СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА Российский патент 2003 года по МПК F24F3/16 

Изобретение относится к области бытовых воздухоочистителей, в частности к способам и устройствам для очистки воздуха и устранения запахов, и может быть использовано в жилых помещениях, больницах, лабораториях, на транспортных средствах, а также везде, где необходимо наличие воздуха высокой степени очистки.

За сутки мы потребляем до 20 кг воздуха, т.е. намного больше, чем всех продуктов питания (воды и пищи человек потребляет около 3-х килограммов). Даже если примеси в воздухе не превышают предельно допустимой концентрации (ПДК), это означает, что за сутки каждый из нас употребляет от 15 до 100 мг таких ядов, как угарный газ, формальдегид, бензопирены и прочие соединения, количество которых увеличивается в десятки раз в больших городах. Человек в покое делает 16-18 вдохов-выдохов в минуту и в течение часа пропускает через легкие около 1100 литров (более 1-го кубометра) воздуха.

В районах жилых застроек вблизи автомагистрали уровень загрязнений по угарному газу и окислам азота превышает ПДК в 10-15 раз. Это означает, что точно такую же концентрацию загрязнителей можно обнаружить и у себя дома. От уличных летучих загрязнителей нельзя укрыться ни за какими герметичными стеклопакетами - чистому воздуху просто неоткуда взяться. Но и это еще не все. Существует одна неприятность, которая уже случилась в Европе и поджидает нас. В Германии результатом борьбы за сохранение тепла в жилых помещениях (утепление стен и герметизация окон стеклопакетами) стало массовое распространение плесени и, как следствие, - всплеск аллергических заболеваний. Проблема приняла государственные масштабы. Причина - в уменьшении воздухообмена и повышении влажности из-за тотальной герметизации. Человек выдыхает через легкие 15-18 л СО и 50 г воды в час. Средство спасения известно: частое проветривание или активная приточная вентиляция. Но если немцы решают свои проблемы централизованно - модернизируют вентиляционную систему своего жилья, то российские обладатели стеклопакетов в своих квартирах вынуждены бороться сами.

Нахождение человека в помещении с кондиционерами и стеклопакетами на окнах подобно нахождению человека в подводной лодке. Но если в лодке есть система регенерации воздуха, то жилые и рабочие помещения требуют интенсивной вентиляции и притока свежего воздуха.

С тех пор как медицинское обслуживание многим стало "не по карману", а меры по поддержанию окружающей среды не успевают за скоростью ее загрязнения, возникает необходимость самостоятельно бороться за свое здоровье. Продукты питания и питьевая вода уже давно оказались в поле зрения потребителя. Наступила пора позаботиться и о чистоте воздуха, которым мы дышим.

Массированная, в течение нескольких последних лет, реклама западных производителей кондиционеров сделала свое дело. Кондиционер, безусловно, полезный и даже нужный в условиях жаркого и влажного климата, на холодных просторах России, вещь применяемая только в немногие теплые дни и экономически неэффективная, а в долгие месяцы осени, зимы и весны просто бесполезная. Широко распространенный миф о том, что хороший кондиционер осуществляет приточную вентиляцию, наконец сходит на нет. И висят внешние блоки кондиционеров на стенах зданий, демонстрируя благополучие хозяев, заплативших немалые деньги за малополезную забаву.

Также лишено логики применение разнообразных приборов для очистки воздуха в помещении. Очищается только часть воздуха около прибора, а большая его часть остается застойной, загрязненной и плохого качества.

Очевидная нелогичность нашего массового поведения - пытаться очищать уже находящийся в помещении воздух, вместо того, чтобы очищать его при поступлении в помещение.

Вывод из всего сказанного очевиден - надо обеспечить постоянный принудительный приток очищенного воздуха в помещение.

Известен способ обработки воздуха, заключающийся в фильтрации, нагреве или охлаждении, при этом воздух ионизируют, озонируют и подают в положительно заряженный спиралеобразный теплообменник, при этом осуществляют дополнительную очистку.

Способ позволяет решить задачу очистки воздуха, однако очистка осуществляется не в полной мере, при этом создаются условия для возникновения различного рода бактерий (RU патент 2156925, F 24 F 3/16).

Известно устройство для очистки воздуха, которое содержит корпус 1, ионизационный фильтр 2 с коронирующими 3 и осадительными 4 электродами, соединенными с высоковольтным источником питания 5, пластину-электрод 6 с зубчатой кромкой 7, ванну-элекрод 8, вентилятор 9 (SU A.с. 176881, F 24 F 3/16).

Устройство для очистки воздуха работает следующим образом.

Питание ионизационного фильтра 2, пластины-электрода 6 и ванны-электрода 8 осуществляется от высоковольтного источника питания 5, при включении в работу с высоковольтного источника питания 5 подается напряжение на ионизационный фильтр 2, пластину-электрод 6 и ванну-элекрод 8. Затем включается в работу вентилятор 9, за счет чего воздух, поднимающийся от газовой плиты, поступает через наружный фильтр предварительной очистки в ионизационный фильтр 2, подвергаясь процессу электростатического осаждения. Далее проходит между зубчатой кромкой 7 пластины-элекрода 6 и ванной-электородом 8 через фильтр из активированного угля, вентилятор 9 и далее наружу.

Устройство позволяет осуществлять очистку воздуха, однако очистка происходит внутри помещения вблизи источника загрязнения, по замкнутому циклу, а также требует постоянного визуального контроля за состоянием поверхностно-активного вещества в ванне-электроде.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение на способ, заключается в повышении степени очистки приточного воздуха.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении эффективности очистки воздуха.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки приточного воздуха, при котором вначале удаляют крупнодисперсные примеси, а затем воздействуют на воздух электростатическим полем, предварительно создают условия, исключающие попадание атмосферных осадков в воздушный поток, а после воздействия на воздушный поток электростатического поля, последовательно осуществляют поглощение и разложение газовых примесей, находящихся в воздушном потоке приточного воздуха, при этом поддерживают оптимальный режим очистки с помощью первичных преобразований и элементов контроля, по показаниям которых судят о чистоте поступающего в помещение воздуха, а также тем, что крупнодисперсные примеси удаляют из воздушного потока с помощью фильтрующего элемента, который выполняют из материала, бумаги или пластмассы, а также тем, что фильтрующий элемент выполняют многослойным или однослойным, а также тем, что принудительный поток создают с помощью бытового электровентилятора, а также тем, что электростатическое поле создают с помощью высоковольтного напряжения, используя коронирующий и осадительный электрод, который выполняют в виде объемной сетки, а также тем, что условия, исключающие попадание атмосферных осадков в воздушный поток, создают с помощью электромеханических и механических элементов, а также тем, что поглощение газовых примесей производят с помощью фильтра, заполненного древесным углем или ионно-обменными смолами, а также тем, что газовые примеси разлагают с применением фотокаталитической реакции.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение на устройство, заключается в создании средства, обеспечивающего глубокую очистку приточного воздуха, поступающего, в частности, в жилое помещение и соответствующего санитарно-гигиеническим требованиям.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в оптимизации конструкции, повышении эксплуатационной надежности, упрощении конструкции, снижении себестоимости, массы и габаритов.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для очистки приточного воздуха, содержащее корпус, в котором последовательно расположены задерживающий, осаждающий и поглощающий фильтрующие элементы, а также электровентилятор, содержит узел защиты от атмосферных осадков, разлагающий фильтрующий элемент, первичные преобразователи и формирователь управляющих сигналов и контроля, причем электровентилятор расположен между узлом защиты от атмосферных осадков и задерживающим фильтрующим элементом, разлагающий фильтрующий элемент расположен после поглощающего фильтрующего элемента, при этом первичные преобразователи соединены с формирователем управляющих сигналов и контроля, а также тем, что узел защиты от атмосферных осадков содержит козырек, сток для воды и электромеханический элемент в виде жалюзи, закрепленной в корпусе с возможностью совершать колебательные движения или неподвижно, а также тем, что одна часть первичных преобразователей расположена на корпусе, а другая часть - на фильтрующих элементах, а также тем, что задерживающий фильтрующий элемент выполнен с антимикробной пропиткой.

Остановимся более подробно на способе очистки приточного воздуха.

Принудительное поступление воздуха осуществляют с помощью бытового электровентилятора, питающегося от сети переменного тока. Затем из воздуха удаляют крупнодисперсные примеси в виде различных частиц пыли размером от 0,3 мкм и больше. Далее на воздух, прошедший "грубую очистку", воздействуют электростатическим полем, создаваемым высоковольтным постоянным напряжением, в результате чего происходит удаление из воздуха мелкодисперсной пыли и копоти менее 0,3 мкм, после чего осуществляют поглощение из воздуха различных токсичных примесей, которые адсорбируют на поверхности, например, фильтра, заполненного древесным углем или иным наполнителем. На последнем этапе воздух подвергают очистке от летучих органических и неорганических соединений фотокаталитическим методом, т.е. разлагают вредные примеси под действием излучения в ультрафиолетовом диапазоне, в результате чего образуются безвредные вещества. При этом фильтр "грубой очистки" выполняют, в зависимости от санитарно-гигиенического состояния воздуха и условий эксплуатации, однослойным или многослойным, а изготавливают его из самых различных подходящих материалов. При этом обеспечиваются условия, препятствующие проникновению атмосферных осадков вместе с очищаемым воздухом, например, путем размещения подвижных жалюзи. В соответствии с заявляемым способом осуществляют контроль таких, например, параметров, как влажность, степень загрязнения и степень очистки воздуха, мощность воздушного потока и т.д.

Устройство для реализации предложенного способа очистки приточного воздуха показано на чертеже, где обозначены корпус 1, в котором размещены и закреплены (показано схематично) электровентилятор 2, задерживающий фильтрующий элемент 3, осаждающий фильтрующий элемент 4, поглощающий фильтрующий элемент 5, разлагающий фильтрующий элемент, состоящий из пористого наполнителя 6 с нанесенным фотокатализатором и источника 7 ультрафиолетового излучения, узел защиты от атмосферных осадков, состоящий из козырька 8, стока 9 для воды, жалюзи 10 с электромеханическим приводом 11 и ограничителем 12, первичные преобразователи 13-23, выполненные в виде датчиков и элементов контроля, формирователь 24 управляющих сигналов и контроля. Стрелки показывают направление движения приточного воздуха.

Корпус 1 устройства может быть выполнен из любых легких металлов или пластмасс в нескольких модификациях по форме форточного проема. Вентилятор 2 может быть самой различной мощности с регулировкой скорости вращения. В качестве фильтрующего элемента 3 может быть использован самый различный материал: ткань, бумага, пластмассовые сетки, фильтр может быть многослойным с различным размером отверстий, причем на фильтрующем элементе может быть нанесено антимикробное покрытие, фильтрующий элемент 4 может быть выполнен в виде осаждающей системы, состоящей из коронарных и осадительных электродов, которые в свою очередь выполнены в виде объемной сетки, фильтрующий элемент 5 выполнен в виде адсорбирующего фильтра, в котором в качестве поглотителя используется древесный уголь или ионно-обменные смолы, фильтрующий элемент, состоящий из элементов 6 и 7 работает по принципу фотокаталитического окислителя вредных примесей на поверхности катализатора под действием ультрафиолетового излучения, элемент 8 может быть выполнен в виде козырька, ограничивающего попадание атмосферных осадков внутрь устройства, элемент 9 предназначен для стока воды, элемент 10 выполнен в виде жалюзи с отверстиями, крепится с помощью электромагнитного привода к корпусу с возможностью совершать вибрирующие движения, элемент 12 выполняет функцию ограничителя движения жалюзи 10.

Элементы с 13 по 23 являются стандартными элементами и выполняют возложенные на них функции преобразования и контроля сигнала.

Формирователь 24 в ответ на сигналы, приходящие с элементов 12-23 вырабатывает управляющие воздействия и отображает состояние устройства и степень очистки воздуха в реальном времени. На выходе устройства устанавливается защитная декоративная решетка (на чертеже не показана).

Устройство для очистки воздуха может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме. Работа в ручном режиме предусматривает текущий контроль показаний человеком, принятие человеком решений по этим показаниям и, если это необходимо, вмешательство в работу устройства, вплоть до его выключения. При работе в автоматическом режиме сначала производится установка предельных значений, например влажности, степени загрязнения, степени очистки воздуха, скорости вращения вентилятора, т. е. мощности воздушного потока, времени включения и выключения устройства, продолжительность работы и т. п. Задавать значения показаний приборов можно как с помощью сенсорных чувствительных элементов, так и с пульта дистанционного управления.

Воздух из атмосферы засасывается вентилятором 2. Чтобы во время дождя или снегопада осадки не попали в устройство и не вывели из строя фильтры, для этого предназначена конструкция узла защиты от атмосферных осадков, один из элементов 10 которого совершает колебательные вибрирующие движения, стряхивая при этом капли воды на сток 9. Эффективность работы этого узла контролируется элементом 5 контроля влажности поступающего в устройство воздуха. Формирователь 24 сравнивает показания элемента 13 контроля влажности с показаниями элемента 14 контроля влажности и на основе полученной информации дает команду на включение или выключение устройства.

При автоматическом режиме, если влажность атмосферного воздуха такая, что может вызвать повреждения фильтров (при ливне или очень сильном снегопаде, когда влажность превышает 80-90%), элемент 13 контроля влажности поступающего атмосферного воздуха подает сигнал об этом на формирователь 23 управления работой устройства, который отключит вентилятор 9, и отобразит информацию об этом, когда влажность атмосферного воздуха снизится до приемлемых значений, элемент подает сигнал об этом на формирователь 23 управления работой устройства, который включит вентилятор 2, и отобразит информацию об этом.

Далее воздух поступает в корпус 1. На входе элемент 13 осуществляет контроль загрязнения поступающего из атмосферы воздуха, информация об этом поступает в формирователь 23 управления работой устройства.

Далее воздух предварительно очищается фильтром 3, задерживающим пыль и копоть и другие относительно крупные загрязнения. Система управления работой устройства сравнивает показания элементов 15 и 18 и на основе этой информации даются команды на работу или выключение устройства. Элемент 18 контролирует работу фильтра, и если нужно очистить фильтр (при профилактическом обслуживании фильтра задержанные загрязнения удаляются с помощью пылесоса), то подает сигнал об этом в формирователь 23 управления работой устройства.

Элементы 15, 18, 19, 20, 21, 23, контролирующие работу фильтров, т.е. степень загрязнения воздуха и его очистки могут использовать значительные методы счета загрязняющих частиц в воздухе - ионный, емкостной, разрядный и т.п.

Далее воздух очищается фильтром 4 очистки, работающим на принципе ионизации - электрофильтром. Загрязнения при работе этого фильтра осаждаются на поверхности фильтра. При профилактическом обслуживании они удаляются протиранием или промыванием. Система управления работой устройства сравнивает показания элементов 18 и 19 и на основе этой информации даются команды на работу или выключение устройства. Элемент 19 контролирует работу фильтра, и если нужно очистить фильтр, подает сигнал об этом в формирователь 23.

Далее воздух очищается фильтром 5 очистки, работающим на принципе адсорбции. Загрязнения при работе этого фильтра поглощаются в объеме фильтра. При профилактическом обслуживании фильтр удаляется и заменяется на новый. Система управления работой устройства сравнивает показания элементов 19 и 20 и на основе этой информации даются команды на работу или выключение устройства. Элемент 20 контролирует работу фильтра и, если нужно заменить фильтр, подает сигнал об этом в формирователь 23 управления работой устройства и отображения информации.

Далее воздух поступает в фильтр фотокаталитической очистки, где с помощью облучения от источников 7 ультрафиолетового света в присутствии фотокатализаторов, загрязнения разлагаются до безвредных веществ и осаждаются на поверхности фильтра. При профилактическом обслуживании фильтр удаляется и заменяется на новый. Система управления работой устройства сравнивает показания элементов 20 и 21 и на основе этой информации даются команды на работу или выключение устройства. Элемент 21 контролирует работу источников ультрафиолетового света и подает сигнал об этом в формирователь 23 управления работой устройства и отображения информации. При выходе из строя источников ультрафиолетового света устройство очистки выключается. Элемент 22 контролирует работу фильтра 6 и, если нужно заменить фильтр, подает сигнал об этом в формирователь 24 управления работой устройства и отображения информации (контроля).

Элемент 22 контролирует так же степень очистки воздуха при прохождении через все фильтры и подает сигнал об этом в формирователь 24 управления работой устройства и отображения информации. При таком контроле степени загрязнения воздуха на входе и степени очистки на выходе из устройства обеспечивается наглядность работы всех составляющих устройства и повышается надежность его работы.

Элемент 16 контролирует продолжительность работы устройства и подает сигналы об этом в формирователь 24 управления работой устройства и отображения информации. Это позволяет устанавливать необходимый режим работы - включения и выключения в заданное время.

Элемент 17 контролирует интенсивность работы устройства (скорость вращения вентилятора и мощность воздушного потока) и подает сигнал об этом в формирователь 24 управления работой устройства и отображения информации. Это позволяет установить интенсивную работу при малых значениях загрязнения воздуха в атмосфере и понизить интенсивность при сильных загрязнениях. Это позволит увеличить долговечность устройства и повысить эффективность его работы.

Крепление узлов и элементов в материалах заявки подробно не раскрывается, т.к. является инженерной проработкой.

Приведенные примеры реализации узлов и элементов иллюстрируют предпочтительную реализацию устройства и ни в коей мере не ограничивают права изобретателей.

Таким образом, наличие фильтров и узлов, использующих все возможные физические и химические методы очистки: узла для удаления избыточной атмосферной влаги, фильтров для удержания примесей, поглощения примесей, осаждения и разложения примесей позволяют гарантировать надежную работу устройства и высокую степень очистки воздуха, соответствующую санитарно-гигиеническим требованиям по предельно допустимой концентрации вредных для человека примесей.

Изобретение относится к области бытовых воздухоочистителей, в частности к способам и устройствам для очистки воздуха и устранения запахов, и может быть использовано в жилых помещениях, больницах, лабораториях, на транспортных средствах, а также везде, где необходимо наличие воздуха высокой степени очистки. Способ характеризуется тем, что принудительно создают и направляют воздушный поток, из которого вначале удаляют крупнодисперсные примеси, а затем воздействуют электростатическим полем, при этом создают условия, исключающие попадание атмосферных осадков в воздушный поток, а после воздействия электростатическим полем последовательно осуществляют поглощение и разложение газовых примесей, при этом поддерживают оптимальный режим очистки с помощью первичных преобразователей и элементов контроля, по показаниям которых судят о чистоте поступающего в помещение воздуха. Устройство характеризуется тем, что содержит корпус, в котором последовательно расположены задерживающий, осаждающий и поглощающий фильтрующие элементы, а также электровентилятор, узел защиты от атмосферных осадков, разлагающий фильтрующий элемент, первичные преобразователи и формирователь управляющих сигналов и контроля. Повышается эффективность очистки воздуха, эксплуатационная надежность, снижается себестоимость, масса и габариты. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки приточного воздуха, при котором принудительно создают и направляют воздушный поток, из которого вначале удаляют крупнодисперсные примеси, а затем на него воздействуют электростатическим полем, отличающийся тем, что предварительно создают условия, исключающие попадание атмосферных осадков в воздушный поток, а после воздействия на воздушный поток электростатического поля последовательно осуществляют поглощение и разложение газовых примесей, находящихся в воздушном потоке приточного воздуха, при этом поддерживают оптимальный режим очистки с помощью первичных преобразователей и элементов контроля, по показаниям которых судят о чистоте поступающего в помещение воздуха. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что крупнодисперсные примеси удаляют из воздушного потока с помощью фильтрующего элемента, который выполняют из материала, бумаги или пластмассы. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполняют многослойным или однослойным. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что принудительный поток создают с помощью бытового электровентилятора. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электростатическое поле создают высоковольтным напряжением с помощью коронирующего и осадительного электрода, который выполняют в виде объемной сетки. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что условия, исключающие попадание атмосферных осадков в воздушный поток, создают с помощью электромеханических и механических элементов. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поглощение газовых примесей производят с помощью фильтра, заполненного древесным углем или ионно-обменными смолами. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газовые примеси разлагают с применением фотокаталитической реакции. 9. Устройство для очистки приточного воздуха, содержащее корпус, в котором последовательно расположены задерживающий, осаждающий и поглощающий фильтрующие элементы, а также электровентилятор, отличающееся тем, что содержит узел защиты от атмосферных осадков, разлагающий фильтрующий элемент, первичные преобразователи и формирователь управляющих сигналов и контроля, причем электровентилятор расположен между узлом защиты от атмосферных осадков и задерживающим фильтрующим элементом, разлагающий фильтрующий элемент расположен после поглощающего фильтрующего элемента, при этом первичные преобразователи соединены с формирователем управляющих сигналов и контроля. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что узел защиты от атмосферных осадков содержит козырек, сток для воды и электромеханический элемент в виде жалюзи, закрепленной в корпусе с возможностью совершать колебательные движения или неподвижно. 11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что одна часть первичных преобразователей расположена на корпусе, а другая часть - на фильтрующих элементах. 12. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что задерживающий фильтрующий элемент выполнен с антимикробной пропиткой.