015” (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4587002/ ) onde o abstract traz a seguinte informação:[004] Recent scientific works and publications attribute significant effectiveness in improving indoor air quality (Indoor Air) due to the use of air purifiers, such as “Enhancing Indoor Air Quality - The Air Filter Advantage, Vannan Kandi Vijayan et.al ., 2015” (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4587002/ ) where the abstract contains the following information:
[005] “A poluição do ar se tornou o maior risco para a saúde ambiental do mundo, associada a cerca de 7 milhões de mortes em 2012, de acordo com um relatório recente da OMS - Organização Mundial da Saúde (Health Effects Institute. 2019. State of Global Air 2019). Os novos dados revelam ainda uma ligação mais forte entre a exposição à poluição do ar interno e externo e doenças cardiovasculares, como derrames e doenças cardíacas isquêmicas, bem como entre poluição do ar e câncer. O papel da poluição do ar no desenvolvimento de doenças respiratórias, incluindo infecções respiratórias agudas e doenças pulmonares obstrutivas crônicas, é bem conhecido. Embora a poluição interna e externa afete a saúde, as estatísticas recentes sobre o impacto dos poluentes internos domésticos (HAP) são alarmantes. O folheto informativo da OMS sobre HAP e saúde afirma que 3,8 milhões de mortes prematuras anualmente - incluindo acidente vascular cerebral, doença cardíaca isquêmica, doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e câncer de pulmão são atribuídos à exposição à poluição do ar doméstico. O uso de purificadores de ar e filtros é uma das estratégias sugeridas para melhorar a qualidade do ar interno.”[005] “Air pollution has become the biggest environmental health risk in the world, associated with about 7 million deaths in 2012, according to a recent report by WHO - World Health Organization (Health Effects Institute. 2019 . State of Global Air 2019). The new data further reveal a stronger link between exposure to indoor and outdoor air pollution and cardiovascular disease, such as stroke and ischemic heart disease, as well as between air pollution and cancer. The role of air pollution in the development of respiratory diseases, including acute respiratory infections and chronic obstructive pulmonary disease, is well known. While both indoor and outdoor pollution affect health, recent statistics on the impact of domestic indoor pollutants (HAP) are alarming. The WHO fact sheet on PAH and health states that 3.8 million premature deaths annually - including stroke, ischemic heart disease, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and lung cancer - are attributed to exposure to household air pollution. The use of air purifiers and filters is one of the suggested strategies to improve indoor air quality.”
[006] Segundo a texto da ASHRAE “62.1 - 2019: 6.1 Geral - O procedimento de taxa de ventilação, o procedimento de IAQ, o procedimento de ventilação natural, ou uma combinação dos mesmos deve ser usada para atender aos requisitos desta seção. Além do que, além do mais, os requisitos para ventilação de exaustão na Seção 6.5 devem ser atendidos, independentemente do método usado para determinar as taxas mínimas de fluxo de ar externo. Nota informativa: embora o fluxo de ar de admissão seja determinado usando cada uma dessas abordagens possam diferir significativamente devido a critérios de projeto, qualquer uma dessas abordagens é uma base válida para o projeto.”[006] According to ASHRAE text “62.1 - 2019: 6.1 General - The ventilation rate procedure, the IAQ procedure, the natural ventilation procedure, or a combination thereof must be used to meet the requirements of this section. In addition, the requirements for exhaust ventilation in Section 6.5 must be met, regardless of the method used to determine minimum outdoor airflow rates. Informational Note: Although the intake airflow determined using each of these approaches may differ significantly due to design criteria, any one of these approaches is a valid basis for design.”
[007] Ainda segundo a ASHRAE em seu item “6.2.1.2.1 Stratified Air Distribution Systems” (Sistema estratificado de distribuição do ar) especifica o critério de adoção de sistemas estratificados que, por analogia, aplicar-se-ia a qualquer Purificador de Ar autônomo. Diz a norma: “6.2.1.2.1 - Sistema Estratificado de Distribuição de Ar. Um Sistema estratificado de distribuição de ar deve ser concebido conforme as subseções a seguir, ou a eficiência de distribuição em cada zona (Ez) deve ser determinada de acordo com o Apêndice C desta normativa.”[007] Also according to ASHRAE in its item "6.2.1.2.1 Stratified Air Distribution Systems" specifies the criterion for adopting stratified systems that, by analogy, would apply to any Purifier of Autonomous Air. The standard states: “6.2.1.2.1 - Stratified Air Distribution System. A stratified air distribution system must be designed in accordance with the following subsections, or the distribution efficiency in each zone (Ez) must be determined in accordance with Appendix C of this standard.”
[008] O apêndice “C” citado neste trecho da normativa, prevê o uso de CFD (Computational Fluid Dynamics) para determinação da efetiva distribuição de ar purificado.[008] Appendix “C” cited in this section of the regulation provides for the use of CFD (Computational Fluid Dynamics) to determine the effective distribution of purified air.
[009] A norma brasileira NBR-16401-3 “Instalações de ar-condicionado - Sistemas centrais e unitários Parte 3:[009] The Brazilian standard NBR-16401-3 “Air conditioning installations - Central and unitary systems Part 3:
[010] Qualidade do ar interior” em seu item “5. Ventilação” bem como a normativa internacionalmente conhecida ASHRAE “American Society of Heating, Refrigerating and AirConditioning Engineers” 62.1-2019 “Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality” item “6.1 - General”, definem claramente a obrigatoriedade de certas taxas de renovação de ar para cada tipo de ambiente interno, para manutenção de uma qualidade de ar interno (Indoor Air) aceitável.[010] Indoor air quality” in item “5. Ventilation” as well as the internationally known standard ASHRAE “American Society of Heating, Refrigerating and AirConditioning Engineers” 62.1-2019 “Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality” item “6.1 - General”, clearly define the obligation of certain air renewal rates for each type of indoor environment, to maintain an acceptable indoor air quality.
[011] Por sua vez a ABNT NBR 16401-3 diz: Esta parte da ABNT NBR 16401 estipula a vazão mínima de ar exterior de qualidade aceitável a ser suprida pelo sistema para promover a renovação do ar interior e manter a concentração dos poluentes no ar em nível aceitável. As vazões estipuladas são dimensionadas considerando os poluentes biológicos, físicos e químicos esperados nas condições normais de utilização e de ocupação dos locais. As vazões de ar de ventilação estipuladas nesta parte da ABNT NBR 16401 independem da capacidade ou do tipo de instalação.”[011] In turn, ABNT NBR 16401-3 says: This part of ABNT NBR 16401 stipulates the minimum flow of outdoor air of acceptable quality to be supplied by the system to promote indoor air renewal and maintain the concentration of pollutants in the air at an acceptable level. The stipulated flows are dimensioned considering the expected biological, physical and chemical pollutants under normal conditions of use and occupation of the sites. The ventilation air flows stipulated in this part of ABNT NBR 16401 are independent of the capacity or type of installation.”
[012] Neste contexto, com as limitações acima, novas tecnologias de purificadores de ar que venham atender às normas pertinentes são bem-vindas no segmento em questão. ESTADO DA TÉCNICA[012] In this context, with the above limitations, new air purifier technologies that meet the relevant standards are welcome in the segment in question. STATE OF THE TECHNIQUE
[013] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de purificadores de ar, como o PI 9804537-7 intitulado “FILTRO, ESTERILIZADOR E IONIZADOR DE AR” - em que apenas um elemento conjuga as funções de filtrar, esterilizar e ionizar o ar, proporcionando uma purificação do ar, tornando o mesmo mais agradável, O dito filtro esterilizador e ionizador de ar é constituído por várias partes: filtro de ar, ventilador para efetuar a circulação do ar, câmara de radiação ou luz ultravioleta para esterilização do ar, ionizador do ar. O formato do aparelho pode ser de maneira a comportar as suas partes em sequência, como mostrado na figura, ou as partes serem concêntricas onde o filtro envolve a câmara de radiação ou luz ultravioleta.[013] The current state of the art anticipates some air purifier documents, such as PI 9804537-7 entitled "AIR FILTER, STERILIZER AND IONIZER" - in which only one element combines the functions of filtering, sterilizing and ionizing the air, providing air purification, making it more pleasant, Said air sterilizing and ionizing filter is made up of several parts: air filter, fan to effect air circulation, radiation chamber or ultraviolet light for air sterilization, ionizer donate. The format of the device can be in such a way as to have its parts in sequence, as shown in the figure, or the parts are concentric where the filter surrounds the radiation or ultraviolet light chamber.
[014] No purificador descrito pelo documento acima, além de não haver renovação pela adição de ar externo, a câmara ultravioleta tem a fictícia função de esterilizar o fluxo de ar passante. Segundo estudos, uma exposição tão rápida não pode eliminar contaminantes biológicos do ar interior recirculado. Conforme o trabalho de Paul J. Meechan e Christina Wilson - “Use of Ultraviolet Lights in Biological Safety Cabinets: A Contrarian View” - uma exposição mínima de 30.000μJ/cm2 por, no mínimo, 12,5 minutos é necessária para que uma efetiva eliminação de microrganismos seja alcançada. Do texto: “Mesmo na mínima irradiância aceitável em um gabinete de biossegurança de 40 W / cm2 (Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA et al.,2000), leva-se 12,5 minutos para chegar a 30.000 μJ/cm2 (1 W = 1 J / seg), que foi listado como germicida para esporo formando organismos por um fabricante de UV (www.uvp.com/pdf/ab- 115.pdf).”[014] In the purifier described by the document above, in addition to not being renewed by adding external air, the ultraviolet chamber has the fictitious function of sterilizing the passing air flow. According to studies, such rapid exposure cannot eliminate biological contaminants from recirculated indoor air. According to the work by Paul J. Meechan and Christina Wilson - “Use of Ultraviolet Lights in Biological Safety Cabinets: A Contrarian View” - a minimum exposure of 30,000μJ/cm2 for at least 12.5 minutes is necessary for an effective elimination of microorganisms is achieved. From the text: “Even at the lowest acceptable irradiance in a biosafety cabinet of 40 W/cm2 (US Department of Health and Human Services et al., 2000), it takes 12.5 minutes to reach 30,000 μJ/cm2 ( 1 W = 1 J/sec), which has been listed as germicidal for spore forming organisms by a UV manufacturer (www.uvp.com/pdf/ab-115.pdf).”
[015] O documento de patente DE 60304015 intitulado “Device for air purification” - um aparelho de purificação de ar inclui uma unidade de sopro e uma unidade de filtragem que são facilmente removidas e instaladas em um gabinete, permitindo que o aparelho de purificação de ar seja facilmente limpo. O gabinete é fornecido com um painel superior e é aberto em uma parte inferior, sendo o ar extravasado por saídas. Uma caixa de ventilador é instalada no gabinete passível de ser removida na direção horizontal. Uma caixa de filtro é instalada sob a caixa do ventilador e é igualmente retirada do gabinete na direção horizontal.[015] Patent document DE 60304015 entitled "Device for air purification" - an air purification device includes a blowing unit and a filtering unit that are easily removed and installed in a cabinet, allowing the air purification device to be air is easily cleaned. The cabinet is provided with a top panel and is open at the bottom, with air vents venting. A fan box is installed in the cabinet that can be removed in the horizontal direction. A filter box is installed under the fan box and is likewise pulled out of the cabinet in a horizontal direction.
[016] O aparelho do documento acima não possui renovação do ar recirculado com o ar externo, além do que as saídas de ar laterais não oferecem um fluxo estratificado planejado como requer a normatização aplicável e a boa técnica.[016] The device in the document above does not have recirculated air renewed with the outside air, in addition to the side air outlets not offering a planned stratified flow as required by applicable regulations and good technique.
[017] É objetivo da presente invenção propor um purificador de ar cuja recirculação do ar interno seja complementada pela entrada de ar externo, condição mandatória para a manutenção de uma boa qualidade do ar interno segundo a normatização aplicável;[017] It is the objective of the present invention to propose an air purifier whose recirculation of internal air is complemented by the entrance of external air, a mandatory condition for maintaining good quality of internal air according to the applicable regulations;
[018] É objetivo da presente invenção propor um purificador de ar interno em que o gerenciamento e controle da entrada de ar externo se dê baseado no monitoramento contínuo, via sensor de qualidade do ar, de forma a não ultrapassar limites mínimos e máximos de temperatura e umidade configuráveis nos ambientes internos climatizados;[018] It is the objective of the present invention to propose an internal air purifier in which the management and control of the external air intake is based on continuous monitoring, via an air quality sensor, in order not to exceed minimum and maximum temperature limits and humidity configurable in climate-controlled indoor environments;
[019] É objetivo da presente invenção propor um purificador de ar equipado com lâmpadas UV-C posicionadas logo abaixo da superfície de entrada do filtro HEPA, irradiando-a direta e continuamente, de modo que de fato haja impacto no controle da contaminação por microrganismos e se supere a impossível tarefa de esterilização do ar num tempo de exposição tão curto de passagem do fluxo;[019] It is the objective of the present invention to propose an air purifier equipped with UV-C lamps positioned just below the inlet surface of the HEPA filter, irradiating it directly and continuously, so that in fact there is an impact on the control of contamination by microorganisms and overcome the impossible task of air sterilization in such a short exposure time of flow passage;
[020] É objetivo da presente invenção propor um purificador de ar interno cujo difusor desenvolvido mediante estudo CFD - Computational Fluid Dinamics (Modelagem Computacional de Dinâmica de Fluidos) garanta cobertura efetiva da área de alcance do fluxo de ar purificado e também reduza a necessidade de captação do ar externo que seria exigido pelo critério de dimensionamento pelo simples “número de trocas por hora”, minimizando o impacto na carga de refrigeração de ambientes climatizados, permitindo assim significativa economia de energia;[020] It is the objective of the present invention to propose an indoor air purifier whose diffuser developed through a CFD study - Computational Fluid Dynamics (Computational Fluid Dynamics Modeling) guarantees effective coverage of the area of reach of the purified air flow and also reduces the need for capture of external air that would be required by the dimensioning criterion by the simple “number of exchanges per hour”, minimizing the impact on the cooling load of air-conditioned environments, thus allowing significant energy savings;
[021] É objetivo da presente invenção propor um purificador de ar interno com construção modular que permite o agrupamento de módulos para atendimento demandas de vazões de ar maiores ou a distribuição de unidades comandadas no conceito “master-slave” em ambientes de maiores dimensões.[021] The objective of the present invention is to propose an internal air purifier with a modular construction that allows the grouping of modules to meet the demands of higher air flows or the distribution of units controlled in the “master-slave” concept in larger environments.
[022] A invenção trata de um purificador modular para ambientes internos (Indoor Air) que compreende quatro estágios de filtragem representados por um pré-filtro G4, filtro de Carvão Ativado tipo manta impregnada, filtro fino F9 e o último estágio um filtro HEPA H14 com propriedades de retenção até de microrganismos como bactérias e vírus. Um ventilador incorporado de alta eficiência provê a pressão necessária para que se atinja a vazão nominal de recirculação, mesmo com os filtros saturados ao final da vida útil. Uma Válvula Borboleta (damper) atuada por servo motor de passo posicionada na parte posterior do “plenum” inferior de entrada de ar, permite a adição controlada de ar externo mediante um sistema de gerenciamento e controle baseado no monitoramento contínuo, via sensor de qualidade do ar, do nível de poluição interna e da variação admissível da temperatura e umidade conforme parametrização caso-a-caso. Portanto, o ar entrante constituído de uma mistura de ar interno recirculado e ar externo de renovação, ao passar pelos quatro estágios de filtragem é devidamente purificado antes de ventilar o ambiente. Uma lâmpada UV-C posicionada na câmara central do equipamento irradia continuamente a superfície inferior de entrada de ar do filtro HEPA H14 com a única função de a esterilizar e reduzir a carga de microrganismos retidos na superfície de impacto deste filtro e ainda manter esterilizada a câmara central onde se encontram a maioria dos componentes elétricos e eletrônicos do esterilizador, além de ser o local de acesso mais frequente do pessoal de manutenção. Um difusor desenvolvido através de estudo CFD (Computational Fluid Dynamics) fornece um fluxo de ar estratificado planejado de modo a atender aos requisitos das normas já comentadas em substituição ao critério de dimensionamento pelo simples “número de trocas de ar por hora” que exigiria equipamentos muito maiores e menos eficientes energeticamente.[022] The invention deals with a modular purifier for indoor environments (Indoor Air) comprising four filtration stages represented by a G4 pre-filter, impregnated blanket-type Activated Carbon filter, F9 fine filter and the last stage a HEPA H14 filter with retention properties even of microorganisms such as bacteria and viruses. A built-in high-efficiency fan provides the necessary pressure to reach the nominal recirculation flow, even with the filters saturated at the end of their useful life. A Butterfly Valve (damper) actuated by a stepper servo motor positioned at the back of the lower air inlet plenum, allows the controlled addition of external air through a management and control system based on continuous monitoring, via the air quality sensor. air, the level of indoor pollution and the permissible variation in temperature and humidity according to parameterization on a case-by-case basis. Therefore, the incoming air, consisting of a mixture of internal recirculated air and external renewal air, passes through the four filtering stages and is duly purified before ventilating the environment. A UV-C lamp positioned in the central chamber of the equipment continuously irradiates the lower air inlet surface of the HEPA H14 filter with the sole function of sterilizing it and reducing the load of microorganisms retained on the impact surface of this filter and still keeping the chamber sterilized central location where most of the electrical and electronic components of the sterilizer are located, in addition to being the most frequent access point for maintenance personnel. A diffuser developed through a CFD (Computational Fluid Dynamics) study provides a stratified air flow planned in order to meet the requirements of the already mentioned standards, replacing the sizing criterion by the simple “number of air changes per hour” that would require very expensive equipment. larger and less energy efficient.
[023] A invenção será, a seguir, descrita em sua forma de realização, sendo que, para melhor entendimento, referências serão feitas aos desenhos anexos, nos quais estão representados: FIGURA 1: Vista frontal em perspectiva do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 2: Vista posterior em perspectiva do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 3: Vista em perspectiva explodida do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 4: Vista em perspectiva explodida dos principais componentes do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 5: Vista lateral do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 6: Vista frontal do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 7: Vista lateral em corte do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 8: Vista anterior em corte do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 9: Detalhe do mecanismo de entrada de ar externo do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 10: Detalhe da aplicação da lâmpada UV-C na superfície de entrada do filtro HEPA do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 11: Vista em perspectiva do difusor de ar de fluxo estratificado e planejado do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 12: Vista frontal do difusor de ar de fluxo estratificado e planejado do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 13: Corte A-A do difusor pleno de 180° de ar de fluxo estratificado e planejado do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 14: Corte A-A do difusor colimado de 135° de ar de fluxo estratificado e planejado do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 15: Corte A-A do difusor colimado de 90° de ar de fluxo estratificado e planejado do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 16: Vista lateral das linhas de corrente indicando velocidade (m/s) do fluxo de ar proporcionado pelo difusor do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 17: Vista superior tridimensional das linhas de corrente indicando velocidade (m/s) do fluxo de ar proporcionado pelo difusor do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 18: Campo de velocidades das linhas de corrente do fluxo de ar proporcionado pelo difusor do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 19: Esquemático do conceito modular tipo “master-slave” do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado; FIGURA 20: Fluxograma do gerenciamento e controle da entrada de ar externo do purificador de ar interno com entrada controlada de ar externo, irradiação ultravioleta do filtro HEPA e difusor de ar com fluxo estratificado planejado.[023] The invention will be described below in its embodiment, and, for a better understanding, references will be made to the attached drawings, in which they are represented: FIGURE 1: Perspective front view of the internal air purifier with inlet controlled external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 2: Rear perspective view of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 3: Exploded perspective view of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 4: Exploded perspective view of the main components of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 5: Side view of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 6: Front view of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 7: Side sectional view of the internal air purifier with controlled entrance of external air, ultraviolet irradiation of the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 8: Anterior cutaway view of the internal air purifier with controlled entrance of external air, ultraviolet irradiation of the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 9: Detail of the external air inlet mechanism of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 10: Detail of the application of the UV-C lamp on the inlet surface of the HEPA filter of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation of the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 11: Perspective view of the planned stratified flow air diffuser of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 12: Front view of the air diffuser with planned stratified flow of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation of the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 13: Section A-A of the full 180° air diffuser with planned stratified flow of the internal air purifier with controlled intake of external air, ultraviolet irradiation of the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 14: A-A section of the 135° collimated stratified flow air diffuser of the internal air purifier with controlled inlet of external air, ultraviolet irradiation of the HEPA filter and air diffuser with stratified flow planned; FIGURE 15: A-A section of the 90° collimated stratified flow air diffuser of the indoor air purifier with controlled inlet of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with stratified flow planned; FIGURE 16: Side view of the streamlines indicating the velocity (m/s) of the air flow provided by the diffuser of the internal air purifier with controlled entrance of external air, ultraviolet irradiation of the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 17: Three-dimensional top view of the streamlines indicating the speed (m/s) of the air flow provided by the diffuser of the internal air purifier with controlled entrance of external air, ultraviolet irradiation of the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 18: Velocity field of the air flow streamlines provided by the internal air purifier diffuser with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 19: Schematic of the “master-slave” modular concept of the internal air purifier with controlled entry of external air, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow; FIGURE 20: Flowchart of management and control of the external air intake of the internal air purifier with controlled external air intake, ultraviolet irradiation from the HEPA filter and air diffuser with planned stratified flow.
[024] “PURIFICADOR DE AR INTERNO COM ENTRADA CONTROLADA DE AR EXTERNO, IRRADIAÇÃO ULTRAVIOLETA DO FILTRO HEPA E DIFUSOR DE AR COM FLUXO ESTRATIFICADO PLANEJADO”, possui entrada de ar externo (18) que adentra o aparelho através de um damper (9) misturando-se ao ar interno recirculado, fluxo de ar esse submetido a quatro estágios de filtragem cujos filtros (4, 5, 7, 13) estão devidamente localizados na câmara inferior (3, 6) e câmara superior (14). A câmara central (10) acomoda as lâmpadas ultravioleta (12) que irradiam continuamente a superfície inferior do filtro HEPA H14 (13) ao mesmo tempo que impede a exposição de pessoas a seus perigosos efeitos e protege o bulbo das referidas lâmpadas UV-C (12) das sujidades que poderiam se acumular e comprometer seu desempenho germicida, além de acomodar também um ventilador (11) de alta performance e o painel de comando (16). O ar purificado é distribuído por um difusor (19) que proporciona um fluxo de ar estratificado e planejado.[024] "INTERNAL AIR PURIFIER WITH CONTROLLED EXTERNAL AIR ENTRY, HEPA FILTER ULTRAVIOLET IRRADIATION AND AIR DIFFUSER WITH PLANNED STRATIFIED FLOW", has an external air inlet (18) that enters the device through a damper (9) mixing It is connected to recirculated internal air, an air flow submitted to four filtering stages whose filters (4, 5, 7, 13) are duly located in the lower chamber (3, 6) and upper chamber (14). The central chamber (10) accommodates the ultraviolet lamps (12) that continuously radiate the lower surface of the HEPA H14 filter (13) while preventing the exposure of people to its dangerous effects and protecting the bulb of said UV-C lamps ( 12) from dirt that could accumulate and compromise its germicidal performance, in addition to also accommodating a high-performance fan (11) and the control panel (16). The purified air is distributed through a diffuser (19) which provides a stratified and planned air flow.
[025] Mais particularmente, a invenção trata de um purificador de ar (1), ilustrado das figuras 1 a 10, para uso em ambientes internos, montado em um gabinete de orientação vertical e conceito modular, acessado por portas frontais (P) sendo que o dito gabinete de construção modular (2) é passível de montagem múltipla e comando tipo “masterslave” estando dividido em câmara inferior (3) que recepciona o pré-filtro G4 (4) e o filtro absorvente de carvão ativado para retenção de gases e odores (5), câmara inferior (3) essa sobreposta por uma câmara (6) que recepciona o filtro para partículas finas F9 (7) e onde se dá a entrada do ar interno recirculado pelas reentrâncias perimetrais do plenum de entrada (8) acrescido do ar externo que adentra por tubulação (não demonstrada) até o damper (9) posterior atuado por motor de passo. Na câmara central (10) está localizado o ventilador (11) com potência suficiente para atingir a vazão nominal de recirculação e de entrada de ar externo, além das lâmpadas UV-C (12), logo abaixo e irradiando continuamente a superfície inferior de entrada do ar no filtro Hepa H14 (13) localizado na câmara superior (14) esterilizando-a, assim como a própria câmara central (10) onde se encontram a maioria dos componentes elétricos e eletrônicos do purificador de ar (1) e onde o pessoal de manutenção mais frequentemente acessa. Um conjunto composto de chaves de acionamento, botão de emergência (15), sensores de automação e painel de comando (16), completam a composição básica do gabinete modular (2). A válvula borboleta automática posterior denominada damper (9) de entrada de ar externo atua com base no monitoramento contínuo, via sensor de qualidade do ar (17), do nível de poluição interna e na variação admissível da temperatura e umidade conforme parametrização caso-a-caso, tudo comandado pelo painel de comando (16) equipado com os circuitos de potência e comando e contando com uma CPU - Unidade Central de Processamento - e uma Interface Homem Máquina - IHM (17). O ar externo é admitido via tubulação (não demonstrada) de captação conectada a uma câmara de entrada (18) equipada com um dosador, ou seja, o damper (9) atuado de entrada de ar externo, sendo então filtrado por todos os estágios de filtragem antes de ser distribuído no ambiente interno. A taxa de diluição de ar externo no ar recirculado, varia conforme a perda de carga da tubulação de entrada que tem seu comprimento limitado. Essa mistura de ar externo no fluxo de recirculação permite que substâncias não passiveis de filtragem como o CO2 por exemplo, seja diluído até que concentrações admissíveis sejam atingidas e a admissão de ar externo interrompida automaticamente. Assume-se neste caso que as aberturas existentes nos ambientes permitam a renovação do ar interno pela pressão positivas exercida pelo ventilador (11) do purificador de ar (1), posicionado na câmara central (10), que opera num ponto próprio da curva característica, provendo a vazão e pressão constantes necessárias à operação nas condições previstas, comandados pela função PID - Proportional Integral Derivative - de um inversor de frequência ou de sua própria placa inversora, dependendo do modelo adotado. As lâmpadas UV-C (12) fixadas em soquete próprio na câmara central (10) estão numa posição de fluxo de ar limpo, abrigada do acesso de pessoas, o que evita ao mesmo tempo, perda de eficiência ocasionada por poeira depositada no bulbo das lâmpadas UV-C (12), emissão de ozônio no ambiente e risco à segurança pessoal pelo contato visual direto. Nesta proposta é possível reduzir a contaminação por microrganismos do elemento filtrante principal, ou seja, do filtro HEPA H14 (13) e dos componentes internos da unidade, inclusive após operações de manutenção. Um difusor (19), ilustrado das figuras 11 a 15, de seção tronco-trapezoidal e orifícios cônicos oblongos com desenho específico, em todo seu perímetro, desenvolvido utilizando Computational Fluid Dynamics (CFD), com tampa superior de fechamento em aço, promove um fluxo de ar estratificado e planejado (desenhos consecutivos à Figura 11). Um dos parâmetros utilizado no desenvolvimento da invenção, é o padrão de fluxo de ar teórico definido no estudo computacional CFD. Esse critério previsto nas Normas Aplicáveis (ASHRAE 6.2.1.2.1, 6.2.1.2.2 e Appendix C) permite que se utilize um volume de ar externo de ventilação muito menor com resultados equivalentes ou ainda melhores em termos de descontaminação do ar interno quando comparado ao critério de dimensionamento pelo simples “número de trocas de ar por hora”. Permite ainda, e por esse motivo, uma significativa economia de energia de climatização. O difusor (19) possibilita aumentar o alcance do fluxo de ar purificado e ainda colimar a saída de ar em ângulos de 180°, 135° e 90° otimizando ainda mais a distribuição do ar nas zonas de interesse, ou seja, zona de respiração dos ocupantes. Um painel (16) de alimentação e controle, instalado na parte interna da porta da câmara central (10), recebe as informações de sensores distribuídos pelo purificador, sendo comandado por uma CPU e um IHM Touch Screen (17), além de conter todos os componentes elétricos e eletrônicos necessários à operação, permitindo que se construam purificadores de ar (1) com até quatro módulos (2) integrados fisicamente ou distribuídos num conceito “master-slave”, comandados por um único painel (16).[025] More particularly, the invention deals with an air purifier (1), illustrated in figures 1 to 10, for use in indoor environments, mounted in a cabinet with vertical orientation and modular concept, accessed by front doors (P) being that said modular construction cabinet (2) is capable of multiple assembly and "masterslave" type control, being divided into a lower chamber (3) that receives the G4 pre-filter (4) and the activated carbon absorbent filter for gas retention and odors (5), lower chamber (3) overlapped by a chamber (6) which receives the filter for fine particles F9 (7) and where the recirculated internal air enters through the perimeter recesses of the inlet plenum (8) plus external air that enters through a pipe (not shown) to the rear damper (9) actuated by a stepper motor. In the central chamber (10) is located the fan (11) with sufficient power to reach the nominal recirculation and external air inlet flow, in addition to the UV-C lamps (12), just below and continuously radiating the lower inlet surface of the air in the Hepa H14 filter (13) located in the upper chamber (14) sterilizing it, as well as the central chamber itself (10) where most of the electrical and electronic components of the air purifier (1) are located and where personnel maintenance service most frequently accesses. A set composed of activation keys, emergency button (15), automation sensors and control panel (16), complete the basic composition of the modular cabinet (2). The rear automatic butterfly valve called damper (9) for external air inlet operates based on continuous monitoring, via the air quality sensor (17), of the level of internal pollution and the permissible variation in temperature and humidity according to the parameterization case-by-case. -case, all commanded by the control panel (16) equipped with the power and control circuits and counting with a CPU - Central Processing Unit - and a Human Machine Interface - HMI (17). External air is admitted via a collection pipe (not shown) connected to an inlet chamber (18) equipped with a doser, that is, the external air inlet damper (9) is actuated, and is then filtered by all stages of filtering before being distributed in the internal environment. The outside air dilution rate in the recirculated air varies according to the head loss of the inlet piping, which has a limited length. This mixture of external air in the recirculation flow allows substances that cannot be filtered, such as CO2 for example, to be diluted until admissible concentrations are reached and the admission of external air is automatically interrupted. It is assumed in this case that the existing openings in the environments allow the renewal of the internal air by the positive pressure exerted by the fan (11) of the air purifier (1), positioned in the central chamber (10), which operates in a specific point of the characteristic curve , providing the constant flow and pressure necessary for operation under the expected conditions, commanded by the PID - Proportional Integral Derivative - function of a frequency inverter or its own inverter board, depending on the model adopted. The UV-C lamps (12) fixed in their own socket in the central chamber (10) are in a clean air flow position, sheltered from access by people, which at the same time avoids loss of efficiency caused by dust deposited in the bulb of the UV-C lamps (12), emission of ozone in the environment and risk to personal safety due to direct visual contact. In this proposal it is possible to reduce the contamination by microorganisms of the main filter element, that is, the HEPA H14 filter (13) and the internal components of the unit, even after maintenance operations. A diffuser (19), illustrated in figures 11 to 15, with a truncated-trapezoidal section and oblong conical holes with a specific design, around its perimeter, developed using Computational Fluid Dynamics (CFD), with an upper closing cap in steel, promotes a stratified and planned air flow (consecutive drawings to Figure 11). One of the parameters used in the development of the invention is the theoretical airflow pattern defined in the CFD computational study. This criterion provided for in the Applicable Standards (ASHRAE 6.2.1.2.1, 6.2.1.2.2 and Appendix C) allows using a much smaller volume of external air for ventilation with equivalent or even better results in terms of decontamination of the internal air when compared to the sizing criterion by the simple “number of air changes per hour”. It also allows, and for this reason, a significant saving of air conditioning energy. The diffuser (19) makes it possible to increase the scope of the purified air flow and also collide the air outlet at angles of 180°, 135° and 90°, further optimizing the distribution of air in the areas of interest, that is, the breathing zone of the occupants. A power and control panel (16), installed inside the central chamber door (10), receives information from sensors distributed by the purifier, being commanded by a CPU and a Touch Screen HMI (17), in addition to containing all the electrical and electronic components necessary for the operation, allowing the construction of air purifiers (1) with up to four modules (2) physically integrated or distributed in a “master-slave” concept, commanded by a single panel (16).
[026] Conforme ilustrado na figura 20, o processo de gerenciamento e controle de entrada de ar externo no purificador de ar (1) tem início em um primeira etapa (E1) em que o sensor de leitura de qualidade do ar (17) faz as leituras do valor de concentração de cada poluente monitorado (CPV); umidade em % (UMv); temperatura em graus Celsius (TPV); faixa de umidade (UMF); faixa de temperatura (TPF); abertura do Damper (DA); fechamento do Damper (DF); habilitação da climatização (AC), para numa segunda etapa (E2) entrar em um loop. Em uma terceira etapa (E3) verifica se o CPV está fora dos limites máximos de concentração de poluentes admissíveis utilizando o algoritmo IAQ-i.[026] As shown in figure 20, the process of managing and controlling the entry of external air into the air purifier (1) begins in a first step (E1) in which the air quality reading sensor (17) makes the readings of the concentration value of each monitored pollutant (CPV); humidity in % (UMv); temperature in degrees Celsius (TPV); humidity range (UMF); temperature range (TPF); damper opening (DA); Damper lock (DF); climate control enable (AC), for a second stage (E2) to enter a loop. In a third step (E3) it verifies if the CPV is outside the maximum limits of permissible concentration of pollutants using the IAQ-i algorithm.
[027] Em caso negativo (N) em uma quarta etapa (E4) retorna/ mantém o ventilador na rotação mínima - standby, para numa quinta etapa (E5) fechar e/ou manter o Damper nesta posição. Em caso positivo (S) na terceira etapa (E3), o processo segue para uma sexta etapa (E6) onde a rotação do ventilador é elevada com a ação do inversor de frequência. [027] Numa sétima etapa (E7) abre-se o Damper, para na oitava etapa (E8) verificar se a climatização está habilitada. Em caso negativo (N) retorna para a segunda etapa (E2). [028] Em caso positivo (S), na nona etapa (E9), verifica se o TPV está dentro da faixa TPF, em caso positivo (S) em uma décima etapa (E10) verifica se UMv está dentro da faixa UMF e, em caso positivo, retorna para a segunda etapa (E2). Em caso negativo (N) na nona ou na décima etapa (E9 ou E10) prossegue respectivamente para uma décima primeira ou décima segunda etapa (E11 ou E12) onde damper é fechado e surge um aviso de falha na tela do IHM e nos relatórios: “capacidade de climatização insuficiente” (A).[027] If not (N) in a fourth step (E4) it returns/keeps the fan at minimum speed - standby, to in a fifth step (E5) close and/or keep the damper in this position. If positive (S) in the third stage (E3), the process proceeds to a sixth stage (E6) where the fan speed is increased with the action of the frequency inverter. [027] In a seventh step (E7) the Damper opens, in order to in the eighth step (E8) check if the air conditioning is enabled. If not (N) it returns to the second stage (E2). [028] If so (S), in the ninth step (E9), check if the TPV is within the TPF range, if so (S) in a tenth step (E10) check if the UMv is within the UMF range and, if so, it returns to the second stage (E2). If not (N) in the ninth or tenth stage (E9 or E10) it proceeds respectively to an eleventh or twelfth stage (E11 or E12) where the damper is closed and a failure warning appears on the HMI screen and in the reports: “Insufficient air conditioning capacity” (A).
Claims (7)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102021003423-8A BR102021003423B1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | INDOOR AIR PURIFIER WITH CONTROLLED OUTDOOR AIR INLET, ULTRAVIOLET IRRADIATION OF THE HEPA FILTER AND AIR DIFFERENT WITH PLANNED STRATIFIED FLOW |
PCT/BR2021/050292 WO2022178603A1 (en) | 2021-02-24 | 2021-07-06 | Internal air purifier with controlled external air inlet, ultraviolet irradiation of the hepa filter and air diffuser with planned stratified flow |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102021003423-8A BR102021003423B1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | INDOOR AIR PURIFIER WITH CONTROLLED OUTDOOR AIR INLET, ULTRAVIOLET IRRADIATION OF THE HEPA FILTER AND AIR DIFFERENT WITH PLANNED STRATIFIED FLOW |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR102021003423A2 BR102021003423A2 (en) | 2021-07-27 |
BR102021003423B1 true BR102021003423B1 (en) | 2022-10-04 |
Family
ID=77515219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BR102021003423-8A BR102021003423B1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | INDOOR AIR PURIFIER WITH CONTROLLED OUTDOOR AIR INLET, ULTRAVIOLET IRRADIATION OF THE HEPA FILTER AND AIR DIFFERENT WITH PLANNED STRATIFIED FLOW |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
BR (1) | BR102021003423B1 (en) |
WO (1) | WO2022178603A1 (en) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3812370A (en) * | 1971-09-07 | 1974-05-21 | Environment One Corp | Low cost portable room air cleaner |
US3757495A (en) * | 1971-12-30 | 1973-09-11 | W Sievers | Portable air purifier |
US4210429A (en) * | 1977-04-04 | 1980-07-01 | Alpine Roomaire Systems, Inc. | Air purifier |
US5225167A (en) * | 1991-12-30 | 1993-07-06 | Clestra Cleanroom Technology, Inc. | Room air sterilizer |
CN105042717A (en) * | 2015-09-01 | 2015-11-11 | 天津贝罗尼生物科技有限公司 | Intelligent air purifier with multiple filtering layers |
CN106247497A (en) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 庞洪梅 | Indoor air cleaner |
CN206094338U (en) * | 2016-09-22 | 2017-04-12 | 刘满华 | Air conditioner all -in -one machine |
CN106440029A (en) * | 2016-09-22 | 2017-02-22 | 殷晓冬 | Fresh air purifying system with intelligent automatic control function |
CN107062453A (en) * | 2017-04-01 | 2017-08-18 | 合肥梦飞电器有限公司 | A kind of air purifier of dehumidification function |
-
2021
- 2021-02-24 BR BR102021003423-8A patent/BR102021003423B1/en active IP Right Grant
- 2021-07-06 WO PCT/BR2021/050292 patent/WO2022178603A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR102021003423A2 (en) | 2021-07-27 |
WO2022178603A1 (en) | 2022-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zheng et al. | COVID-19 impact on operation and energy consumption of heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) systems | |
Izadyar et al. | Ventilation strategies and design impacts on indoor airborne transmission: A review | |
Nair et al. | A review of strategies and their effectiveness in reducing indoor airborne transmission and improving indoor air quality | |
CN103499125B (en) | A kind of Medcal air cleaner and operational mode thereof | |
US20130239803A1 (en) | System and Method For Air Replacement and Positive Air Pressure Isolation | |
US20150359921A1 (en) | System and Method For Reducing Airborne Contamination | |
US20210207843A1 (en) | An Apparatus for Handling Air and System Thereof | |
US20220194180A1 (en) | Dual device for environments disinfection and sterilization of air and surfaces | |
Luciano | Air contamination control in hospitals | |
CN111322694A (en) | Control method and control device of sterilization and disinfection equipment linked with air conditioner and air conditioner | |
Ghaddar et al. | Ten questions concerning the paradox of minimizing airborne transmission of infectious aerosols in densely occupied spaces via sustainable ventilation and other strategies in hot and humid climates | |
WO2020039379A1 (en) | Air quality assessment and treatment in an air conditioner | |
Lin et al. | A systematic review on COVID-19 related research in HVAC system and indoor environment | |
CN112161338A (en) | Double-fan medical air disinfection and purification integrated purifier | |
Zhao et al. | Application of nanoscale silver-doped titanium dioxide as photocatalyst for indoor airborne bacteria control: a feasibility study in medical nursing institutions | |
BR102021003423B1 (en) | INDOOR AIR PURIFIER WITH CONTROLLED OUTDOOR AIR INLET, ULTRAVIOLET IRRADIATION OF THE HEPA FILTER AND AIR DIFFERENT WITH PLANNED STRATIFIED FLOW | |
DE102022003742A1 (en) | room air purifier | |
Al-Rawi et al. | Prototyping a low-cost residential air quality device using ultraviolet germicidal irradiation (UVGI) light | |
CN205481367U (en) | New trend is ventilated and indoor air purification machine | |
Khadka et al. | Computational Study of Location of Return Ventilation in Hvac Systems for Negative Pressure Airborne Infection Isolation Rooms | |
KR102369733B1 (en) | Indoor air cleaning system using interlocking operation of heat recovery ventilator and air purifier | |
KR20240147021A (en) | Air purification and sterilization device with UV-C lamp | |
D'Antonio | Combatting IAQ and health concerns: There are many ways to improve indoor air quality in buildings and to address COVID-19 fears. | |
Al-Rajhi et al. | IAQ in hospitals-better health through indoor air quality awareness | |
Alqarni et al. | Factors and strategies affecting indoor air quality in educational buildings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B03B | Publication of an application: publication anticipated [chapter 3.2 patent gazette] | ||
B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 24/02/2021, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |