RU2475271C2

RU2475271C2 - System for disinfection of air in buildings

Info

Publication number: RU2475271C2
Application number: RU2006119231/15A
Authority: RU
Inventors: Яков Абраммерович Гольдштейн; Сергей Геннадьевич Шашковский; Сергей Владимирович Бирюков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Мелитта"
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2013-02-20
Also published as: RU2006119231A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to devices of air purification in closed premises, preferably, multi-storey or apartment buildings. Device for air disinfection in buildings contains multitude of photo-catalytic reactors for air disinfection, pulse lamp, as such xenon lamp is applied, power source, capacitive storage element, former of high-voltage impulses, microprocessor control and direction block, ventilator, display and keyboard, interface card, general bus bar, which connects photo-catalytic reactors and microprocessor blocks of direction and control. Photo-catalytic reactor contains titanium dioxide, and as work surface - polished aluminium.

EFFECT: increase of system functional possibilities, improvement of announcement about emergency situations, sending sound and light signals about faults in system components by system.

21 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Область техникиTechnical field

Заявленное изобретение относится к устройствам очистки воздуха в замкнутых помещениях, предпочтительно многоэтажных или многоквартирных зданиях.The claimed invention relates to air purification devices in enclosed spaces, preferably multi-story or multi-apartment buildings.

Уровень техникиState of the art

Обеспечение жизненных потребностей человека в чистой воде и чистом воздухе является одним из важнейших направлений по разработке новых технологий. Известно, что в помещениях концентрация болезнетворных микроорганизмов, концентрация газообразных органических и неорганических соединений, выделяемых отделочными материалами или бытовыми предметами, как правило, выше, чем на улице. Биологический и химический терроризм, вспышки распространения инфекций гриппа - все это сделало критической проблему обеспечения людей чистым воздухом.The provision of vital human needs for clean water and clean air is one of the most important areas for the development of new technologies. It is known that in rooms the concentration of pathogens, the concentration of gaseous organic and inorganic compounds released by decoration materials or household items, is usually higher than on the street. Biological and chemical terrorism, outbreaks of the spread of influenza infections - all this has made the critical problem of providing people clean air.

В настоящее время удаление болезнетворных микроорганизмов и ядовитых химических веществ из воздуха в основном связано с эффективностью работы вентиляции помещений. Обеспечение эффективной вентиляции является ключевым фактором обеспечения комфорта на рабочем месте и в квартире, поскольку многие проводят в помещениях более 2/3 суток.Currently, the removal of pathogens and toxic chemicals from the air is mainly associated with the effectiveness of ventilation. Ensuring effective ventilation is a key factor in ensuring comfort at the workplace and in the apartment, since many people spend more than 2/3 days in rooms.

Существует достаточно большое количество технических решений, относящихся к системам обеззараживания воздуха в системах вентиляции, использующих ультрафиолетовое облучение потока воздуха. Конструкции известных систем очистки и дезинфекции воздуха в вентиляционных камерах, использующих непрерывное облучение воздуха ультрафиолетом, можно подразделить на несколько групп.There are a fairly large number of technical solutions related to air disinfection systems in ventilation systems using ultraviolet irradiation of the air flow. Designs of known systems for cleaning and disinfecting air in ventilation chambers using continuous irradiation of air with ultraviolet light can be divided into several groups.

К первой группе относятся изобретения, в которых описаны технические решения по установке внутри вентиляционных коробов ультрафиолетовых ламп. В этой группе изобретений технические решения относятся к механическим конструкциям коробов [1], креплениям ламп [2], конструкциям отражательных экранов или расположению ламп [3].The first group includes inventions that describe technical solutions for installing ultraviolet lamps inside ventilation ducts. In this group of inventions, technical solutions relate to the mechanical structures of boxes [1], lamp mounts [2], designs of reflective screens or the arrangement of lamps [3].

Ко второй группе относятся устройства, в которых эффективность работы повышают за счет комбинированного воздействия на микроорганизмы. В изобретении [4] предлагается комбинированное воздействие паров воды и ультрафиолета на проходящий воздух. Другие решения связаны с использованием ультрафиолета в комбинации с фотокаталитическим фильтром. Это самая широкая группа изобретений, поскольку существует множество вариантов конструкторских решений, а именно: а) определенного положения фильтров и ламп относительно друг друга [5], б) выбора формы камеры, в которой расположены лампы, например, в виде эллипсоида [6], в) выбора материала, покрывающего внутреннюю поверхность камеры, например, из полированного алюминия [7], г) использование модульной конструкции крепления фильтров и ламп [8], д) выбора числа фильтров и создание комплексных установок для стерилизации воздуха для нескольких помещений [9]. Недостатком первой и второй групп изобретений является решение очень узкого спектра задач без учета проблем, связанных с обслуживанием устройств, работающих в вентиляционных системах.The second group includes devices in which work efficiency is increased due to the combined effect on microorganisms. The invention [4] proposes a combined effect of water vapor and ultraviolet radiation on passing air. Other solutions involve the use of ultraviolet radiation in combination with a photocatalytic filter. This is the widest group of inventions, since there are many design options, namely: a) a certain position of the filters and lamps relative to each other [5], b) the choice of the shape of the chamber in which the lamps are located, for example, in the form of an ellipsoid [6], c) the choice of material covering the inner surface of the chamber, for example, made of polished aluminum [7], d) the use of a modular design for attaching filters and lamps [8], e) the choice of the number of filters and the creation of complex installations for air sterilization for several rooms communications [9]. The disadvantage of the first and second groups of inventions is the solution of a very narrow range of problems without taking into account the problems associated with the maintenance of devices operating in ventilation systems.

К третьей группе можно отнести изобретения, в которых основной технической задачей является электронно-программное управление установками стерилизации воздуха. В описаниях изобретений приводятся блок-схемы устройств на основе компьютеров и микропроцессоров, к которым подключены датчики, с помощью которых определяют скорость потока воздуха в вентиляционном коробе. С помощью программного обеспечения и измерительных схем измеряют и управляют температурой стерилизуемого воздуха. Различные варианты систем, используемых для систем вентиляции зданий, описаны в следующих заявках и патентах: [10], [11] [12], [13]. Однако такие системы в основном относятся к конкретным независимым устройствам, встраиваемым в систему вентиляции, и не решают проблем создания систем вентиляции в многоэтажных зданиях. Следует отметить, что рассмотренные выше технические решения связаны с использованием ультрафиолетовых ламп с непрерывным излучением. В большинстве случаев это приводит к недостаточной эффективности воздействия слабых потоков ультрафиолета на микробное или вирусное загрязнение воздуха.The third group includes inventions in which the main technical problem is the electronic-software control of air sterilization units. In the descriptions of the inventions are block diagrams of devices based on computers and microprocessors, to which the sensors are connected, with which they determine the air flow rate in the ventilation duct. Using software and measuring circuits, the temperature of the air to be sterilized is measured and controlled. Various versions of the systems used for building ventilation systems are described in the following applications and patents: [10], [11] [12], [13]. However, such systems mainly relate to specific independent devices built into the ventilation system and do not solve the problems of creating ventilation systems in multi-storey buildings. It should be noted that the technical solutions discussed above are associated with the use of ultraviolet lamps with continuous radiation. In most cases, this leads to insufficient effectiveness of the effects of weak ultraviolet fluxes on microbial or viral air pollution.

Новое направление в построении стерилизаторов воздуха в вентиляционных системах связано с использованием мощных импульсных ламп для создания широкополосных пиков ультрафиолета. Мощный поток ультрафиолета разрывает внешние оболочки микроорганизмов и биополимеров. Кроме того, ультрафиолет активизирует работу активаторов, нанесенных на поверхность фильтров, и очистка от загрязнений происходит более эффективно. При этом разрушаются наиболее опасные патогены и химические реагенты.A new direction in the construction of air sterilizers in ventilation systems is the use of powerful flash lamps to create broadband ultraviolet peaks. A powerful ultraviolet stream breaks the outer shells of microorganisms and biopolymers. In addition, ultraviolet activates the work of activators deposited on the surface of the filters, and cleaning of contaminants is more efficient. At the same time, the most dangerous pathogens and chemicals are destroyed.

Известно техническое решение [14], в соответствии с которым в вентиляционной системе размещают импульсную лампу, генератор озона, распылитель воды. Недостатком данной системы является необходимость дорогостоящей эксплуатации связанной с заменой воды или ее подведением в вентиляционную систему. Кроме того, следует учесть тот факт, что в состав водопроводной воды обычно входят неорганические соли, которые будут наноситься на внешнюю оболочку лампы и поверхность фильтров и отражателей, что будет приводить к снижению уровня излучения ультрафиолета и, следовательно, к снижению эффективности. Излучаемый озон, не успевший прореагировать с водяными парами, поступает в помещение, и его высокий уровень может оказывать отрицательное воздействие на организм человека.A technical solution is known [14], according to which a flash lamp, an ozone generator, a water atomizer are placed in the ventilation system. The disadvantage of this system is the need for expensive operation associated with the replacement of water or its supply to the ventilation system. In addition, one should take into account the fact that tap water usually contains inorganic salts that will be applied to the outer shell of the lamp and the surface of filters and reflectors, which will lead to a decrease in the level of ultraviolet radiation and, consequently, to a decrease in efficiency. Radiated ozone, which did not have time to react with water vapor, enters the room, and its high level can have a negative effect on the human body.

Известен патент США [15], в котором предложена система очистки воздуха в зданиях. В данном изобретении на патогенные микроорганизмы воздействуют озоном или ультрафиолетом. Система содержит распределенные генераторы озона, размещенные внутри коробов с приточным воздухом. Для снижения уровня озона генераторы озона размещают на значительном расстоянии друг от друга, тем не менее это не устраняет повышенного содержания озона в приточном воздухе, что ограничивает возможность использования установки для обеззараживания помещений в присутствии людей.A known US patent [15], which proposed a system of air purification in buildings. In this invention, pathogens are exposed to ozone or ultraviolet light. The system contains distributed ozone generators located inside the supply air ducts. To reduce ozone levels, ozone generators are placed at a considerable distance from each other, however, this does not eliminate the increased ozone content in the supply air, which limits the possibility of using the unit for disinfecting rooms in the presence of people.

Кроме того, такая система не предусматривает возможность регулировать интенсивность обработки загрязненного воздуха из-за сложности установки новых параметров в устройствах, размещенных внутри коробов. Система не снабжена датчиками, которые позволяют определить работоспособность основных компонентов генераторов, и вследствие этого оператору, обслуживающему систему, достаточно сложно определить, работают ли все генераторы озона в рабочем режиме. Это может привести к проникновению патогенных микроорганизмов из окружающей среды в случае возникновения аварийных ситуаций.In addition, such a system does not provide for the ability to control the intensity of processing of polluted air due to the difficulty of setting new parameters in devices located inside the boxes. The system is not equipped with sensors that can determine the operability of the main components of the generators, and as a result, it is quite difficult for the operator servicing the system to determine whether all ozone generators are operating in operating mode. This can lead to the penetration of pathogenic microorganisms from the environment in the event of an emergency.

К техническому результату, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, относятся повышение функциональных возможностей системы за счет комплексного решения нескольких технических задач. Одной из задач является обеспечение полного контроля работоспособности всех фотокаталитических реакторов, распределенных в вентиляционных коробах и контактирующих с рабочими помещениями или квартирами. Другая задача состоит в усовершенствовании оповещения об аварийных ситуациях и подаче системой звукового и светового сигналов о неисправности компонентов системы. Следующая задача связана с возможностью блокировки доступа загрязненного воздуха в ту часть здания, в которой произошла поломка оборудования. Дополнительная задача связана с обеспечением быстрой перенастройки оборудования для разных уровней опасности, например, при угрозе микробиологического загрязнения окружающей среды.The technical result, the achievement of which the invention is directed, includes increasing the functionality of the system due to the integrated solution of several technical problems. One of the tasks is to ensure complete control of the operability of all photocatalytic reactors distributed in ventilation ducts and in contact with workrooms or apartments. Another task is to improve emergency notification and the system to sound and light signals about a malfunction of system components. The next task is related to the possibility of blocking the access of contaminated air to that part of the building in which equipment breakdown occurred. An additional task is related to ensuring quick reconfiguration of equipment for different hazard levels, for example, when there is a threat of microbiological pollution of the environment.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Заявленный технический результат достигается за счет того, что система для обеззараживания воздуха в зданиях содержит множество фотокаталитических реакторов для дезинфекции воздуха, установленных в вентиляционных коробах, где каждый реактор содержит, по крайней мере, одну импульсную лампу, формирователь высоковольтных импульсов, датчики, вентилятор и необязательно фильтр, дополнительно в устройство входит источник питания, емкостной накопитель, микропроцессорный блока управления и контроля, который обрабатывает сигналы датчиков, формирует сигналы запуска импульсной лампы, формирует сигналы, оповещающие о неисправности фотокаталитического реактора, причем к микропроцессорному блоку управления и контроля подключена клавиатура, дисплей и плата интерфейса, которая передает и принимает сигналы через общую шину, которая совместно с микропроцессорами, входящими в состав индивидуальных фотокаталитических реакторов, и, по крайней мере, одним промежуточным контроллером, а также центральным фотокаталитическим реактором и центральным процессором формируют общую локальную сеть системы для обеззараживания воздуха в зданиях.The claimed technical result is achieved due to the fact that the system for disinfecting air in buildings contains many photocatalytic reactors for disinfecting air installed in ventilation ducts, where each reactor contains at least one flash lamp, a high-voltage pulse shaper, sensors, a fan, and optionally filter, in addition, the device includes a power source, capacitive storage, a microprocessor control and monitoring unit that processes sensor signals, generates trigger signals for a flash lamp, generates signals indicating a malfunction of the photocatalytic reactor, and a keyboard, display and interface board are connected to the microprocessor control and monitoring unit, which transmits and receives signals through a common bus, which, together with microprocessors that are part of individual photocatalytic reactors , and at least one intermediate controller, as well as a central photocatalytic reactor and a central processor, form a common locale a new network of systems for air disinfection in buildings.

Перечень фигурList of figures

Фиг.1. Структурная схема системы для обеззараживания воздуха в зданиях с выводом отработанного воздуха из здания.Figure 1. Structural diagram of a system for disinfecting air in buildings with the discharge of exhaust air from the building.

Фиг.2. Структурная схема фотокаталитического реактора и блока управления и контроля.Figure 2. Block diagram of a photocatalytic reactor and a control and monitoring unit.

Описание изобретенияDescription of the invention

На фиг.1 изображен один из вариантов структурной схемы системы для обеззараживания воздуха в зданиях с помощью импульсного ультрафиолетового излучения. Данный вариант включает, но не ограничивает других вариантов расположения основных компонентов системы.Figure 1 shows one of the structural diagrams of a system for disinfecting air in buildings using pulsed ultraviolet radiation. This option includes, but does not limit other options for the location of the main system components.

Здание 1 содержит множество жилых комнат или рабочих помещений 2, по крайней мере, на одном этаже 3. В приведенном варианте рассматривается схема вентиляции с общим забором воздуха через центральный блок 4 с возможностью необязательного предварительного кондиционирования с помощью жидкостного теплообменника 5 за счет нагрева (например, связанного с горячим водоснабжением) или охлаждения (например, с помощью теплообменника связанного с подачей охлажденной воды или охлаждающей жидкости при работе с дополнительным холодильником).Building 1 contains many living rooms or workrooms 2, at least on one floor 3. In the above embodiment, a ventilation scheme with a common air intake through the central unit 4 is considered with the possibility of optional pre-conditioning using a liquid heat exchanger 5 by heating (for example, associated with hot water supply) or cooling (for example, using a heat exchanger associated with the supply of chilled water or coolant when working with an additional refrigerator).

На выходе центрального блока 4 входной воздух проходит через необязательную предварительную очистку воздуха, например, с помощью центрального фотокаталитического реактора 6 и/или, по крайней мере, одного фильтра 7. В каждую из комнат 2 воздух поступает через ответвление от общего вентиляционного канала 8.At the outlet of the central unit 4, the inlet air passes through an optional preliminary air purification, for example, using a central photocatalytic reactor 6 and / or at least one filter 7. Air enters each of the rooms 2 through a branch from a common ventilation channel 8.

Фотокаталитический реактор 12 для очистки и дезинфекции воздуха устанавливают в вентиляционном канале 8 с разными вариантами размещения: а) один реактор на несколько помещений, б) один реактор для каждого помещения, в) в комбинации вариантов а) и б). На фиг.1 приведен вариант размещения, когда фотокаталитический реактор устанавливают по варианту б). Вытяжной воздух из комнат собирается в вытяжной вентиляционный канал 9 и покидает здание через, по крайней мере, один выход 10 с помощью естественной или активной (например, с помощью вентилятора) вытяжки. Управление вентилятором осуществляется блоком 11.The photocatalytic reactor 12 for cleaning and disinfecting air is installed in the ventilation duct 8 with different placement options: a) one reactor for several rooms, b) one reactor for each room, c) in a combination of options a) and b). Figure 1 shows the placement option when the photocatalytic reactor is installed according to option b). Exhaust air from the rooms is collected in the exhaust ventilation duct 9 and leaves the building through at least one outlet 10 using a natural or active (for example, using a fan) exhaust. Fan control is carried out by block 11.

На фиг.2 приведен один из вариантов структурной схемы фотокаталитического реактора 12. Реактор 12 содержит, по крайней мере, одну импульсную лампу 23 и необязательно каталитический или пассивный фильтр 24. В качестве фотореактивного материала используют, например, двуокись титана.Figure 2 shows one of the structural diagrams of the photocatalytic reactor 12. The reactor 12 contains at least one flash lamp 23 and optionally a catalytic or passive filter 24. As the photoreactive material, for example, titanium dioxide is used.

Импульсная лампа 23 подключена к первому и второму выходам формирователя высоковольтных импульсов 25, первый вход формирователя 25 подключен к первому выходу источника питания 26, второй выход которого подключен к блоку емкостного накопителя 27, который осуществляет заряд конденсаторной батареи до напряжения 1,0 кВ. Второй вход формирователя высоковольтных импульсов 25 подключен к первому выходу микропроцессорного блока управления и контроля 28, третий вход формирователя 25 подключен к выходу емкостного накопителя 27. К первому входу блока управления и контроля 28 необязательно подключают клавиатуру 29, а ко второму входу необязательно подключают дисплей 30 для контроля установки параметров и режимов работы фотокаталитического реактора 12. Дополнительно к входам микропроцессорного блока управления и контроля 28 необязательно подключают через соответствующие узлы для согласования сигналов 31, по крайней мере, один из датчиков, расположенных внутри фотокаталитического реактора 12, которые выбирают из группы, состоящей из: датчика температуры 32, датчика, измеряющего интенсивность света 33, датчика скорости воздуха 34. Второй выход микропроцессорного блока управления и контроля 28 через блок 37 подключен к вентилятору 36. Третий и четвертый выходы микропроцессорного блока управления и контроля 28 подключены соответственно к первому звуковому оповещателю 19 и первому световому оповещателю 20. Первый оповещатель звукового сигнала 19 выдает непрерывный или пульсирующий сигнал аварии, а первый световой индикатор 20 выдает непрерывный или импульсный свет. Дополнительно к микропроцессорному блоку управления и контроля 28 подключена плата интерфейса 38, которая служит для передачи и приема данных от общей шины 40.A flash lamp 23 is connected to the first and second outputs of the high-voltage pulse former 25, the first input of the former 25 is connected to the first output of the power supply 26, the second output of which is connected to the capacitive storage unit 27, which charges the capacitor bank to a voltage of 1.0 kV. The second input of the shaper of high-voltage pulses 25 is connected to the first output of the microprocessor control and monitoring unit 28, the third input of the shaper 25 is connected to the output of the capacitive storage 27. The keyboard 29 is optionally connected to the first input of the control and control unit 28, and the display 30 is optionally connected to the second input monitoring the installation of parameters and operating modes of the photocatalytic reactor 12. In addition to the inputs of the microprocessor control and monitoring unit 28, it is optionally connected via the corresponding the nodes for matching signals 31, at least one of the sensors located inside the photocatalytic reactor 12, which is selected from the group consisting of: a temperature sensor 32, a sensor measuring light intensity 33, an air speed sensor 34. The second output of the microprocessor control unit and control 28 through the block 37 is connected to the fan 36. The third and fourth outputs of the microprocessor control unit and control 28 are connected respectively to the first sound siren 19 and the first light siren 20. First the first siren 19 gives a continuous or pulsating alarm signal, and the first indicator light 20 gives continuous or pulsed light. In addition to the microprocessor control unit 28, an interface board 38 is connected, which serves to transmit and receive data from a common bus 40.

Микропроцессорный блок управления и контроля может быть размещен за пределами рабочей зоны воздуховода 8, в которой размещается фотокаталитический реактор 12. Устройство работает следующим образом. После установки фотокаталитического реактора 12 в вентиляционный канал 8 к нему подключают блок, в состав которого входит: формирователь высоковольтных импульсов 25, источник питания 26 и емкостной накопитель 27, а также микропроцессорный блок управления и контроля 28. Затем выбирают режим его работы исходя из объема помещения и мощности используемой, по крайней мере, одной импульсной лампы 23 и скорости работы вентилятора 36 и эффективности дезинтеграции микроорганизмов. Для установки режима дезинфекции воздуха используют варианты, выбираемые из группы: а) используют клавиатуру 29 и дисплей 30 для визуализации данных при установке режимов работы реактора 12, б) переключают работу микропроцессорного блока 28 на управление от внешних сигналов, поступающих из общей шины 40, и задают программу работы с центрального процессора 16, в) переключают работу микропроцессорного блока 28 на управление процессов от программы, записанной в перепрограммируемой памяти микропроцессора 28, например, в электрически программируемой стираемой постоянной памяти EEPROM. В процессе работы фотокаталитического реактора микропроцессорный блок управления и контроля 28 вырабатывает сигналы управления, поступающие на вход формирователя высоковольтных импульсов 25.The microprocessor control unit can be placed outside the working area of the duct 8, which houses the photocatalytic reactor 12. The device operates as follows. After installing the photocatalytic reactor 12 in the ventilation channel 8, a unit is connected to it, which includes: a high-voltage pulse former 25, a power supply 26 and a capacitive storage 27, as well as a microprocessor control and monitoring unit 28. Then, its operation mode is selected based on the volume of the room and the power used at least one flash lamp 23 and the speed of the fan 36 and the efficiency of the disintegration of microorganisms. To set the air disinfection mode, use the options selected from the group: a) use the keyboard 29 and display 30 to visualize the data when setting the operating modes of the reactor 12, b) switch the operation of the microprocessor unit 28 to control from external signals coming from the common bus 40, and set the program of work from the central processor 16, c) switch the operation of the microprocessor unit 28 to process control from the program recorded in the reprogrammable memory of the microprocessor 28, for example, in an electrically programmable erasable read-only memory EEPROM. In the process of operation of the photocatalytic reactor, the microprocessor control and monitoring unit 28 generates control signals received at the input of the high-voltage pulse generator 25.

Кроме этого микропроцессорный блок управления и контроля 28 преобразует сигналы, поступающие от датчиков, преобразует их в цифровую форму, производит обработку по заданной программе и вырабатывает сигнал о работоспособности или неработоспособности блока, производит аварийное выключение фотокаталитического реактора при нарушении программы работы и формирует команду на включение звукового и светового сигналов, передает соответствующий сигнал по общей шине на вход промежуточного контроллера и/или центрального процессора. Вопросы построения линий связи между несколькими микропроцессорами, размещенными на удаленном расстоянии, и формирование стандартизованных шин на их основе широко известно из технической литературы. Общая шина 40 может использовать, например, стандарты RS232, RS485 для формирования последовательных каналов связи с использованием витых пар.In addition, the microprocessor control and monitoring unit 28 converts the signals received from the sensors, converts them to digital form, processes it according to a given program and generates a signal about the unit’s working or inoperative function, makes an emergency shutdown of the photocatalytic reactor in violation of the program of work, and generates a command to turn on the sound and light signals, transmits the corresponding signal on a common bus to the input of the intermediate controller and / or central processor. The issues of constructing communication lines between several microprocessors located at a remote distance, and the formation of standardized buses based on them are widely known from the technical literature. The common bus 40 may use, for example, RS232, RS485 standards for forming serial communication channels using twisted pairs.

Промежуточный контроллер 15 служит для сбора данных об аварийной ситуации на отдельных этажах, которые поступают на его входы через общую шину 40 и для подачи звукового и светового сигналов о возникновении аварийной ситуации с помощью второго звукового оповещателя 21 и второго светового оповещателя 22. Промежуточный контроллер 15 содержит встроенное устройство для индикации параметров фотокаталитических реакторов 12, на котором выводятся данные о работоспособности всех фотокаталитических реакторов, расположенных на одном этаже. Перечень состояний относится к параметрам определяющим: выход из строя, по крайней мере, одной лампы, выход из строя вентилятора, снижение эффективности работы вентилятора, отсутствие питающего напряжения.The intermediate controller 15 is used to collect emergency data on individual floors, which are supplied to its inputs via a common bus 40 and to provide sound and light signals about an emergency occurrence using the second sound siren 21 and the second light siren 22. The intermediate controller 15 contains an integrated device for indicating the parameters of photocatalytic reactors 12, which displays data on the health of all photocatalytic reactors located on one floor. The list of conditions refers to the determining parameters: failure of at least one lamp, failure of the fan, reduced fan efficiency, lack of supply voltage.

Промежуточный контроллер необязательно содержит блок ввода индивидуальных параметров для каждого фотокаталитического реактора 12 в режиме его внешнего управления. В случае возникновения аварийных ситуаций промежуточный контроллер или центральный процессор вырабатывает команду на управление узлом переключения воздушных потоков 13, который закрывает вентиляционный канал 8 с помощью шторки 14. Это необходимо для того, чтобы при неисправности фотокаталитического реактора загрязненный воздух не поступал в помещение. После устранения неисправности открытие шторок осуществляется по команде оператора с центрального пульта 16 либо с пульта промежуточного контроллера 15. Центральный процессор 16 предпочтительно включает в себя компьютер, дисплей 17, на котором представлена таблица состояния всех промежуточных контроллеров 15 и необязательно представлено состояние работоспособности всех фотокаталитических реакторов 12, и необязательно оборудован третьим звуковым оповещателем 18.The intermediate controller optionally contains an input unit for individual parameters for each photocatalytic reactor 12 in the mode of its external control. In case of emergencies, the intermediate controller or central processor generates a command to control the air flow switching unit 13, which closes the ventilation duct 8 using the shutter 14. This is necessary so that in the event of a malfunction of the photocatalytic reactor, contaminated air does not enter the room. After troubleshooting, the shutters are opened at the command of the operator from the central console 16 or from the console of the intermediate controller 15. The central processor 16 preferably includes a computer, a display 17, which presents a status table of all the intermediate controllers 15 and optionally presents the operational status of all photocatalytic reactors 12 , and optionally equipped with a third sound siren 18.

В случае возникновения угрозы микробиологического загрязнения окружающей среды оператор с помощью центрального компьютера 16 задает новые параметры работы всех N реакторов 12, размещенных на всех или выбранных этажах здания. За счет обратной связи между центральным процессором 16 и реакторами 12 оператор может отключать работу всех индивидуальных реакторов при профилактическом ремонте или создать периодические режимы работы всей системы очистки воздуха, например увеличивать интенсивность обеззараживания воздуха в помещениях в ночное время, для проведения более эффективной вентиляции и удаления тех патогенов, которые накопились в помещении за дневное время работы, например, в приемных покоях больниц или поликлиник.In the event of a threat of microbiological pollution of the environment, the operator using the central computer 16 sets new operating parameters for all N reactors 12 located on all or selected floors of the building. Due to the feedback between the central processor 16 and the reactors 12, the operator can turn off the operation of all individual reactors during preventive maintenance or create periodic modes of operation of the entire air purification system, for example, increase the intensity of air disinfection in rooms at night, for more efficient ventilation and removal of those pathogens that have accumulated in the room during the daytime, for example, in the emergency rooms of hospitals or clinics.

Двухуровневая система управления фотокаталитического реактора 12 от внутреннего процессора 28 или внешних процессоров 15 и/или 16 позволяет осуществить перенастройку воздушных потоков внутри здания и обеспечить автоматическое переключение на внутренний кругооборот воздуха за счет управляемых жалюзи 14, что особенно важно при возникновении биотеррористической угрозы.The two-level control system of the photocatalytic reactor 12 from the internal processor 28 or external processors 15 and / or 16 allows for the reconfiguration of the air flows inside the building and provides automatic switching to the internal air circuit due to controlled blinds 14, which is especially important in the event of a bioterrorist threat.

Конструктивное выполнение фотокаталитических реакторов зависит от задач при создании систем вентиляции. Форма фотокаталитических реакторов может быть преимущественно цилиндрической, или квадратной, или прямоугольной. Количество и мощность импульсных ламп определяется объемом помещений, режимом работы и параметрами качества уничтожения микроорганизмов, вирусов, грибов и могут выбираться в процентном соотношении из величин 80%, 90%, 95%, 100%.The design of photocatalytic reactors depends on the tasks involved in creating ventilation systems. The shape of the photocatalytic reactors may be predominantly cylindrical, or square, or rectangular. The number and power of flash lamps is determined by the volume of the premises, the mode of operation and the quality parameters of the destruction of microorganisms, viruses, fungi and can be selected as a percentage of 80%, 90%, 95%, 100%.

Внутренние поверхности фотокаталитических реакторов выполняют преимущественно в виде отражающей поверхности. С этой целью предпочтительно использовать полированный алюминий. При выборе лам предпочтение отдается ксеноновым импульсным лампам, которые могут генерировать широкополосный спектр ультрафиолета в диапазоне от 100-400 нм, предпочтительно от 200-350 нм, более предпочтительно от 205 до 315 нм с частотой от 0,1 до 100 разрядов в секунду. Предпочтительно с частотой от 1 до 5 Гц. Частота определяется при запуске фотокаталитических реакторов в зависимости от мощности ламп, объема помещения и скорости протока воздуха.The inner surfaces of photocatalytic reactors are predominantly in the form of a reflective surface. To this end, it is preferable to use polished aluminum. When choosing llamas, preference is given to xenon flash lamps, which can generate a broadband ultraviolet spectrum in the range from 100-400 nm, preferably from 200-350 nm, more preferably from 205 to 315 nm with a frequency of from 0.1 to 100 discharges per second. Preferably with a frequency of from 1 to 5 Hz. The frequency is determined when starting photocatalytic reactors depending on the power of the lamps, the volume of the room and the speed of the air flow.

ПримерыExamples

Ниже приведены примеры размещения и взаимодействия компонентов системы для разных вариантов зданий или сооружений, которые включают, но не ограничивают других вариантов, которые могут быть разработаны на основе знаний, известных в области построения вентиляционных систем и систем кондиционирования и обеззараживания воздуха.The following are examples of the placement and interaction of system components for different versions of buildings or structures, which include, but are not limited to other options that can be developed based on knowledge known in the field of construction of ventilation systems and air conditioning and air disinfection systems.

Пример 1. Пример размещения системы в многоэтажном здании.Example 1. An example of a system in a multi-story building.

Центральный блок забора внешнего воздуха 4, центральный процессор 16 и необязательно центральный фотокаталитический реактор 6 размещены на техническом этаже, который может быть расположен в нижней (в подвале) или верхней (под крышей) части здания. Вытяжной воздух через систему воздуховодов 9 частично возвращается в центральный блок 4 и поступает в приточную вентиляцию 8. При этом воздух состоит из смеси наружного и рециркуляционного воздуха. Соотношение расхода между рециркуляционным и приточным воздухом зависит от периода года (зима-лето). Оператор с помощью центрального процессора 16 через общую шину 40 и блок 13 может управлять воздушными шторками 14, которые регулируют расход рециркулярного и приточного воздуха.The central block of external air intake 4, the central processor 16 and optionally the central photocatalytic reactor 6 are located on the technical floor, which can be located in the lower (basement) or upper (under the roof) part of the building. The exhaust air through the duct system 9 partially returns to the central unit 4 and enters the supply ventilation 8. In this case, the air consists of a mixture of external and recirculated air. The flow ratio between recirculation and supply air depends on the period of the year (winter-summer). The operator using the Central processor 16 through a common bus 40 and unit 13 can control the air curtains 14, which regulate the flow of recirculated and supply air.

Для компенсации приточного воздуха из помещений санузлов и кухни предусмотрена отдельная вытяжная вентиляция. Охлаждение воздуха летом осуществляется с помощью водяных или фреоновых воздухоохладителей, а подогрев воздуха зимой - с помощью водяных или электрических калориферов.To compensate for the supply air from the rooms of the bathrooms and the kitchen, a separate exhaust ventilation is provided. Air cooling in summer is carried out using water or freon air coolers, and air heating in winter is carried out using water or electric heaters.

Фотокаталитические реакторы 12 размещают внутри вентиляционных коробов 8 либо по одному реактору на несколько помещений, либо по одному реактору на каждое помещение. Микропроцессорный блок управления и контроля 28 может быть размещен рядом с вентиляционным входом приточного воздуха, в котором установлен фотокаталитический реактор 12, или рядом с вентиляционным коробом 8.Photocatalytic reactors 12 are placed inside ventilation ducts 8, either one reactor for several rooms, or one reactor for each room. The microprocessor control unit 28 can be placed next to the ventilation inlet of the supply air in which the photocatalytic reactor 12 is installed, or next to the ventilation duct 8.

Локальная сеть, сформированная с помощью общей шины 40, позволяет получать сигналы от каждого из фотокаталитических реакторов 12 через микропроцессор 28, шину 39, блок согласования 38 и подавать их на центральный процессор 16, передавать сигналы управления от центрального процессора 16 обратно к микропроцессорам 28 для изменения режима работы, по крайней мере, одного реактора 23. В центральном блоке забора воздуха может быть установлен центральный фотокаталитический реактор 6, в состав которого могут быть включены от 1 до 50, предпочтительно от 2 до 6 импульсных ламп, в зависимости от этажности здания и фильтр 7 в качестве дополнительных компонентов, осуществляющих предварительную очистку воздуха.A local network formed using a common bus 40 allows you to receive signals from each of the photocatalytic reactors 12 through a microprocessor 28, a bus 39, a matching unit 38, and feed them to the central processor 16, transmit control signals from the central processor 16 back to the microprocessors 28 to change operating mode of at least one reactor 23. A central photocatalytic reactor 6 may be installed in the central air intake unit, from which from 1 to 50, preferably from 2 to 6 flash lamps, depending on the number of storeys of the building and filter 7 as additional components for preliminary air purification.

Пример 2. Пример поэтажного размещения системы в многоэтажном здании.Example 2. An example of the floor placement of the system in a multi-story building.

Забор внешнего воздуха осуществляется индивидуально на каждом этаже с помощью вентиляционного агрегата, снабженного фильтрами для очистки внешнего воздуха от пыли. Приточный воздух распределяется через приточные короба 8 и поступает на вход фотокаталитических реакторов 12, размещенных перед вводом воздуха в помещение. Микропроцессорный блок управления и контроля может быть размещен рядом с вентиляционным входом приточного воздуха, в котором установлен фотокаталитический реактор 12. Общая шина 40 связывает все сигналы, поступающие от реакторов 12 в локальную сеть, сигналы которой поступают либо на вход промежуточного контроллера 15, либо на вход центрального процессора 16, либо на входы контроллера 15 и процессора 16. Вытяжной воздух выводится за пределы здания на противоположной стороне от забора воздуха для приточной вентиляции. Такое расположение системы позволяет регулировать степень очистки воздуха в малопосещаемых вспомогательных помещениях или технических этажах по сравнению с рабочими или жилыми помещениями.External air intake is carried out individually on each floor with the help of a ventilation unit equipped with filters for cleaning external air from dust. Supply air is distributed through the supply ducts 8 and enters the inlet of the photocatalytic reactors 12 located in front of the air inlet into the room. The microprocessor control and monitoring unit can be placed next to the ventilation inlet of the supply air, in which the photocatalytic reactor 12 is installed. The common bus 40 couples all the signals coming from the reactors 12 to the local network, the signals of which either enter the input of the intermediate controller 15 or the input central processor 16, or to the inputs of the controller 15 and processor 16. Exhaust air is discharged outside the building on the opposite side of the air intake for supply ventilation. This arrangement of the system allows you to adjust the degree of air purification in low-visited auxiliary rooms or technical floors in comparison with work or residential premises.

Предлагаемое техническое решение позволяет при его применении обеспечить эффективное обеззараживание воздуха помещений для обеспечения безопасности находящихся в нем людей.The proposed technical solution allows its application to provide effective disinfection of indoor air to ensure the safety of people in it.

ЛитератураLiterature

1. Huffman F. Air filtration system. US Patent 6,849,107 (February 1, 2005).1. Huffman F. Air filtration system. US Patent 6,849,107 (February 1, 2005).

2. Бородин И.В. и др. Устройство для уничтожения микроорганизмов в воздухе. Патент РФ 2112031 (1998.05.27).2. Borodin I.V. and other device for the destruction of microorganisms in the air. RF patent 2112031 (1998.05.27).

3. Fenl F.B. Reducing odors with a germicidal lamp. US Patent Applic. 20030198568 (October 23, 2003).3. Fenl F.B. Reducing odors with a germicidal lamp. US Patent Applic. 20030198568 (October 23, 2003).

4. Wen S.H. Apparatus and method for purifying air in a ventilation system. US Patent 6,673,137 (January 6, 2004).4. Wen S.H. Apparatus and method for purifying air in a ventilation system. US Patent 6,673,137 (January 6, 2004).

5 Tillman Jr. Air purification unit. US Patent 6.783,578 (August 31, 2004).5 Tillman Jr. Air purification unit. US Patent 6,783,578 (August 31, 2004).

6. Matschke A.L. Apparatus and method for germicidally cleaning air in a duct system. US Patent 6,022,511 (February 8, 2000).6. Matschke A.L. Apparatus and method for germicidally cleaning air in a duct system. US Patent 6,022,511 (February 8, 2000).

7. Bigelow W. Air actinism chamber apparatus and method. US Patent 6,500,387 (December 31, 2002).7. Bigelow W. Air actinism chamber apparatus and method. US Patent 6,500,387 (December 31, 2002).

8. Reisfeld В. et al. Modular photocatalytic air purifier. US Patent Applic. 20040175304 (September 9, 2004).8. Reisfeld B. et al. Modular photocatalytic air purifier. US Patent Applic. 20040175304 (September 9, 2004).

9. Goswami D.Y. Photocatalytic air disinfection. US Patent 5,933,702 (August 3, 1999).9. Goswami D.Y. Photocatalytic air disinfection. US Patent 5,933,702 (August 3, 1999).

10. Lentz T.L. et al. System and method for controlling an ultraviolet air treatment device for return air duct applications. US Patent Applic. 20050118054 (June 2, 2005).10. Lentz T.L. et al. System and method for controlling an ultraviolet air treatment device for return air duct applications. US Patent Applic. 20050118054 (June 2, 2005).

11. Doshi R. System and method for treating microorganisms within motor vehicle heating, ventilation, and air conditioning units. US Patent Applic. 20040141875 (July 22, 2004).11. Doshi R. System and method for treating microorganisms within motor vehicle heating, ventilation, and air conditioning units. US Patent Applic. 20040141875 (July 22, 2004).

12. Gibson P.G. et al. Ultra violet lamp ventilation system method and apparatus. US Patent 7,036,171 (August 7, 2003).12. Gibson P.G. et al. Ultra violet lamp ventilation system method and apparatus. US Patent 7,036,171 (August 7, 2003).

13. Goswami. Photocatalytic system for indoor air quality. US Patent 5,835,840 (November 10, 1998).13. Goswami. Photocatalytic system for indoor air quality. US Patent 5,835,840 (November 10, 1998).

14. Potember R.S. et al. Method and apparatus for air treatment. US Patent Applic. 20040120845 (June 24, 2004).14. Potember R.S. et al. Method and apparatus for air treatment. US Patent Applic. 20040120845 (June 24, 2004).

15. Balkany Apparatus and method for treating air in a building. US Patent 5,752,878 (May 19, 1998).15. Balkany Apparatus and method for treating air in a building. US Patent 5,752,878 (May 19, 1998).

Claims

1. Device for disinfecting air in buildings, containing many photocatalytic reactors for disinfecting air installed in ventilation ducts, characterized in that the reactor contains at least one flash lamp that is connected to the first and second outputs of the high-voltage pulse shaper, the first input which is connected to the first output of the power source, the second output of the power source is connected to the input of the capacitive storage, the output of which is connected to the third input of the shaper high pulses, the second input of which is connected to the first output of the microprocessor control and monitoring unit, the second output of which is connected to the fan control unit, the third and fourth outputs of which are connected respectively to the first sound siren and the first light siren, and the second and third inputs of the microprocessor control unit and controls are respectively connected to the keyboard and display, and the fourth input of the microprocessor control and monitoring unit is connected to the interface board, the output of which It is connected to a common bus that connects all individual photocatalytic reactors and associated microprocessor control and monitoring units located on different floors of the building to a common local area network, which on separate floors of the building is connected to the inputs of at least one intermediate controller and / or to the input of the central processor, and the first and second outputs of the intermediate controller are connected to the inputs of the second sound siren and the second light siren, and the third output is connected to the node switching the air flows, the output of which is connected to a curtain which is placed inside, at least one vent channel, wherein a common bus connects the central additionally photocatalytic reactor.

2. The device according to claim 1, characterized in that each photocatalytic disinfection reactor contains at least one lamp that forms ultraviolet light in a wide frequency range, effective for killing microorganisms.

3. The device according to claim 2, characterized in that a xenon lamp is used as a lamp.

4. The device according to claim 1, characterized in that the high voltage pulse generation unit included in the photocatalytic reactor is connected to at least one flash lamp.

5. The device according to claim 2, characterized in that the frequency range lies in the range from 100 to 400 nm.

6. The device according to claim 2, characterized in that the frequency range lies in the range from 205 to 315 nm.

7. The device according to claim 2, characterized in that the frequency of the lamp is in the range from 0.1 to 100 Hz.

8. The device according to claim 2, characterized in that the frequency of the lamp is in the range from 1 to 5 Hz.

9. The device according to claim 1, characterized in that the sensors installed in the photocatalytic reactor are selected from the group consisting of: an air velocity sensor, a sensor that detects light intensity, a temperature sensor, or combinations thereof.

10. The device according to claim 1, characterized in that the working surface of the photocatalytic reactor is made in the form of a reflective surface.

11. The device according to claim 10, characterized in that polished aluminum is used as the material of the working surface of the photocatalytic reactor.

12. The device according to claim 1, characterized in that the photocatalytic reactor contains photoreactive material.

13. The device according to p. 12, characterized in that the photoreactive material is titanium dioxide.

14. The device according to claim 1, characterized in that the intermediate controller is located on at least one floor of the building.

15. The device according to 14, characterized in that the intermediate controller contains a built-in display device.

16. The device according to 14, characterized in that the intermediate controller optionally contains an input unit for individual parameters to set the operation mode of each photocatalytic reactor.

17. The device according to claim 1, characterized in that the sirens of sound and light signals give a continuous or pulsating signal.

18. The device according to claim 1, characterized in that the central processor unit further comprises a display, which reflects the status table of all intermediate controllers and the health status of all photocatalytic reactors.

19. The device according to claim 9, characterized in that the outputs of the sensors included in the photocatalytic reactor, through nodes matching the signals are connected to the first inputs of the microprocessor control and monitoring unit.

20. The device according to claim 1, characterized in that the photocatalytic reactor is additionally installed in a duct at the outlet of the central unit through which air is taken from the external environment.

21. The device according to claim 1, characterized in that a third sound siren is additionally connected to the central processor.