Результат интеллектуальной деятельности: Установка для обработки воздуха и биостабилизации системы вентиляции

Изобретение относится к области климатических установок и систем кондиционирования воздуха, и может быть использовано в административных и общественных зданиях.

Общеизвестно, что требования к качеству воздуха в помещениях общественного пользования в отношении микрочастиц и микроорганизмов постоянно возрастают.

Известно устройство обработки воздуха, которое содержит размещенные последовательно по меньшей мере один фильтр грубой очистки воздуха, вентилятор, ионизатор, озонатор, спиралеобразный теплообменник, носитель (патент RU2156925, МПК F24F3/16, опубл. 27.09.2000 г.).

Известное устройство без частой замены и отдельной стерилизации представляют очаг дальнейшего развития грибков, бактерий или вирусов.

Известна установка для микробиологической очистки воздуха, содержащая частично заполненный жидкостью корпус с патрубком подвода загрязненного воздуха и патрубком отвода очищенного воздуха, и крышкой, имеющей с внутренней стороны желоб с отверстием, корпус разделен посредством перегородки на рабочую камеру с установленным в ней разбрызгивателем, выполненным в форме барабана с закрепленными на его поверхности нитями, поверхность которых выполнена лиофильной, и отстойную камеру. Установка снабжена источником подачи воздуха, закрепленным на входе в рабочую камеру, фильтром предварительной очистки, закрепленным в отверстии желоба, и биофильтром, расположенным в верхней части отстойной камеры перед патрубком отвода очищенного воздуха, в качестве жидкости использован питательный раствор для микроорганизмов биофильтра, а внутренняя поверхность крышки в зоне промывки загрязненного воздуха при его проходе между крышкой и барабаном выполнена эквидистантно поверхности барабана (патент RU2494 145, МПК C12M 1/00, опубл. 27.09.2013 г.).

Общим недостатком указанных выше устройств является то, что помимо частиц и патогенных микроорганизмов, находящихся в воздухе при его очистке, удаляются и благоприятные микроорганизмы. Кроме того, недостатком является сложность управления, отсутствие централизованности и высокие капитальные затраты.

Задачей, решаемой изобретением, является создание эффективного устройства для очистки воздуха и нормализации микробиологического баланса в системе вентиляции здания.

Технический результат - повышение качества воздуха, подаваемого в помещение, нормализация микробиологического баланса в системе вентиляции здания.

Задача решается, а технический результат достигается установкой для обработки воздуха, подаваемого в помещение, включающей размещенные последовательно в корпусе как минимум один фильтр грубой очистки и минимум один фильтр тонкой очистки, теплообменник, ультразвуковой распылитель с насадкой, выполненный с возможностью мелкодисперсного распыла биологически активного препарата, содержащего споры бактерий из группы B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. pumilus, B. Megaterium, в количестве, определяемом по формуле:

G = 0,02·k· F,

где G - расход биологически активного препарата мл/цикл;

F- площадь помещения, м2;

k - коэффициент, изменяющийся в диапазоне от 1,05 до 1,2 в зависимости от разветвленности системы вентиляции помещения,

а также емкость для хранения биологически активного препарата с датчиком его уровня, вентилятор, при этом установка включает встроенный контроллер управления, связанный проводной связью с датчиком температуры и ультразвуковым распылителем, с электромагнитным насосом, датчиком уровня биологически активного препарата, вентилятором, а также с датчиком углекислого газа в обрабатываемом помещении, причем ультразвуковой распылитель связан с емкостью для хранения биологически активного препарата через электромагнитный клапан, а также через электромагнитный насос и запорную арматуру.

Согласно изобретению:

- использованы контроллер управления «c.pCO», ультразвуковой распылитель, насадка ультразвукового распылителя «HumiSonic compact» - производителя «CAREL INDUSTRIES S.p.A.»;

- использованы фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки, теплообменник, вентилятор «Климат-5С-ПВП-Кс-5-ТвХвУ-РЕ-О-В» российского производителя ООО «НТЦ ЕВРОВЕНТ».

Технический результат достигается тем, что установка обеспечивает фильтрацию воздуха и мелкодисперсный распыл биологического препарата с очисткой воздуха от микрочастиц и патогенных микроорганизмов широкого спектра путем конкурентного ингибирования. Мелкодисперсный аэрозоль биопрепарата разносится с потоком воздуха, после чего на всех поверхностях образуется биопленка, состоящая из пробиотических бактерий. Далее бактерии стремительно поглощают органические частицы (включая мертвый органический материал путем некротрофии), не оставляя их потенциальным патогенным бактериям, стремящимся найти пространство для обитания и пищу. Помимо конкурентного вытеснения, оказывается влияние и на «чувство кворума»- способность бактерий общаться и координировать своё поведение за счёт секреции молекулярных сигналов. Как только пробиотические бактерии нанесены на поверхность, патогенные организмы, обладая способностью к «чувству кворума», посылают друг другу сигналы о наступлении неблагоприятных условий, погружающих их в пассивное метаболическое состояние.

Установка обеспечивает очистку воздуха от механических примесей и патогенных микроорганизмов путем строго дозировочного распыления биологически активного препарата (биопрепарата) в воздух. Количество биопрепарата определяется из площади помещений, время распыления - исходя из режима работы помещения (в отсутствие людей).

Сущность изобретения поясняет функциональная схема заявляемой установки для обработки воздуха.

На схеме обозначено:

1 – корпус установки;

2 – фильтр грубой очистки;

3 – фильтр тонкой очистки;

4- теплообменник;

5 – контроллер управления;

6 – ультразвуковой распылитель,

7- насадка ультразвукового распылителя;

8 – датчик температуры;

9 – датчик углекислого газа (СО₂) в помещении;

10 – емкость для хранения биологически активного препарата (биопрепарата);

11- датчик уровня биопрепарата;

12 – запорная арматура;

13 – электромагнитный насос;

14 – подающие трубки;

15 - сливные трубки;

16 – электромагнитный клапан;

17 – вентилятор.

Стрелками обозначено направление движения воздуха, подаваемого в помещение.

Устройство работает следующим образом. Воздух из окружающей среды поступает в корпус 1, проходит через фильтр грубой очистки 2 под действием разряжения, создаваемого вентилятором 17. Затем очищенный от грубых механических примесей воздух подается в фильтр тонкой очистки 3. Далее очищенный от механических примесей воздух проходит через теплообменник 4 для подогрева воздуха до необходимых параметров. С помощью датчика температуры 8 контроллер управления 5 определяет параметры подаваемого к потребителю воздуха, а также формирует сигнал управления на вентилятор 17. Затем воздух проходит через ультразвуковой распылитель 6 с насадкой 7 и поступает к потребителю. Контроллер 5 имеет встроенный таймер, по которому он определяет время. В заданное время, устанавливаемое программно, контроллер 5 выдает управляющий сигнал на включение вентилятора 17 на номинальную мощность. Одновременно включается электромагнитный насос 13, обеспечивая тем самым подачу биологически активного препарата (биопрепарата) из емкости 10 через подающую трубку 14 к ультразвуковому распылителю с насадкой 7. В качестве биопрепарата используют состав, включающий споры бактерий из группы B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. pumilus, B. megaterium, стабилизирующий раствор, воду – производства российской фирмы ООО «Кризал Рус». Устройство обеспечивает очистку воздуха от механических примесей и патогенных микроорганизмов путем строго дозировочного распыления биологически активного препарата (биопрепарата) в воздух. Количество биопрепарата определяется из площади помещений, время распыления - исходя из режима работы помещения (в отсутствие людей). Перед началом распыления осуществляется промывка ультразвукового распылителя 6, тем самым перемешивая жидкость в емкости. Контроллер 5, учитывая параметры приточного воздуха с помощью датчика 8 и датчика 9 в помещении, формирует управляющий сигнал на ультразвуковой распылитель 6 с насадкой 7. Ультразвуковой распылитель 6 с насадкой 7 производит распыл биопрепарата в воздух в количестве, определяемой по формуле:

G = 0,02·k· F,

где G - расход биопрепарата мл/цикл;

F- площадь обслуживаемых помещений, м²;

k - коэффициент, изменяющийся в диапазоне от 1,05 до 1,2 и учитывающий разветвленность системы вентиляции помещений.

Затем, по истечении заданного времени работы на таком режиме, контроллер отключает электромагнитный насос 13 и ультразвуковой распылитель 6 с насадкой 7. Остатки биопрепарата сливаются через сливную трубку 15 обратно в емкость для хранения 10. Относительно высокие скорости потока воздуха при работе на номинальном режиме вентилятора 17 помогают обеспечить получение заданной дисперсности распыла и равномерную концентрацию биопрепарата по объему воздуховодов системы вентиляции.

Время и период подачи биопрепарата устанавливается программно и синхронизируется с таймером контроллера 5. Управление всей установкой осуществляется контроллером управления, все параметры отображаются на экране контроллера с возможностью корректировки данных и оповещения о минимальном уровне жидкости в ёмкости.

Пример конкретного осуществления изобретения.

Использовалась установка с расходом воздуха на притоке L_п = 4605 м³/ч. Использованы контроллер управления «c.pCO», ультразвуковой распылитель, насадка ультразвукового распылителя «HumiSonic compact» производителя «CAREL INDUSTRIES S.p.A.»; фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки, теплообменник, вентилятор «Климат-5С-ПВП-Кс-5-ТвХвУ-РЕ-О-В» российского производителя ООО «НТЦ ЕВРОВЕНТ». Расход биопрепарата составлял 12,3 мл за один цикл распыления. Распыление происходило в ночное время с интервалом в 8 часов между циклами, при условии присутствия в течение дня человека в помещении. Данный параметр считывался с показаний датчика СО₂ в помещении в течение дня. Регулирование расхода жидкости в рассмотренном оборудовании может изменяться от 5% до 100% посредством чередования циклов включения-выключения преобразователей в течение установленного периода. Ограничением работы данного оборудования является период непрерывного воздействия ультразвуковых волн, равный 15 секунд, так как по истечении данного времени в спорах бактерий повышается риск развития процессов разрушения.

Испытания эффективности обработки воздуха осуществлялось путем отбора смывов с поверхности в контрольных помещениях. По результатам количественного анализа образцов смывов с поверхности воздуховодов, после распыления биопрепарата показатель ОМЧ (общее микробное число) составлял 2,05Ч10⁵ КОЕ/м². По результатам качественного анализа заключено, что после распыления композитного биопрепарата, споры бактерий B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. pumilus, B. megaterium остаются жизнеспособны. При отборе смывов с поверхности воздуховодов обнаружены обильные колонии бактерий распыляемого биопрепарата.

Таким образом, заявляемая установка позволяет повысить качество воздуха, подаваемого в помещение, нормализовать микробиологический баланс в системе вентиляции здания.