CZ2013671A3 - Způsob sterilizace stavebních konstrukcí pomocí mikrovlnného záření - Google Patents

Abstract

Řešením je způsob sterilizace stavebních konstrukcí pomocí mikrovlnného záření, které se do prozařovaného objektu přivádí cyklicky, přičemž počet cyklů jednoho ošetření se stanoví na 5 až 20 cyklů. Délka jednoho cyklu je 3 až 15 minut a stanoví se délka přestávky mezi cykly v délce 1 až 10 minut. Neustále se měří teplota na povrchu, aby tato nepřesáhla 120 .degree.C a dále se neustále měří teplota i uvnitř materiálu.

Description

Způsob sterilizace stavebních konstrukcí pomocí mikrovlnného záření

Oblast techniky

Vynález se týká ošetření stavebních konstrukcí, zejména trámů či jiných ať už dřevěných nebo zděných prvků napadených škodlivými strukturami.

Dosavadní stav techniky

Pro vysušování zdivá se používá metoda vysušování pomocí mikrovlnného záření To se aplikuje hlavně u historického zdivá. Ze spisu CZ 5168 U1 je známo zařízení pro mikrovlnné vysoušení částí staveb, zejména zdivá, kde je magnetron opatřený integrovanou anténou a ventilátory upevněn otočně stavitelně na hnací jednotce hnané hnacími kolečky, které popojíždí na svislé vodící trubce a popojížděním se tedy přestavuje podél zdivá i poloha mikrovlnného zařízení.

Pro likvidaci všech dřevokazných škůdců se ukázala být jako účinná také mikrovlnná technologie. Spolehlivě zlikviduje i ty nejnebezpečnější škůdce, kterými jsou dřevomorka domácí a tesařík krovový. Použití mikrovlnné technologie je šetrné, levné a ekologicky nezávadné a je často jedinou možností, jak zachránit napadený objekt. Výhodou mikrovlnného vysušování je, že záření ve zdivu zničí veškerou mikroflóru a mikrofaunu jako jsou plísně, houby, hmyz a pod.

Principu ohřevu díky elektromagnetickému vlnění se používá i při likvidaci nejen červotoče, ale veškerého dřevokazného hmyzu. Tělo škodlivého hmyzu také obsahuje vodu a mikrovlnné záření ho zahřeje až na 90 stupňů, čímž dojde kjeho úhynu. Přesněji, dřevokazný hmyz, jeho vajíčka a larvy jsou usmrceny již při 65 stupních. Mikrovlnné ozařování nezajišťuje následnou ochranu před škůdci, i když je v danou dobu kompletně zlikviduje. Po aplikaci záření je třeba provést chemické ošetření.

Zásadním problémem dosavadní stavební praxe ve sterilizaci stavebních konstrukcí pomocí mikrovlnného záření je přehřívání jednotlivých konstrukcí mikrovlnným zářením. Problém spočívá také ve využívání necertifikovaných zařízení, kde není jednoznačně zaručen mikrovlnný výkon, mikrovlnný výkon běžně užívaných zařízení není nastavitelný. Právě problematiku přehřívání stavebních konstrukcí, a tedy i ekonomičnost provozu řeší cyklická sterilizace stavebních konstrukcí s předem • · · · • · stanoveným mikrovlnným výkonem nutným pro úspěšnou a hlavně bezpečnou sterilizaci stavebních konstrukcí.

Ve spise DE 198 50 195 A1 je popsáno zařízení sestávající z mobilní řídící jednotky, např. na vozíku, nebo přímo na zádech operátora, které má napojenou vyzařovací hlavici, která se přikládá ke dřevěným trámům apod. Vyzařovací hlavice může být ovládána přímo operátorem a má madlo jako např. žehlička, nebo může být na ovládací tyči nebo na zavěšena na pojezdu s kolečky.

Ve spise DE 39 15 750 C1 je popsáno zařízení podobného typu sestávající opět z mobilní řídící vyzařovací jednotky na zádech operátora, které má napojenou vyzařovací hlavici, která se přikládá ke dřevěným trámům apod. Vyzařovací hlavice může být také na speciálním stojanu, kde může být nakláněna podle potřeby.

Při poměrně vysoké dosahované teplotě 90 stupňů může z napadených předmětů vytékat pryskyřice, proto se u starožitností využívá ionizující gama záření. Takové řešení je popsáno např. ve spise CS 256 314 B1.

Přístroje, které se v praxi používají pro mikrovlnnou sterilizaci, jsou v zásadě necertifikované a není zaručen jejich výkon, mikrovlnný výkon běžně užívaných zařízení není nastavitelný a výkon zářičů bývá většinou fixně nastaven na nejvyšší možnou hranici výkonu. Tyto skutečnosti vedou jednak k neekonomičnosti celého řešení, ale jsou tak také zásadně ohrožovány ozařované stavební konstrukce. Problém nastává především u vlhkých silikátových materiálů, ale také a především u dřevěných konstrukcí. V zásadě se sanují konstrukce, které jsou i historicky významné a dosud užívanou mikrovlnnou sterilizací hrozí přehřívání a dokonce i vzplanutí jednotlivých prvků této konstrukce.

Pro sterilizaci se nejvíce používají se různé chemické přípravky, ale pak také nebezpečné jedovaté plyny, případně vodní pára

Ve výše uvedených spisech však není nikterak řešena technologie postupu prací. Vše je odkázáno na zkušenost operátora či celého týmu.

Cílem vynálezu je představit způsob sterilizace stavebních konstrukcí pomocí mikrovlnného záření který by umožnil přesnou aplikaci podle typu ozařované konstrukce a podle druhu napadení stavební konstrukce a také intenzitě, respektive výkonu mikrovlnného zářiče.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry způsob sterilizace stavebních konstrukcí pomocí mikrovlnného záření, jehož podstata spočívá v tom, že mikrovlně záření se přivádí cyklicky, přičemž počet cyklů jednoho ošetření se stanoví na 5 až 20 cyklů, přičemž délka jednoho cyklu je 3 až 15 min. a stanoví se délka přestávky mezi cykly v délce 1 až 10 minut, přičemž se neustále měří teplota na povrchu, aby tato nepřesáhla 120°C a dále se neustále měří teplota i uvnitř materiálu.

Ve výhodném provedení se teplota uvnitř materiálu měří teplotními čidly, kdy se provede navrtání materiálu do hloubky materiálu a zde se osadí sonda.

V jiném výhodném provedení se měření teploty uvnitř materiálu se provádí sledováním teplotního pole na ozařované straně a rubové straně pomocí termovizní kamery.

V dalším výhodném provedení se měření teploty uvnitř materiálu provádí sledováním teplotního pole na ozařované straně a rubové straně tím, že se tyto strany osadí povrchovými čidly.

V jiném výhodném provedení se měření teploty uvnitř materiálu provádí sledováním teplotního pole na ozařované straně a rubové straně tím, že se tyto strany osadí infrapyrometry.

Jedná se o likvidaci zejména dřevokazných hub a brouků pomocí mikrovlnného záření. Mikrovlnné zářiče ozařují napadené místo několikanásobně, tedy cyklicky. Jednotlivá délka ozařovacího cyklu je stanovena na základě druhu napadení stavební konstrukce a také intenzitě, respektive výkonu mikrovlnného zářiče.

Přehled obrázků na výkresech

Výše uvedený vynález bude dále podrobněji popsán pomocí výkresu na kterém obr. 1 představuje schematické znázornění zařízení k provádění způsobu sterilizace stavebních konstrukcí pomocí mikrovlnného záření podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Na obr.1 je ze schematického znázornění zřejmé, že zařízení 1 sestává z generátoru mikrovln 2 s anténou 3 neboli vlnovodem, který je připojen kabelem 4 • · · · • · · · ·· ···*· ··· • · · ···· ·· • · · · · ······ · • · · > · * *··· ·· ·· ·· · ······ na síť. Generátorem 2 se působí na objekt 5 kterým prochází schematicky znázorněné tepelné vlny 6.

Podstatou vynálezu je způsob jak se tohoto, samo o sobě známého zařízení využívá při sterilizaci stavebních konstrukcí. Hlavním principem metodiky je cyklické ozařování konstrukcí předem známou intenzitou po předem stanovenou dobu a v předem daném počtu cyklů.

Počet vysoušečích cyklů a jejich délka je v zásadě závislá jednak na druhu napadeného a tedy sterilizovaného materiálu či konstrukce, ale také na druhu napadení. Zda se jedná o dřevokazné houby, či dřevokazný hmyz, případně o jaké druhy škůdců.

Obecně lze uvést následující charakteristiky:

Počet cyklů: 5-20

Délka jednoho cyklu: 3-15 min. - v závislosti na materiálu, jeho vlhkosti atp., neustále se měří teplota a kontroluje se její výše. Nesmí dojít k přehřátí materiálu a u dřeva kjeho zapálení! Teplota povrchu ozařovaného materiálu by neměla přesáhnout 120°C. Jde o to, že materiál prohříváme do jeho hloubky, kde potřebujeme dosáhnout teploty potřebné pro zahubení daného škůdce. Teplota uvnitř materiálu je měřena teplotními čidly, kdy se provede navrtání materiálu do hloubky a zde se osadí sonda. Jiné možnosti jsou sledování teplotního pole na ozařované straně a rubové straně pomocí termovizní kamery.

Teploty potřebné pro likvidaci škůdců (při těchto teplotách již byli všichni škůdci zahubeni):

- Červotoč: cca 53°C

- Mravenci: cca 55°C

- Tesařík krovový: cca 56°C

- Konifera sklepní: cca 80°C (micelia okolo 95°C)

- Trámovka trámová (plotní): 65°C (micelia 80°C)

- Dřevomorka domácí: cca 80°C (micelia cca 100°C)

Některé teploty byly orientačně zjištěny z literatury, jiné experimentálně zjištěny a ověřeny! (nevím, zda lze i tento poznatek nějak ochránit???). Obecně lze uvést, že dřevokazný hmyz zahubíme teplotami od 55 - 60°C a dřevokazné houby teplotami do 100°C. Dosažení těchto teplot je nezbytné pro likvidaci daného druhu. Délka, po kterou je potřeba tuto teplotu v sanovaném materiálu podržet činí několik minut - 5 ·· ···· ·· ·· ····· ·· ····· ··4 ··· · · · · * · • · · · · · ··· · ·· • · · · ·· · 4 ·· ·· ·> ·· ·· ··· ·· min. Dá se říci, že dřevokazný hmyz postačuje 5 min. dřevokazné houby těch cca min.

Délka přestávky činí od 1 - 10 min. (závisí hodně na teplotě vzduchu, při které se sterilizace provádí). Musí být taková, aby teplota v ozařovaném materiálu zásadně neklesla, řádově by se mělo jednat o poklesy max. o 5 °C, tak aby efekt přestávek a úspora energie byla relevantní.

Teplota na povrchu i uvnitř materiálu se měří neustále. Důležité je i sledovat chladnutí, například snímkováni termovizní kamerou po 2 min. Teplota uvnitř materiálu se měří zejména proto, aby se vědělo, že bylo dosaženo požadované teploty pro zahubení daného škůdce.

Příklad ze stavební praxe

Sterilizace původního historického krovu na prvorepublikové vile ve Strážnici. Jednalo se o historickou, původní vilu z první republiky, která procházela komplexní rekonstrukcí. Při rekonstrukci bylo zjištěno, že jsou prvky původního krovu napadeného dřevokazným hmyzem.

Na jednotlivých prvcích krovu byl zjištěn dřevěný prach, tzv. požerky, které se nacházely také v blízkosti napadených trámů na zemi atp. při bližším ohledání byly zjištěny výletové otvory velikosti do 2 mm. Jednalo se o 7 míst. Na dvou místech (u nejrozsáhlejších požerků) byly zjištěny výletové otvory oválného tvaru o velikosti 6-8 mm. Byly provedeny odběry vzorků, které byly podrobeny biologickému rozboru, kde bylo zjištěno (také předpoklad dle tvaru a velikosti výletových otvorů), že ve velkém rozsahu se jedná o červotoče, ale na dvou místech bohužel o tesaříka krovového.

Bylo rozhodnuto o provedení sterilizace napadeného krovu pomocí EMW záření a po radiaci bylo provedeno chemické ošetření komplet celého krovu sterilizačním běžně komerčně dostupným chemickým prostředkem. Před započetím sterilizace byla orientačně stanovena vlhkost dřeva kapacitním přístrojem, hmotnostní vlhkost byla zjištěna do 13%.

Pro sterilizaci a radiaci byly použity přístroje jednak ROmill, ale také přístroje Plasmatronika.

Pro sterilizaci červotoče byly použity dva přístroje Plasmatronika MW GR 700, které byly nastaveny na výkon 500W a byly osazeny trychtýřovými příložnými anténami. Vzhledem k teplotě vzduchu 22-25°C a vlhkosti sterilizovaného dřeva bylo stanoveno 16 vysoušečích cyklů, délka jednoho cyklu činila 12 min. s přestávkou 3 min.

Teploty 55°C ve struktuře dřeva bylo dosaženo zhruba po 9 radiačních cyklech (měřeno zásuvnými termočlánky Ahlborn). Sterilizace 7 napadených míst červotočem trvala cca 2 dny po 9 hodinách práce.

Sterilizace tesaříka byla provedena Přístroji ROmill G1/2011 o výkonu 1000W, tyto přístroje byly rovněž osazeny příložnou trychtýřovou anténou. Pro sterilizaci tesaříka bylo stanoveno 20 vysoušečích cyklů opět o délce 12 min a s přestávkou 3 min. Teploty 60°C ve struktuře trámu bylo dosaženo zhruba po 13 radiačních cyklech (měřeno zásuvnými termočlánky Ahlborn), nakonec bylo provedeno pouze 18 radiačních cyklů. Sterilizace 2 míst napadených tesaříkem trvala cca 1 den a to asi 10 hodinách práce.

Po těchto třech dnech byl proveden odběr vzorků požerků i z hloubky materiálu a byly provedeny biologické rozbory, které nakonec prokázaly vyhubení těchto škůdců. Následně bylo provedeno chemické ošetření všech prvků nástřikem běžně komerčně dostupných chemickým přípravkem pro likvidaci škůdců s obsahem fungicidů. V místech napadení dřevěných prvků krovu tesaříkem bylo doporučováno příložkování těchto prvků, jednalo se o pozednici a jednu krokev v těsné blízkosti. Celková doba sanace takto napadeného krovu trvala cca 4 pracovní dny.

Lze použít tyto přístroje jako generátory mikrovln 1:

Certifikovaný přístroj Plasmatronika MW GR 700 - jedná se o polský přístroj, speciálně vyvinutý pro mikrovlnný ohřev stavebních konstrukcí. Má plynulou regulaci výkonu 0-700 W s frekvencí 2450 MHz napájením 230V 50Hz.

Certifikovaný přístroj Plasmatronika MW GR 750 - jedná se o polský přístroj, speciálně vyvinutý pro mikrovlnný ohřev stavebních konstrukcí. Má plynulou regulaci výkonu 0-750 W s frekvencí 2450 MHz napájením 230V 50Hz.

Certifikovaný přístroj Plasmatronika MWD GR 1200 - jedná se o polský přístroj, speciálně vyvinutý pro mikrovlnný ohřev stavebních konstrukcí. Má plynulou regulaci výkonu 0-1200 W s frekvencí 2450 MHz napájením 230V 50Hz.

Přístroj ROmill G1/2011 S výkonem 1000 W, frekvencí 2465 MHz, napájení NE+P 230V 50Hz. V podstatě se jedná o sériově vyráběný přístroj ale vyrábí se na konkrétní poptávku.

« · · « • · ··♦ · • « · ···· * t · · · · · ·

I · · · · · ··· · • · · · · · · ···· ···· ·

Přístroje se osazujeme ozařovacími anténami. V zásadě se používají dva druhy: Zásuvná tyčová anténa - musí být do sanovaného materiálu vyvrtán vrt o průměru 24 mm, kde se zasune tato anténa. Výhodou je komplexní ozařování v průřezu zdivá - vhodné spíše lokální napadení a tam, kde lze ze statických důvodů vrty provést.

Příložná trychtýřová anténa, přístroj s anténou se aplikuje před samovanou stavební konstrukci, zdivo přohříváme ve směru jednoho líce k druhému postupně. Používá se spíše na plošná napadení a tam, kde nelze provádět vrty. Máme antény podélné obdélníhové, kteríé jsou vhodné na trámy, nebo čtvercové na plochy konstrukcí.

Příklad aplikace EMW záření a možnost rozložení teplotního pole v čase radiace na povrchu sanovaného materiálu je snímkováno termovizní kamerou.

Hlavním principem metodiky je cyklické ozařování konstrukcí předem známou intenzitou po předem stanovenou dobu a v předem daném počtu cyklů. Tato metoda je šetrnější na stavební konstrukce - nemění se charakteristika konstrukce po ozáření vůči stávajícím metodám, které jsou v současné době používány. Touto metodou je možné likvidovat zejména dřevokazné houby a brouky (je možné likvidovat také plísně). Výhodou této metody je také nižší spotřeba elektrické energie. Jedná se o sterilizaci stavebních konstrukcí napadených dřevokaznými houbami a dřevokazným hmyzem. Sterilizace je prováděna s využitím mikrovlnného záření. Mikrovlnné záření je na napadenou konstrukci aplikováno cyklicky, tedy střídavě je konstrukce ozařována a střídavě je přestávka. Množství a délky jednotlivých sterilizačních cyklů je závislé na několika faktorech, mezi ty nejvýznamnější patří zejména druh napadení daného stavebního prvku a intenzita (výkon) mikrovlnného zářiče.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob sterilizace stavebních konstrukcí pomocí mikrovlnného záření, kdy se do prozařovaného objektu přivádí mikrovlnné záření, vyznačující se tím, že mikrovlně záření se přivádí cyklicky, přičemž počet cyklů jednoho ošetření se stanoví na 5 až 20 cyklů, přičemž délka jednoho cyklu je 3 až 15 min. a stanoví se délka přestávky mezi cykly v délce 1 až 10 minut, přičemž se neustále měří teplota na povrchu, aby tato nepřesáhla 120°C a dále se neustále měří teplota i uvnitř materiálu.
2. 2. Způsob sterilizace stavebních konstrukcí podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplota uvnitř materiálu se měří teplotními čidly, kdy se provede navrtání materiálu do hloubky materiálu a zde se osadí sonda.
3. 3. Způsob sterilizace stavebních konstrukcí podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplota uvnitř materiálu se provádí sledováním teplotního pole na ozařované straně a rubové straně pomocí termovizní kamery.
4. 4. Způsob sterilizace stavebních konstrukcí podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplota uvnitř materiálu se provádí sledováním teplotního pole na ozařované straně a rubové straně tím, že se tyto strany osadí povrchovými čidly.
5. 5. Způsob sterilizace stavebních konstrukcí podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplota uvnitř materiálu se provádí sledováním teplotního pole na ozařované straně a rubové straně tím, že se tyto strany osadí infrapyrometry.