Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха, в частности к устройствам для очистки от микрочастиц и микроорганизмов, и может быть использовано для очистки оборотного воздуха, например, на железнодорожных вокзалах.

Воздушная среда в помещениях с массовым пребыванием пассажиров, к которым относятся железнодорожные вокзалы, характеризуется широким спектром загрязнения такими пылегазовыми примесями, как мелкодисперсная пыль, оксид и диоксид углерода, диоксид азота, а также бактериальной обсемененностью. Концентрация загрязняющих веществ в воздухе таких помещений, как правило, превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК), а бактериальная загрязненность воздуха составляет 600±20 КОЕ/м³ и более.

Наиболее неблагоприятная ситуация с состоянием воздушной среды в помещениях складывается в осенне-зимний период из-за снижения интенсивности естественного воздухообмена и солнечной инсоляции. Это приводит к возрастанию общего количества микроорганизмов в воздухе по сравнению с летним периодом на 40-50%. Поэтому наличие в воздухе помещений химических ингредиентов и болезнетворных бактерий представляет определенную опасность для здоровья людей. Подобные помещения в ряде случаев являются потенциальными очагами распространения различного рода инфекций.

Воздухообмен в помещениях вокзалов, как правило, поддерживается системами естественной и механической вентиляции. Однако при массовом скоплении пассажиров подобные системы не справляются с возложенными на них функциями. Системы механической вентиляции, не говоря уже об естественной вентиляции, не оснащены воздухоочистительными устройствами, позволяющими произвести качественную очистку загрязненного воздуха.

Известно устройство для очистки воздуха в помещении, в частности очистки, связанной с микрочастицами и микроорганизмами. Устройство содержит базовое средство, в котором размещены фильтрующие средства, источники ультрафиолетового излучения и вентиляционное средство. Базовое средство состоит из корпуса, содержащего одну или несколько управляемых крышек, и оборудовано предпочтительно дистанционно управляемыми средствами. Крышки корпуса под действием соответствующего сигнала принимают закрытое положение, предназначенное для закрытой очистки или облучения воздуха, и открытое положение, предназначенное для комбинированного ультрафиолетового открытого облучения поверхностей и предметов в очищаемом помещении и очистки находящегося в помещении воздуха (RU №2121629, F24F 3/16, 1998).

Известное техническое решение предназначено для обработки воздуха в небольших помещениях, в которых возможно присутствие и отсутствие людей. Данное устройство не целесообразно использовать при массовом скоплении людей.

Наиболее близким техническим решением является устройство для очистки рециркулируемого воздуха, включающее средство для отвода воздуха из закрытого помещения, воздуховод для направления отводимого воздуха через блок, включающий секцию кондиционирования потока воздуха, которая включает по меньшей мере один фильтр для фильтрации отводимого воздуха и секцию разделения потока воздуха для пропускания его по разным траекториям с созданием турбулентности в потоке воздуха и предварительной стерилизации; секцию с ультрафиолетовым излучением, предназначенную для облучения отводимого воздуха с последующим возвратом его к воздухозаборнику, выполненному с возможностью сообщения с закрытым помещением, при этом, по меньшей мере, одна из поверхностей блока покрыта антимикробным агентом. Устройство снабжено вентиляционной системой (см. RU №2280473, A61L 9/20, 27.07.2006).

Недостатки данного устройства обусловлены тем, что обеззараживание воздуха осуществляется с использованием ртутных ламп. При использовании ртутных ламп в процессе эксплуатации в системах механической вентиляции могут возникнуть условия, приводящие к утечке паров ртути из-за нарушения герметичности ламп.

Кроме того, ртутные лампы, находящиеся в потоке воздуха, содержащего пыль и микроорганизмы, постоянно обрастают пылевыми отложениями и возникают условия их биообрастания, что требует определенного внимания со стороны обслуживающего персонала. Использование антимикробного нелетучего агента по обеззараживанию воздушного потока является малоэффективным средством и его применение в устройстве значительно осложняет процесс обслуживания установки.

Известное устройство не может быть использовано для бактерицидной обработки бактериально обсемененной воздушной среды больших помещений с массовым пребыванием людей в скоростном режиме и при больших объемах воздуха, поскольку рассчитаны на обслуживание помещений объемом не более 150 м³.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, является повышение степени бактерицидной очистки воздуха и скорости процесса обработки в целом.

Указанный технический результат достигается в устройстве для очистки воздуха, выполненном в виде двухъярусного корпуса, в котором последовательно по потоку воздуха расположены на первом ярусе секция предварительной фильтрации воздуха с двумя фильтрами для удаления пыли и бактериального аэрозоля и секция ультрафиолетового облучения, снабженная ксеноновыми лампами и отражающими экранами, при этом ксеноновые лампы установлены поперечно к потоку воздуха и ориентированы перпендикулярно друг к другу, на втором ярусе - секция принудительной тяги с вентилятором и секция адсорбции с адсорбером для очистки от сероводорода и аммиака и адсорбером для очистки от оксида углерода и диоксида азота, при этом верхний и нижний ярусы объединены секцией удаления пораженных микроорганизмов, снабженной рамочными фильтрами.

Секция принудительной тяги снабжена средством для снижения вибрации и оборудована звукопоглощающим материалом.

Устройство снабжено воздухораспределительными решетками, установленными на первом ярусе перед секций предварительной фильтрации, на втором ярусе - перед секцией адсорбции.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструкция устройства для очистки воздуха.

На чертеже показаны: 1 - двухъярусный корпус, 2 - секция предварительной фильтрации воздуха, 3 - фильтр для удаления пыли и бактериального аэрозоля, 4 - секция ультрафиолетового облучения, 5 - ксеноновые лампы, 6 - секция для удаления пораженных микроорганизмов, 7 - рамочные фильтры, 8 - секция принудительной тяги, 9 - вентилятор, 10 - виброизолятор, 11 - звукопоглощающий материал, 12 - секция адсорбции, 13 - адсорбер для очистки от сероводорода и аммиака, 14 - адсорбер для очистки от оксида углерода и диоксида азота, 15 - воздухораспределительная решетка.

Устройство работает следующим образом.

Загрязненный воздух, забираемый из помещения железнодорожного вокзала, через воздухораспределительные решетки 15 поступает в секцию 2 предварительной фильтрации воздуха для очистки запыленного воздуха от мелкодисперсной пыли и бактериального аэрозоля (капельно-жидкая фаза). Предварительная фильтрация необходима в связи с тем, что очистка бактериально загрязненного воздуха ультрафиолетовым излучением может значительно осложняться по причине наличия в воздухе мелкодисперсной пыли, на поверхности которой могут осаждаться колонии микроорганизмов. Пылевые частицы, находясь в зоне облучения, будут являться как бы защитным экраном от пагубного воздействия от лучей, исходящих от излучателя. С целью повышения эффективности воздействия излучения на микроорганизмы из воздушного потока следует максимально удалить пылевые частицы.

Секция 2 предварительной фильтрации снабжена двумя фильтрами 3. Наиболее совершенными фильтрами для очистки запыленного воздуха от мелкодисперсной пыли и бактериального аэрозоля считаются электростатические фильтры. Данные фильтры дают высокую степень очистки при сравнительно низких энергозатратах. Они способны улавливать частицы субмикронных размеров. Эффективность электростатических фильтров может достигать 98-99%. Фильтры отличаются относительно низкими эксплуатационными затратами.

Воздух, прошедший секцию 2 предварительной фильтрации, поступает в секцию 4 ультрафиолетового облучения. В основу очистки бактериально загрязненного воздуха положен принцип использования высокоинтенсивного импульсного оптического излучения широкого спектра. В качестве источника излучения используют ксеноновые лампы 5 нового поколения, применение которых ранее ограничивалось в основном лазерной технологией. Спектр излучения таких ламп - сплошной. Он непрерывно перекрывает весь ультрафиолетовый диапазон, а также видимую и ближнюю инфракрасную область и характеризуется интенсивностью и коротким временем воздействия. Ксеноновые лампы 5 установлены поперечно к потоку проходящего воздуха и ориентированы перпендикулярно друг к другу. Каждая лампа 5 закреплена в направляющих, исключающих ее вибрацию в поперечном направлении, но при этом обеспечивается свободное перемещение в продольном направлении в случае термического расширения электродов. Секция 4 ультрафиолетового облучения снабжена отражающими экранами (на чертеже не показаны), использование которых повышает степень поражения микроорганизмов в процессе обработки УФ-облучения.

Из облученного воздуха в секции 6 удаления пораженных микроорганизмов на рамочных фильтрах 7 удаляется так называемая «белковая масса».

В конструктивном отношении фильтры 7 состоят из жесткой рамы, изготовленной из анодированного алюминиевого профиля с герметичным уплотнением по периметру фильтровального пакета. В фильтровальном пакете используется фильтрующий материал из стекловолокна, не чувствительный к влаге.

Очищенный от пораженных микроорганизмов воздух через секцию 8 принудительной тяги и воздухораспределительные решетки 15 поступает в секцию адсорбции 12 для очистки загазованного воздуха от газообразных вредных соединений. Загазованность воздушной среды может служить питательной средой, если она содержит азотистые и углеродные соединения. Этот канал поддержки жизнеспособности микроорганизмов должен быть устранен за счет удаления из воздуха не только азотистых и углеродных соединений, но и сернистых. В адсорбере 13 происходит очистка от сероводорода и аммиака, в адсорбере 14 - от оксида углерода и диоксида азота,

В качестве адсорбирующих материалов используют волокнистые материалы, которые по своим физико-химическим свойствам (большая динамическая емкость, большая удельная поверхность и механическая прочность) имеют неоспоримое преимущество перед зерновыми сорбентами.

Для работы в автономном режиме устройство оборудуется секцией 8 принудительной тяги для обеспечения циркуляции воздушного потока во внутреннем объеме и внешней сети. В секции 8 установлен радиальный вентилятор 9 среднего давления. Высокооборотный вентилятор 9 является источником повышенной звуковой мощности, поэтому он должен быть установлен на выброизоляторах 10. Кроме того, секция 8 принудительной тяги оборудована звукопоглощающим материалом 11.

Обработка загрязненного воздуха в заявленном устройстве осуществляется в замкнутых каналах, что полностью исключает непосредственный контакт обслуживающего персонала с болезнетворными микроорганизмами и риском ультрафиолетового облучения.

Устройство согласно изобретению относится к высокоэффективному устройству для комплексной очистки загрязненного воздуха, находящегося внутри помещения от мелкодисперсной пыли, бактериального аэрозоля (капельно-жидкая фаза), микроорганизмов, «белковой массы» (инактивированных микроорганизмов) и токсичных газообразных примесей, а именно к снижению риска биологической опасности и заражения инфекционными заболеваниями, т.е. к поддержанию соответствующего уровня санитарно-эпидемиологического и экологического благополучия, в частности рекомендуется для систем вентиляции помещений с массовым пребыванием людей, например на железнодорожных вокзалах.

Устройство работает в рециркуляционном режиме, что позволяет получить ресурсосберегающий эффект и снизить расход электроэнергии, обеспечить экономию тепла в отопительный сезон, а также предотвратить выброс вредных веществ в окружающую среду.