RU134879U1

RU134879U1 - VENTILATION AIR DISINFECTION SYSTEM USING UV LAMPS

Info

Publication number: RU134879U1
Application number: RU2013108994/11U
Authority: RU
Inventors: Виталий Петрович Шилкин; Александр Викторович Девятов; Александр Георгиевич Лексин; Эриг Маркус
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"; Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-11-27

Abstract

Система обеззараживания вентиляционного воздуха с помощью ультрафиолетовых ламп содержит климатическую установку, состоящую из двух вытяжных вентиляторов, компрессора, электрической распределительной коробки, имеющей отсеки высокого и низкого напряжений, из системы каналов циркуляции, включающей в себя потолочный канал приточного воздуха, спускные каналы и напольные каналы, датчик содержания СОи, по меньшей мере, две ультрафиолетовые лампы, отличающаяся тем, что ультрафиолетовые лампы установлены непосредственно в зоне смешивания воздуха перед фильтрами с возможностью воздействия ультрафиолетовым излучением на максимальное скопление микроорганизмов с простой структурой и их обезвреживания, при этом ультрафиолетовые лампы установлены таким образом, что их излучения частично перекрываются.The ventilation air disinfection system using ultraviolet lamps contains a climate control unit consisting of two exhaust fans, a compressor, an electrical junction box having high and low voltage compartments, a circulation channel system including a supply air ceiling channel, drain channels and floor channels, CO sensor, at least two ultraviolet lamps, characterized in that the ultraviolet lamps are installed directly in the mixing zone ozduha before the filters, with the ultraviolet ray exposure on the maximum accumulation of microorganisms with a simple structure and neutralization, the ultraviolet lamps arranged so that their radiation partly overlap.

Description

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к области климатических установок для вентиляции и кондиционирования салонов средних и головных вагонов пассажирского железнодорожного транспорта, а также в других видов общественного транспорта.The utility model relates to the field of transport engineering, in particular to the field of climatic installations for ventilation and air conditioning of the salons of medium and head cars of passenger railway transport, as well as in other types of public transport.

Из уровня техники известна установка для обеззараживания воздуха УФ-излучением (RU 78074 U1, B61D 27/00, опубл. 20.11.2008), включающая корпус, имеющий люк, входное окно, закрытое защитной решеткой, образованной профильными элементами, на поверхность которых нанесено покрытие, выходное окно и закрепленную внутри корпуса, по крайней мере, одну ультрафиолетовую лампу, при этом на корпусе установки выполнены ребра жесткости, а ультрафиолетовая лампа закреплена посредством виброгасящих элементов.The prior art installation for disinfecting air with UV radiation (RU 78074 U1, B61D 27/00, publ. 11/20/2008), including a housing having a hatch, an entrance window closed by a protective grill formed by profile elements, the surface of which is coated , an exit window and at least one ultraviolet lamp fixed inside the housing, while stiffening ribs are made on the installation case, and the ultraviolet lamp is fixed by means of vibration damping elements.

Известная установка для обеззараживания воздуха не позволяет обеспечить эпидемиологическую безопасность рециркуляционного воздуха и не обладает достаточной эффективностью обеззараживания, поскольку не содержит фильтрующего элемента.The known installation for air disinfection does not allow for the epidemiological safety of recirculated air and does not have sufficient disinfection efficiency, since it does not contain a filter element.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемой полезной модели является устройство вентиляции пассажирского вагона (RU 29512 U1, B61D 27/00, опубл. 20.05.2003), содержащее последовательно соединенные жалюзи забора наружного воздуха, смесительные камеры, воздушные фильтры, вентилятор с электроприводом, воздухоподогреватель и нагнетательный воздуховод, имеющий выпуски в купе вагона, рециркуляционный воздуховод с входными заборными решетками, подключенный выходами к входам смесительных камер, и бактерицидные ультрафиолетовые лампы, установленные на крышке люка рециркуляционного воздуховода на его входе за заборными решетками, при этом в цепь их питания включен замыкающий контакт концевого выключателя крышки люка, при этом бактерицидные ультрафиолетовые лампы отделены от рециркуляционного воздуховода прозрачным материалом, пропускающим ультрафиолетовое излучение.The closest technical solution (prototype) to the proposed utility model is the ventilation device of a passenger car (RU 29512 U1, B61D 27/00, published May 20, 2003), which contains series-connected outdoor air intake blinds, mixing chambers, air filters, an electric fan , an air heater and a discharge duct having outlets in a compartment of a car, a recirculation duct with inlet intake grilles connected by outlets to the inputs of the mixing chambers, and bactericidal ultraviolet lamps Mounted on the hatch return duct at its inlet for intake grille, wherein in their supply chain included a make contact of the limit switch of the hatch cover, wherein the germicidal UV lamps are separated from the return duct transparent material transmitting ultraviolet radiation.

Однако существенным недостатком прототипа также является невозможность обеспечения в должной степени эпидемиологической безопасности рециркуляционного воздуха и достаточной эффективности его обеззараживания.However, a significant disadvantage of the prototype is the impossibility of ensuring the appropriate epidemiological safety of recirculated air and the sufficient effectiveness of its disinfection.

Задачей заявленной полезной модели является повышение эпидемиологической безопасности рециркуляционного воздуха и достаточной эффективности его обеззараживания.The objective of the claimed utility model is to increase the epidemiological safety of recirculated air and the sufficient efficiency of its disinfection.

Технический результат, достигаемый при реализации настоящей полезной модели, заключается в повышении эпидемиологической безопасности рециркуляционного воздуха и достаточной эффективности его обеззараживания, за счет оптимального расположения УФ-ламп для облучения воздушного фильтра.The technical result achieved by the implementation of this utility model is to increase the epidemiological safety of recirculated air and the sufficient efficiency of its disinfection, due to the optimal arrangement of UV lamps for irradiating the air filter.

Указанный технический результат достигается за счет того, что система подачи свежего воздуха и регулировки на базе уровня содержания углекислого газа в зависимости от количества пассажиров связана с системой кондиционирования воздуха салонов средних и головных вагонов, при этом кондиционирование осуществляется отдельными климатическими установками. Климатические установки установлены на крыше вагона. В салоне приточный воздух выдувается через центральный потолочный канал. Управление удаляемым воздухом из салона осуществляется непосредственно через климатические установки, удаляемый воздух выводится наружу над полом климатической установки. Каждая климатическая установка оснащена самостоятельным регулятором. Все регуляторы климатических установок соединены друг с другом посредством шины CAN. Регуляторы климатических установок в кабине машиниста связываются с системой управления поездом через шину MVB.The specified technical result is achieved due to the fact that the fresh air supply system and adjustments based on the level of carbon dioxide content depending on the number of passengers are connected with the air conditioning system of the salons of middle and head cars, while air conditioning is carried out by separate climate units. Climatic installations are established on a car roof. Inside, the supply air is blown through the central ceiling channel. The control of the exhaust air from the passenger compartment is carried out directly through the air conditioning system, the exhaust air is discharged outside the floor of the air conditioning system. Each air conditioner is equipped with an independent regulator. All climate controllers are connected to each other via the CAN bus. The climate controllers in the driver's cab communicate with the train control system via the MVB bus.

Система обеззараживания вентиляционного воздуха с помощью ультрафиолетовых ламп содержит климатическую установку, состоящую из двух вытяжных вентиляторов, компрессора, электрической распределительной коробки, имеющей отсеки высокого и низкого напряжений, из системы каналов циркуляции, включающей в себя потолочный канал приточного воздуха, спускные каналы и напольные каналы, датчик содержания СО₂ и, по меньшей мере, две ультрафиолетовые лампы. Ультрафиолетовые лампы установлены непосредственно в зоне смешивания воздуха перед фильтрами с возможностью воздействия ультрафиолетовым излучением на максимальное скопление микроорганизмов с простой структурой и их обезвреживания. При этом ультрафиолетовые лампы установлены таким образом, что их излучения частично перекрываются.The ventilation air disinfection system using ultraviolet lamps contains a climate control unit consisting of two exhaust fans, a compressor, an electrical junction box having high and low voltage compartments, a circulation channel system including a supply air ceiling channel, drain channels and floor channels, a CO ₂ content sensor and at least two ultraviolet lamps. Ultraviolet lamps are installed directly in the air mixing zone in front of the filters with the possibility of exposure to ultraviolet radiation on the maximum accumulation of microorganisms with a simple structure and their neutralization. At the same time, ultraviolet lamps are installed in such a way that their radiation partially overlaps.

Сущность полезной модели поясняется чертежом:The essence of the utility model is illustrated in the drawing:

На фиг.1 изображено схематическое изображение положения УФ-ламп относительно фильтра. Поз.1 - ультрафиолетовые лампы, поз.2 - фильтр,Figure 1 shows a schematic representation of the position of the UV lamps relative to the filter. Pos.1 - ultraviolet lamps, pos.2 - filter,

Каждая климатическая установка состоит из прибора для обработки воздуха, двух вытяжных вентиляторов, компрессора, электрической распределительной коробки, разделенной на отсеки высокого и низкого напряжений и системы каналов циркуляции.Each air conditioner consists of an air treatment device, two exhaust fans, a compressor, an electrical junction box, divided into high and low voltage compartments and a system of circulation channels.

Компрессор включает в себя два контура охлаждения, каждый с винтовым компрессором, при этом регулировка мощности охлаждения осуществляется посредством байпаса горячего газа на каждый контур охлаждения, контур охлаждения защищен от недопустимых давлений хладагента, поскольку содержит предохранительное реле высокого давления, датчик высокого давления и переключатель низкого давления. Конденсаторы выполнены в виде пластинчатого теплообменника (медные трубки/алюминиевые пластины). Вентилятор конденсатора выполнен в виде осевого вентилятора с двумя скоростями вращения. Доступ к конструктивным элементам контура охлаждения обеспечивается посредством отвинчивающейся крышки для техобслуживания компрессора.The compressor includes two cooling circuits, each with a screw compressor, while the cooling power is regulated by hot gas bypass to each cooling circuit, the cooling circuit is protected from unacceptable refrigerant pressures because it contains a high pressure safety switch, a high pressure sensor and a low pressure switch . Condensers are made in the form of a plate heat exchanger (copper tubes / aluminum plates). The condenser fan is made in the form of an axial fan with two speeds of rotation. Access to the structural components of the cooling circuit is ensured by a screw cap for compressor maintenance.

Вентиляторы приточного воздуха выполнены в виде центробежного вентилятора с двигателем ЕС 110 В постоянного тока. Внешняя электроника находится в электрической распределительной коробке. Выход приточного воздуха осуществляется посредине внизу установки.The supply air fans are designed as a centrifugal fan with an EC 110 V DC motor. External electronics are located in the electrical junction box. The supply air outlet is in the middle at the bottom of the unit.

Рядом с прибором для обработки воздуха с каждой стороны располагается по одному вытяжному вентилятору. Удаляемый воздух выпускается из крышевого пространства через общее отверстие для рециркуляционного/удаляемого воздуха в полу установки.Next to the air treatment device, there is one exhaust fan on each side. The exhaust air is discharged from the roof space through a common opening for recirculation / exhaust air in the floor of the installation.

Через другое отверстие в полу вытяжной вентилятор выдувает удаляемый воздух из установки.Through another hole in the floor, an exhaust fan blows the exhaust air from the unit.

Электрическая распределительная коробка расположена рядом с прибором для обработки воздуха климатической установки и распределена на отсеки высокого и низкого напряжений.An electrical junction box is located next to the air handling unit of the air conditioner and is distributed in the high and low voltage compartments.

Электрические компоненты и регуляторы установлены на электрощите.Electrical components and regulators are installed on the electrical panel.

Каждая климатическая установка в салоне поезда оснащена регулятором температуры. Все регуляторы температуры соединены между собой посредством шины CAN. Регуляторы температуры оборудованы сервисным интерфейсом (RS 232). С помощью сервисного программного обеспечения можно реализовывать контрольные функции, определенные рабочие параметры, а также диагностику неисправностей на ноутбуке.Each climate system in the cabin is equipped with a temperature controller. All temperature controllers are interconnected via the CAN bus. Temperature controllers are equipped with a service interface (RS 232). Using the service software, it is possible to implement monitoring functions, certain operating parameters, as well as troubleshooting on a laptop.

В зависимости от величины концентрации СО₂ в вагоне и наружной температуры, при помощи датчика уровня CO₂ регулируется количество свежего приточного воздуха.Depending on the amount of CO ₂ concentration in the car and the outside temperature, the amount of fresh supply air is regulated using the CO ₂ level sensor.

Прибор для обработки воздуха содержит звуко- и теплоизолированный корпус. Поступление рециркуляционного воздуха в прибор для обработки воздуха осуществляется внутри установки. Впуск наружного воздуха осуществляется через 2 решетки приточного воздуха, расположенные вертикально на стенке установки. В корпусе установлено два клапана свежего приточного воздуха и два клапана рециркуляционного воздуха в виде жалюзийных заслонок. Клапаны свежего приточного и рециркуляционного воздуха управляются по отдельности. Испаритель прибора для обработки воздуха выполнен в виде пластинчатого теплообменника (медные трубки/алюминиевые пластины). Два контура охлаждения расположены в испарителе один в другом.The device for processing air contains a sound and heat insulated housing. Recirculation air enters the air handling unit inside the unit. Outside air intake is carried out through 2 supply air grilles located vertically on the unit wall. Two fresh supply air valves and two recirculation air valves in the form of louvred shutters are installed in the housing. Fresh supply and recirculation air valves are individually controlled. The evaporator of the air treatment device is made in the form of a plate heat exchanger (copper tubes / aluminum plates). Two cooling circuits are located in the evaporator one in the other.

Также прибор для обработки воздуха содержит фильтр смешанного воздуха класса EU3.The air handling unit also contains an EU3 mixed air filter.

Ультрафиолетовые лампы устанавливаются непосредственно в зоне смешивания воздуха перед фильтрами. Лампа расположена таким образом, что обеспечивается оптимальное облучение воздушного фильтра. Воздействие УФ-излучения здесь оптимально, так как в данном месте дольше всего задерживаются обезвреживаемые микроорганизмы. Кроме того, облучается одно из самых значительных мест размножения микроорганизмов (фильтр воздушной смеси).Ultraviolet lamps are installed directly in the air mixing zone in front of the filters. The lamp is positioned in such a way that optimal exposure of the air filter is ensured. The effect of UV radiation here is optimal, since in this place the neutralized microorganisms are retained for the longest time. In addition, one of the most significant breeding sites of microorganisms (air-mixture filter) is irradiated.

Замена ламп осуществляется при помощи той же крышки, которая предназначена для замены фильтра. Для обеспечения более длительного срока службы УФ-лампы включаются только в нормальном режиме работы климатической установки.Replacement of lamps is carried out using the same cover, which is designed to replace the filter. To ensure a longer service life, UV lamps are switched on only during normal operation of the air conditioner.

Микроорганизмы с простой структурой (бактерии, вирусы, споры, дрожжи) очень сильно реагируют на УФ-излучение. Таким образом, с помощью УФИ за очень короткое время можно обезвредить микроорганизмы.Microorganisms with a simple structure (bacteria, viruses, spores, yeast) react very strongly to UV radiation. Thus, using UVI in a very short time, it is possible to neutralize microorganisms.

УФ-излучение вызывает в ядре поврежденных клеток вследствие абсорбции фотохимическую реакцию, которая ведет к изменению структуры нуклеиновой кислоты микроорганизмов. В частности, в ДНК клеток (двойная спираль) происходит поражение базового соединительного элемента тимина, который в течение долей секунд разлагается вследствие абсорбции УФ-излучения. Таким образом, генетическая информация клетки больше не доступна, и происходит отключение механизмов роста и самовосстановления, что деактивирует микроорганизм.UV radiation causes a photochemical reaction in the nucleus of damaged cells due to absorption, which leads to a change in the structure of the nucleic acid of microorganisms. In particular, in the DNA of the cells (double helix), the base connecting element of thymine is damaged, which decomposes within a fraction of a second due to absorption of UV radiation. Thus, the genetic information of the cell is no longer available, and the growth and self-healing mechanisms are disabled, which deactivates the microorganism.

Радиус действия УФ-излучения ограничивается длиной волн и составляет 250-270 Нм. Используемая УФ-лампа охватывает зону 250-260 Нм. Действенность УФ-обеззараживания при обезвреживании микроорганизмов напрямую связана с применяемой дозой. Доза в качестве основной величины указывается в мкВт*с/см². Из указанных мощностей излучения УФ-ламп, а также по техническим измерениям выделяется интенсивность УФ-облучения на фильтровальной поверхности. Мощности излучения для этого кусочно-линейно интерполированы, и учитывается перекрывание излучения обеих УФ-ламп.The range of UV radiation is limited by the wavelength and is 250-270 Nm. The UV lamp used covers an area of 250-260 Nm. The effectiveness of UV disinfection in the disinfection of microorganisms is directly related to the dose used. The dose as the main value is indicated in μW * s / cm ² . From the indicated radiation powers of UV lamps, as well as technical measurements, the intensity of UV radiation on the filter surface is distinguished. The radiation powers for this are piecewise linearly interpolated, and the overlap of the radiation of both UV lamps is taken into account.

При этом также необходимо учитывать отражение УФ-излучения от (необработанных) алюминиевых поверхностей в смесительном блоке, степень отражения которых указана как 40%-60%, и воздействие излучения на подачу воздуха и управление рециркуляционным воздухом. Благодаря этим обоим эффектам действенность обеззараживания усиливается.It is also necessary to take into account the reflection of UV radiation from (untreated) aluminum surfaces in the mixing unit, the degree of reflection of which is indicated as 40% -60%, and the effect of radiation on the air supply and control of recirculated air. Thanks to both of these effects, the effectiveness of disinfection is enhanced.

Claims

The ventilation air disinfection system using ultraviolet lamps contains a climate control unit consisting of two exhaust fans, a compressor, an electrical junction box having high and low voltage compartments, a circulation channel system including a supply air ceiling channel, drain channels and floor channels, CO ₂ sensor and at least two ultraviolet lamps, characterized in that the UV lamps are installed directly in the mixing zone air before the filters, with the ultraviolet ray exposure on the maximum accumulation of microorganisms with a simple structure and neutralization, the ultraviolet lamps arranged so that their radiation partly overlap.