RU201411U1 - Бактерицидный облучатель закрытого типа - Google Patents

Abstract

Бактерицидный облучатель относится устройствам для обеззараживания воздуха бактерицидным ультрафиолетовым (УФ) излучением, а именно к бактерицидным облучателям закрытого типа, предназначенным для использования в помещениях различного назначения в присутствии людей.Облучатель состоит из корпуса с окнами для входа и выхода потока обрабатываемого воздуха, в котором установлена, по крайней мере, одна защитная выравнивающая решетка и размещена камера обеззараживания, внутри которой находится источник бактерицидного УФ излучения, в качестве которого используется U-образная амальгамная лампа. Прокачка воздуха через облучатель осуществляется вентилятором.Внутренняя поверхность камеры обеззараживания, а также поверхности защитной выравнивающей решетки, обращенные внутрь камеры обеззараживания, покрыты диффузно отражающим слоем с коэффициентом отражения не менее 85%, причем значение коэффициента ξ отношения площади поверхности, свободной от диффузно отражающего слоя, к общей площади внутренней поверхности камеры составляет не более 0,25.Бактерицидный облучатель может быть снабжен противопылевым фильтром, установленным до входа потока обрабатываемого воздуха в камеру обеззараживания. Контроль режимов работы УФ лампы и степени загрязненности фильтра производится автоматической системой.Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в обеспечении обеззараживания по более широкому спектру микроорганизмов, улучшении микробиологического качества воздуха, повышении комфортности работы в помещениях в присутствии с людей, а также в возможности стандартизации изготовления изделия. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для обеззараживания воздуха бактерицидным ультрафиолетовым (УФ) излучением, а именно к бактерицидным облучателям закрытого типа (ОЗТ), в частности – рециркуляторам, предназначенным для работы в помещениях в присутствии людей. Воздух, поступающий на вход рециркулятора, под действием бактерицидного УФ излучения обеззараживается в камере, после чего поступает непосредственно в заданное помещение.

В настоящее время в данной области техники существует проблема создания эффективного устройства для обеззараживания воздуха в помещениях с повышенным риском распространения возбудителей инфекций: в лечебно-профилактических, дошкольных, школьных, производственных и общественных организациях и других помещениях с большим скоплением людей.

На территории Российской Федерации микробиологические требования к качеству воздуха для машин и устройств на основе УФ обеззараживания воздуха регулируются следующими основными нормативными документами: СанПиН 2.1.3.2630-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность» (1), Р 3.5.1904-04 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях» (2), МУ 2.3.975-00 «Применение ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздушной среды помещений организаций пищевой промышленности, общественного питания и торговли продовольственными товарами» (3), СП 2.5.1198-03 «О введении в действие санитарных правил по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте" (4).

Согласно вышеуказанным нормативным документам, регулирующими микробиологической показатели УФ обеззараживания воздуха, санитарно-показательным микроорганизмом (СПМ) для воздуха является Staphylococcus aureus (1), УФ доза инактивации которого в 1000 раз (или с бактерицидной эффективностью 99,9%) составляет 385 Дж/м³ или 6,6 мДж/см².

Однако необходимо отметить, что в зависимости от конкретной микробиологической задачи, для проведения расчетов и выбора оборудования, в качестве СПМ могут быть рекомендованы и другие микроорганизмы.

Так, в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ), значительную проблему представляют внутрибольничные инфекции (ВБИ), которые обладают высокой подвижностью и устойчивостью к дезинфицирующим средствам. Принимая во внимание, что спектр микроорганизмов-агентов ВБИ постоянно расширяется, большинство отечественных и зарубежных специалистов пришло к выводу, что, с точки зрения борьбы с ВБИ, эффективность обеззараживания воздуха в помещениях ЛПУ следует определять по общему числу колониеобразующих микроорганизмов (ОМЧ).

Как правило, для этого необходима доза УФ облучения, превышающая дозу для Staphylococcus aureus в 5 и более раз. Например, при выборе в качестве микроорганизмов-агентов ВБИ споровых форм грибов рода аспергилиус и пинициллиум, бактерицидная доза для них превышает дозу для Staphylococcus aureus в 10 и более раз.

Таким образом, можно утверждать, что для решения указанных современных актуальных микробиологических проблем обеззараживания воздуха в некоторых областях жизнедеятельности человека, существует задача создания оборудования для УФ обеззараживания воздуха с более высокой дозой и производительностью, которое, в отличие от стандартных рециркуляторов, было бы способно обеспечить глубокое и качественное УФ обеззараживание по широкому спектру микроорганизмов.

Решение поставленной задачи требует, прежде всего, увеличения бактерицидной дозы, которая в общем случае определяется как произведение облученности на бактерицидной длине волны на время воздействия УФ излучения

<F> = <I>·t (5),

где <F> – средняя бактерицидная доза, <I> - средняя облученность в камере обеззараживания облучателя, t – время облучения, равное времени пребывания воздуха в камере обеззараживания.

Соответственно, для увеличения бактерицидной дозы необходимо или повысить среднюю облученность (интенсивность) УФ излучения в камере обеззараживания

облучателя, или продлить время пребывания воздуха в камере обеззараживания, либо увеличить и то и другое.

Как правило, повышение интенсивности УФ излучения в камере обеззараживания (при сохранении производительности ОЗТ) достигается или за счет увеличения числа УФ ламп или за счет увеличения их мощности. Однако решение указанной задачи таким путем может привести к нежелательным последствиям:

- увеличение количества УФ ламп влечет за собой увеличение стоимости облучателя, его габаритов и массы, так при этом приходится увеличивать количество источников питания ламп. Для мобильных (передвижных) устройств массогабаритные характеристики являются весьма критичными;

- увеличение времени пребывания обрабатываемого воздуха в камере обеззараживания приведет к падению скорости потока воздуха в камере и образованию практически ламинарного режима потока, который не обеспечивает перемешивание воздуха, необходимое для эффективного обеззараживания, что повлечет за собой микробиологический «проскок» необеззараженного воздуха через рециркулятор;

Поэтому, в современных бактерицидных облучателях закрытого типа (ОЗТ), задача повышения интенсивности УФ излучения в камере обеззараживания решается в основном за счет увеличения эффективности использования бактерицидного излучения, например, за счет выполнения внутренней поверхности корпуса или камеры обеззараживания облучателя с отражающим покрытием, что дает многократное увеличение эффективности использования бактерицидного излучения.

Известно устройство для очистки воздуха, а также способ и система кондиционирования, в которых используется указанное устройство. Устройство представляет собой облучатель закрытого типа, который может работать автономно как рециркулятор, так и в составе системы кондиционирования. Устройство включает в себя корпус, в котором установлены один или несколько фильтров разного класса фильтрования (например, HEPA фильтр, пылеулавливающий или угольный фильтры), вентилятор, различные системы и датчики, которые контролируют работу ламп и всего устройства в целом, отражатель и устройство защиты ламп от нарушения герметичности. В качестве отражающего покрытия используется алюминий, который наносится методом осаждения. Изобретение позволяет очистить воздух в ограниченном объеме за короткий период времени при высокой скорости потока воздуха и высокой производительности.

Вместе с тем, известное техническое решение имеет ряд недостатков.

Например, в нем утверждается, что отражающее покрытие, сформированное из напыленного слоя алюминия, отражает и рассеивает падающее УФ излучение, что приводит к диффузному характеру отражений из-за полученной шероховатой структуры.

Однако известно, что на осажденном алюминии быстро образуется оксидная пленка, так что коэффициент отражения (интегральный по углу) не превышает коэффициента отражения нержавеющей стали и составляет величину 0,25÷0,3, что не может привести к существенному (в несколько раз) увеличению УФ дозы. Кроме того, авторы не указывают использование отражения как ключевой технический результат, направленный на повышение дозы излучения, а лишь упоминают о некотором возможном эффекте, не приводя конкретных величин и расчетов. В патенте также упомянут другой известный материал - PTFE, который может быть использован в качестве отражающего покрытия в камере, однако, в данном случае, этот материал используется для других целей, как защитная оболочка ламп.

В качестве других недостатков аналога, следует отметить сложность и громоздкость конструкции устройства, вызванные наличием различных опций: множеством датчиков с обратными связями, фильтров и УФ подсветки фильтров, ионизаторов, системы осушки воздуха и др.

Несмотря на то, что достоинством аналога является наличие в устройстве предфильтрования воздуха, защищающего от пыли, в нем предлагается использовать HEPA фильтрование высоких классов очистки, что, в комбинации с УФ лампами и отражающим слоем, может привести к снижению мощности ламп и бактерицидной дозы УФ излучения, так как обеззараживания требуют только те микроорганизмы, которые не могут быть отфильтрованы из-за их малых размеров и для которых требуется «малая» УФ доза инактивации. Однако последнее утверждение не всегда верно - например, ротавирусы имеют высокие дозы инактивации при сравнительно малых размерах.

Также, при использовании HEPA фильтра, резко возрастают потери напора, а также увеличиваются затраты на обслуживание устройства, так как помимо замены ламп, требуется замена достаточно дорогих фильтров (Патент РФ на изобретение №2340360, A61L9/20, 2006 г.).

Известен бактерицидный УФ облучатель закрытого типа (рециркулятор), предназначенный для обеззараживания и очистки воздушных потоков в системах кондиционирования, а также в помещениях, содержащий корпус с входным и выходным сечениями для стерилизуемого воздушного потока, в котором, в качестве источника бактерицидного УФ излучения установлены газоразрядные лампы низкого давления. Корпус облучателя выполнен осесимметричной формы с расположенной вблизи его оси ртутной лампой низкого давления и геометрическими параметрами в соответствии со следующими условиями: s/(s+S)<0,1; d/D<0,2, где s - площадь внутренней поверхности облучателя без диффузно отражающего покрытия, S - площадь внутренней поверхности облучателя с диффузно отражающим покрытием, d - диаметр ртутной лампы низкого давления, D - характерный внутренний поперечный размер (диаметр) корпуса облучателя. Основная часть внутренней поверхности корпуса выполнена диффузно отражающей при соблюдении условия s/(s+S)<0.1 (обозначим его как коэффициент ξ), где S –площадь внутренней поверхности облучателя с диффузно отражающим покрытием, а s – площадь внутренней поверхности облучателя без диффузно отражающего покрытия, включая входное и выходное сечения воздушного потока. В соотношении площадей поглощающей и непоглощающей части УФ реактора учтено собственное поглощение излучения УФ лампой и элементами ее конструкции. Корпус облучателя имеет вытянутую цилиндрическую форму с определенным соотношением длины к поперечному диаметру, и имеет меньшую площадь поперечного сечения на входе и выходе из области облучения, чем в центральной части корпуса. Особенности формы корпуса облучателя позволяют снизить геометрические потери излучения. Для удобства нанесения диффузно отражающего покрытия корпус облучателя рекомендуется выполнять, по меньшей мере, из двух независимо изготовленных частей.

Как альтернативные варианты, в известном устройстве предлагается использовать в качестве источника УФ излучения амальгамные ртутные лампы низкого давления, а также эксимерные лампы. При этом лампа снабжена средством для нагрева амальгамы, которое размещено на окружающей лампу герметичной колбе из прозрачного для УФ излучения материала, заполненной газом с низкой теплопроводностью (например, ксеноном) или откачанной до низкого давления. В этом случае воздушный поток через облучатель практически не охлаждает лампу, что позволяет дополнительно снизить потребляемую погонную мощность тепловыделения и увеличить эффективность маломощной амальгамной лампы. Также в описании полезной модели упоминается о возможности использования фильтров, турбулизаторов и вращателей воздушного потока.

Техническим результатом известной полезной модели является снижение стоимости и увеличение эффективности облучателя, то есть снижение его энергопотребления. (Патент РФ на полезную модель № 188297, A61L 9/20, 2018 г.).

Недостаткам аналога являются:

- сложные варианты вытянутой формы облучателя с заданными геометрическими параметрами, которую предлагается использовать непосредственно или в системах вентиляции через конфузор-диффузор;

- сложность изготовления облучателя: для нанесения диффузно отражающего покрытия корпус облучателя рекомендуется выполнять, по меньшей мере, из двух независимо изготовленных частей;

- трудоемкая технология нанесения диффузно отражающего покрытия из листового фторопласта (тефлона) на участки сложной формы, требующая или использования многих деталей и элементов крепежа, поверхность которых увеличивает потери УФ излучения на неотражающих элементах, или же применения дорогостоящих химических методов нанесения ПТФЭ;

- использование в качестве альтернативы эксимерных источников излучения с длинами волн меньше 190 нм, применение которых приводит к деструкции PTFE, с образованием ядовитых фтор-углеродистых соединений;

- отсутствие специальных средств или элементов устройства, предотвращающих выход УФ излучения за пределы камеры облучения. Блокировку выхода бактерицидного излучения за пределы ОЗТ предлагается обеспечить за счет его геометрических параметров и/или поворота воздушного потока на входе и выходе облучателя соответствующими воздуховодами, внутренняя поверхность которых выполнена из материала, поглощающего бактерицидное УФ излучение. Такое решение недостаточно надежно, особенно для рециркуляторов, работающих в присутствии людей, а при использовании облучателя в системах кондиционирования и вентиляции - для предохранения узлов СВК от разрушающего воздействия УФ излучения;

- хотя в описании аналога упоминается возможность наличия фильтров, турбулизаторов и вращателей потока, но их параметры, а также места размещения в устройстве, не конкретизированы.

Общим существенным недостатком, присущим указанным известным техническим решениям, является то, что расчеты параметров конструкций производились исходя из того, что коэффициент УФ отражения диффузно рассеивающего покрытия камеры обеззараживания является постоянной величиной. При этом не учитывалось, что в процессе эксплуатации эти поверхности загрязняются микрочастицами пыли, переносимой воздушным потоком, вследствие чего отражательная способность покрытия падает и, следовательно, эффективность облучателя снижается.

Кроме того, в известных конструкциях не учтена проблема возникновения специфического запаха, снижающего комфортность потребления воздуха, прошедшего через облучатель. Как правило, при небольших интенсивностях УФ излучения, уровень запаха небольшой и практически не регистрируется, однако при увеличении интенсивности УФ излучения для достижения при высоких доз облучения, запах усиливается. В большинстве случаев наличие запаха связывают с некачественными лампами (например, ошибочно принимая этот запах за запах озона), неправильно подобранными материалами внутри УФ камеры, с фотолизом присутствующих летучих органических соединений в воздухе. Однако, в рамках разработки заявленной полезной модели, авторами достоверно установлено, что основной причиной запаха является сгорание пыли в высокоинтенсивных полях УФ излучения. Сгорающая в УФ излучении пыль является большой нерешенной проблемой, особенно при резко повышающейся УФ интенсивности при использовании отражающих поверхностей с высокими коэффициентами отражения. Поэтому можно утверждать, что предварительная подготовка и очистка воздуха от микрочастиц перед его поступлением в камеру высокоинтенсивного УФ излучения, для УФ облучателей закрытого типа является необходимой. Однако эта задача в известных облучателях не решена.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство, в котором реализован рециркулятор для УФ обеззараживания воздуха.

Рециркулятор состоит из корпуса с окнами для входа и выхода потока обрабатываемого воздуха, содержащего камеру обеззараживания, внутри которой размещен источник бактерицидного УФ излучения, а также противопылевой фильтр, установленный таким образом, что воздух проходит через фильтр перед входом в камеру обеззараживания. Вход и выход воздуха из камеры обеззараживания осуществляется под воздействием встроенного или внешнего вентилятора через специальные решетки, которые предназначены для снижения выхода УФ излучения из камеры обеззараживания и попадания его на противопылевой фильтр с целью предотвращения его разрушения под действием УФ излучения в течение срока эксплуатации. Внутренняя поверхность камеры обеззараживания покрыта диффузно отражающим слоем с коэффициентом отражения не менее 85% и отношением площади поверхности, не покрытой отражающим слоем (отверстия для входа и выхода воздуха из камеры и др.), к общей внутренней поверхности камеры не более 0,1 (коэффициент ξ).

В качестве источников излучения использовались две амальгамные лампы типа АНЦ 240П2, а диффузно отражающий слой выполнен из фторопласта. Камера обеззараживания имеет размеры 0,83×0,22×0,22 м. Расход воздуха составляет 300 м³/ч, при этом скорость воздуха в камере составляет ~1,7 м/c.

Технический результат, достигаемый при реализации известной полезной модели, заключается в обеспечении равномерности и снижении потерь светового поля внутри камеры УФ обеззараживания, увеличении дозы облучения за счет уменьшения потерь излучения, увеличении эффективности и производительности рециркулятора, также в увеличении срока работы установки без технического обслуживания (Патент РФ на полезную модель № 144349, A61L 9/20, 2013 г.).

Однако известный рециркулятор для обеззараживания воздуха, выбранный за прототип, имеет следующие существенные недостатки.

Так, существенным недостатком прототипа, присущим так же и аналогам, является то, что основным показателем, важным для повышения эффективности снижения микроорганизмов в помещении в присутствии людей, считается исключительно УФ интенсивность, то есть доза УФ облучения, но о значении такого параметра как производительность рециркулятора, в описаниях известных технических решений или не упоминается, или же оно недостаточно оценено.

Однако, из соответствующей научной литературы, касающейся обеззараживания воздуха в помещении с помощью рециркуляторов, известно, что для всех типов рециркуляторов справедливо решение следующего уравнения, согласно которому изменение концентрации микроорганизмов в помещении от времени будет определяться разностью скоростей их поступления (от людей и из внешнего воздуха) и удаления (за счет уноса воздуха из помещения и за счет обеззараживания рециркуляционным прибором):

dC⋅Vdt=B⋅H-B⋅C+S-R⋅α⋅C,

где R – производительность системы для обеззараживания воздуха (м³/ч), α – эффективность обеззараживания, t – время, С – концентрация микроорганизмов в помещении (КОЕ/м³), V – объём помещения (м³), B – производительность приточной вентиляции (м³/ч), H –концентрация микроорганизмов в приточном воздухе (КОЕ/м³), S – скорость поступления микроорганизмов от источников в помещении (КОЕ/час). Решением дифференциального уравнения является следующая зависимость: C(t)=D⋅e-(B+α⋅RV)⋅t+(1-e-(B+α⋅RV)⋅t)⋅(B⋅H+SB+α⋅R),

где D – начальная концентрация микроорганизмов в помещении (КОЕ/м³).

Следовательно, для эффективного снижения обсемененности в помещении при использовании рециркулятора, важен соответствующий коэффициент α, значение которого должно быть как можно более близким к единице, и который представляет собой эффективность, являющейся характеристикой микроорганизма, в соответствии с log (N/No) = - kF, где k – стандартная константа скорости гибели микроорганизмов под действием дозы УФ излучения (см²·мДж^-1), а F – УФ доза Дж/см².

Однако из того же решения уравнения следует, что даже при α=1, но низкой производительности R рециркулятора, снижения концентрации микроорганизмов добиться не удастся. То есть, эффективным для снижения концентрации микроорганизмов в помещении, будет только рециркулятор с высокой производительностью.

Другим недостатком известных устройств, является то, что в них не учтены технические сложности, связанные с использованием мощных вентиляторов большой производительности - например, шум, уровень которого не должен превышать нормативов, установленных для категорий помещений, в котором находятся люди. Средства, обеспечивающие ограничение уровня шума при использовании указанных вентиляторов, в аналогах отсутствуют.

Также авторами обнаружено, что значение коэффициента ξ= s/(s+S)<0.1, указанное в прототипе, не всегда оптимально с точки зрения унификации и стандартизации формы изделий.

Например, рециркулятор АЭРОЛИТ 550, производимый компанией НПО ЛИТ, создается на базе стандартного электротехнического шкафа, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда. Такая форма является простой и функциональной для конструирования рециркулятора, так как позволяет рационально разместить в нем все элементы: фильтры, вентилятор, блоки автоматики, ЭПРА и т.п. При расходе воздуха в 510 м³/час, рециркулятор обеспечивает эффективную эквивалентную дозу излучения (RED) не менее 30 мДж/см², при этом в камере обеззараживания находится одна амальгамная лампа типа ФОТОТРОН F366 с полным потоком излучения 130 Вт. Габаритные размеры камеры обеззараживания рециркулятора 800×250×550 мм, а ее внутренняя поверхность покрыта диффузно отражающим материалом на основе политетрафторэтилен (фторопласта). Размеры электротехнического шкафа из серии шкафов Rittal являются стандартными. Если в корпусе рециркулятора такого типа отсутствуют защитные решетки, то коэффициент ξ составит 0,257, что существенно выше 0,1. Поэтому сверху и снизу камеры установлены решетки, поверхность которых, обращенная в камеру УФ обеззараживания, покрыта тем же отражающим материалом, что и сама камера. При таком исполнении коэффициент ξ уменьшается до 0,2, что позволяет использовать стандартный корпус с наименьшими потерями УФ излучения.

Кроме невозможности унификации, попытки привести форму рециркулятора к коэффициентам ξ менее 0,25 привели бы к увеличению размеров шкафов, и, следовательно, увеличению габаритов изделия, его массы, что особенно неудобно при мобильном выполнении устройства. Соответственно, возрастает и стоимость изделия.

Необходимо также отметить, что для конструирования рециркуляторов на базе стандартно выпускаемых шкафов, в качестве корпусов подходят только цельносварные шкафы, так как более распространенные каркасно-панельные шкафы из-за больших неплотностей (щелей) непригодны для производства ОЗТ по соображениям безопасности находящихся в помещении людей. Изготовление же рециркуляторов в нестандартных корпусах вытянутой формы (как предлагается в аналоге), с малыми коэффициентами ξ, за счет чего снижаются потери излучения и увеличивается УФ доза, делает проблематичным размещение в таком корпусе всех необходимых рабочих элементов конструкции.

Таким образом, выбор значения коэффициента ξ не более 0,25 обеспечивает возможность использования в производстве стандартных форм и размеров, что наиболее целесообразно по технологическим и экономическим соображениям.

Необходимая величина бактерицидной дозы при увеличении коэффициентов ξ для рециркуляторов в стандартных коротких корпусах, обеспечивается путем увеличения интенсивности УФ излучения в камере обеззараживания за счет использования компактных ламп U-образной формы типа ФОТОТРОН F366, которая представляет собой гнутую кварцевую трубку, а её общий габарит (длина) более чем в 2 раза меньше линейной лампы той же мощности.

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в обеспечении обеззараживания по более широкому спектру микроорганизмов, улучшении микробиологического качества воздуха, повышении комфортности работы в помещениях в присутствии людей, а также в возможности стандартизации изготовления изделия.

Указанный технический результат достигается тем, что бактерицидный облучатель, содержащий корпус с окнами входа и выхода потока обрабатываемого воздуха, по крайней мере, один вентилятор, по крайней мере, одну защитную решетку и камеру обеззараживания, внутри которой размещен, по крайней мере, один источник бактерицидного УФ излучения, причем внутренняя поверхность камеры обеззараживания в основном покрыта диффузно отражающим слоем с коэффициентом отражения не менее 85% и имеет определенный коэффициент ξ отношения площади поверхности, свободной от диффузно отражающего слоя, к общей площади внутренней поверхности камеры, а также противопылевой фильтр, установленный таким образом, что поток обрабатываемого воздуха проходит через него до входа в камеру обеззараживания, согласно полезной модели, поверхности защитной решетки, обращенные внутрь камеры обеззараживания, также покрыты диффузно отражающим слоем, значение коэффициента ξ составляет не более 0,25, а в качестве источника бактерицидного УФ излучения используется U-образная амальгамная лампа.

Для предотвращения снижения коэффициента отражения диффузного покрытия и возникновения неприятного запаха из-за осаждения пыли, целесообразно оснастить бактерицидный облучатель фильтром, класс фильтрования и поверхность которого способны поглощать пыль с размером частиц 3-10 мкм и крупнее. Фильтр должен быть установлен до входа потока обрабатываемого воздуха в камеру обеззараживания и может размещаться в корпусе облучателя.

Для обеспечения комфортности работы в помещениях соответствующих категорий, особенно в присутствии людей (например, в больничных палатах при круглосуточном режиме эксплуатации), корректированный уровень звуковой мощности ОЗТ не должен превышать 40 дБ.

Для удобства использования рециркулятор имеет мобильное исполнение и может перемещаться при помощи колес.

Устройство поясняется чертежом, на котором представлен общий вид рециркулятора.

Рециркулятор содержит корпус 1 с окнами 2,3 для входа и выхода воздуха соответственно, внутри которого расположены вентилятор 4, защитные решетки 5 и камера 6 обеззараживания с установленной внутри неё УФ лампой 7. Внутренняя поверхность камеры обеззараживания и поверхности защитных решеток, обращенных вовнутрь камеры обеззараживания, покрыты диффузно отражающим УФ излучение слоем 8. Входные окна снабжены противопылевыми фильтрами 9. Для мобильного исполнения рециркулятор оснащен колесами 10. Направление потока обрабатываемого воздуха указано на чертеже стрелками.

Устройство работает следующим образом.

За счет разряжения, создаваемого вентилятором 4, поток воздух из помещения поступает в корпус 1 рециркулятора через входные окна 2, которые снабжены противопылевыми фильтрами 9. После этого, очищенный от пылевых частиц обрабатываемый воздух поступает в камеру 6 обеззараживания, где, под воздействием бактерицидного УФ излучения, происходит инактивация содержащихся в воздухе патогенных микроорганизмов. Специальные защитные решетки 5 предназначены для равномерного распределения потока воздуха и предотвращения выхода УФ излучения из камеры обеззараживания. Далее обеззараженный воздух через выходное окно 3 поступает в помещение. Рециркулятор может быть выполнен как в настенном варианте, так и как передвижное устройство. В последнем случае на него устанавливают специальную раму с колесами 10.

Пример реализации полезной модели.

Рециркулятор типа АЭРОЛИТ 550 представляет собой облучатель закрытого типа и предназначен для обеззараживания воздуха в помещениях, с целью снижения количества содержащихся в воздухе микроорганизмов и профилактики инфекционных заболеваний в присутствии и отсутствии людей.

Рециркулятор изготовлен из стандартного шкафа типа Rittal с габаритными размерами 800х300х1200 мм и представляет собой стальной цельносварной корпус, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда. Корпус оснащен штатной дверью с уплотнителем.

На корпусе рециркулятора расположены окна 2 для входа потока обрабатываемого воздуха с вентиляционными решетками, каждая из которых снабжена воздушным противопылевым фильтром 9. В рециркуляторе этого типа установлены 4 фильтра с классом фильтрации G4-F5, который вполне достаточен для фильтрации частиц пыли размером 3-10 мкм.

Прошедший через противопылевые фильтры воздух попадает в расположенную внутри корпуса камеру 6 обеззараживания с габаритными размерами 800х250х550 мм. На внутреннюю поверхность камеры обеззараживания нанесен диффузно отражающий слой 8 с коэффициентом отражения на длине волны 254 нм, около 90%. Диффузно отражающий слой выполнен в виде внутренней обшивки (покрытия) из фторопласта Ф4 (ГОСТ 10007-80) с толщиной листа 3 мм.

В камере обеззараживания установлен один источник 7 УФ излучения, в качестве которого используется амальгамная лампа низкого давления типа ФОТОТРОН F 368. Полный поток УФ излучения лампы на длине волны 254 нм составляет 130 Вт. Лампа выполнена из безозонового кварцевого стекла и имеет U-образную форму: диаметр колбы лампы – 28 мм, диаметр изгиба лампы – 100 мм. Лампа в камере обеззараживания установлена на специальных держателях. Во избежание увеличения потерь УФ излучения на неотражающих элементах, держатели выполнены таким образом, чтобы площадь их боковой поверхности была минимальной.

Питание лампы осуществляется при помощи электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА) с алгоритмом «мягкого» пуска, обеспечивающим не менее 5000 включений/выключений лампы, что является важной характеристикой для УФ рециркуляторов, которые могут работать как в непрерывном режиме, так и в циклическом.

УФ лампа содержит мультикомпонентную амальгаму, которая позволяет использовать лампу без снижения полного потока излучения при скоростях потока воздуха до 3,5-4 м/с при комнатной температуре. Расчетным путем было определено, что в данном рециркуляторе фактическая скорость потока воздуха составила 0,7 м/с.

Благодаря свойствам амальгамной лампы и камеры обеззараживания, АЭРОЛИТ 550 может эксплуатироваться в широком диапазоне температур воздуха от +1 до +35⁰С.

В камере 6 обеззараживания установлены профильные защитные решетки 5 П-образной формы для входа и выхода воздуха, образующие совместно с камерой единую конструкцию, при этом плоскости решеток, обращенные вовнутрь камеры покрыты диффузно отражающим слоем 8, а другие свободны от него. Решетка установлена в окне таким образом, что поверхности с диффузно отражающим слоем были бы обращены вовнутрь камеры 6 обеззараживания. Отношение площади поверхности, без обшивки диффузно отражающим слоем (отверстия для входа и выхода воздуха, держатели лампы элементы решеток) к общей внутренней поверхности камеры (коэффициент ξ) составляет 0,2.

Выход обеззараженного воздуха осуществляется через окно 3 (раструб) на верхней панели корпуса.

Прокачку воздуха через рециркулятор осуществляет один вентилятор 4 типа EBM-PAPST D4E 146-LV19-14, который обеспечивает расход 500 м³/час при уровне шума 49 дБ. В корпусе может быть установлен один такой вентилятор со специальным шумоподавляющим устройством или два вентилятора такого типа, которые при таком же расходе обеспечивают уровень шума ниже 40 дБ, что соответствует требованиям к работе приборов, например, медицинских учреждений при их круглосуточной работе, включая ночной режим.

Таким образом, особенности конструкции рециркулятора АЭРОЛИТ 550 обеспечивают эффективная дозу УФ излучения до 30 мДж/см², которая является достаточной для инактивации большинства микроорганизмов с эффективностью более 99%.

В отличие от традиционных рециркуляторов, ориентированных на обеззараживание по сравнительно небольшому перечню микроорганизмов, требующим доз УФ облучения не более 5-10 мДж/см², заявленный бактерицидный облучатель обеспечивает более высокую дозу УФ облучения и дает возможность обеззараживания по более широкому спектру микроорганизмов. Кроме того, традиционные рециркуляторы, представленные на рынках РФ и за рубежом имеют расходы 50-100 м³/час, что представляется недостаточной величиной для эффективной работы приборов такого типа. Так, для рециркулятора 100 м³/час и минимально допустимой кратности воздухообмена в 4-5, объем помещения для одного рециркулятора составит 20-25 м³, что при высоте потолков в 3 м приводит к площади помещения в 6-8 м². Поэтому ключевой особенностью заявленного облучателя закрытого типа является его производительность, в несколько раз превышающая производительности традиционных рециркуляторов, которая обеспечивает высокий расход и высокую кратность воздухообмена при удалении микроорганизмов из воздуха, что способствует улучшению скорости, глубины и качества обеззараживания воздуха в помещении с людьми, а также повышает комфортность потребления воздуха за счет отсутствия запаха и шума.

Список литературы:

1. СанПиН 2.1.3.2630-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность».

2. Р 3.5.1904-04 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях».

3. МУ 2.3.975-00 «Применение ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздушной среды помещений организаций пищевой промышленности, общественного питания и торговли продовольственными товарами».

4. СП 2.5.1198-03 «О введении в действие санитарных правил по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте".

5. Кармазинов Ф.В., Костюченко С.В., Кудрявцев Н.Н., Храменков С.В. «Ультрафиолетовые технологии в современном мире», Коллективная монография, г. Долгопрудный, ИД «Интеллект», 2012 г.

Claims (4)

1. Бактерицидный облучатель, содержащий корпус с окнами входа и выхода потока обрабатываемого воздуха, по крайней мере, один вентилятор, по крайней мере, одну защитную решетку и камеру обеззараживания, внутри которой размещен, по крайней мере, один источник бактерицидного УФ излучения, причем внутренняя поверхность камеры обеззараживания в основном покрыта диффузно отражающим слоем с коэффициентом отражения не менее 85% и имеет определенный коэффициент ξ отношения площади поверхности, свободной от диффузно отражающего слоя, к общей площади внутренней поверхности камеры, а также противопылевой фильтр, установленный таким образом, что поток обрабатываемого воздуха проходит через него до входа в камеру обеззараживания, отличающийся тем, что поверхности защитной выравнивающей решетки, обращенные внутрь камеры обеззараживания, также покрыты диффузно отражающим слоем, при этом значение коэффициента ξ составляет не более 0,25, а в качестве источника бактерицидного УФ излучения используется U-образная амальгамная лампа.

2. Бактерицидный облучатель по п. 1, отличающийся тем, что уровень его звуковой мощности не превышает 40 дБ.

3. Бактерицидный облучатель по п. 1, отличающийся тем, что выполнен мобильным.

4. Бактерицидный облучатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве диффузно отражающего слоя используется ПТФЭ с коэффициентом отражения более 90%.

Images