СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ВОЗДУХА ИОНАМИ И ОЗОНОМ Российский патент 2008 года по МПК F24F3/16 

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха и может быть использовано в системах приточной вентиляции. Принцип действия изобретения основан на использовании активных форм кислорода (ионов кислорода и озона) в концентрациях, рекомендованных санитарными нормами, поступающих с очищенным воздухом в помещение, в котором могут находиться люди, по системе приточной вентиляции.

Известен способ ионизации и озонирования воздуха, реализуемый устройством для вентиляции, ионизации и озонирования Четвергова (патент РФ №2221970), в соответствии с которым постоянное напряжение, достаточное для возникновения коронного разряда, подают на электроды, один из которых выполнен в виде лопастей ротора.

Недостатками данного способа являются отсутствие автономной регулировки и управления выходом ионов кислорода и озона, а также принципиальная невозможность получения ионов обеих полярностей, рекомендованных Санитарно-гигиеническими нормами допустимых уровней ионизации воздуха (СанПиН 2.2.4.1294-03 от 16 июня 2003 года). Невозможность получения ионов обеих полярностей при использовании данного способа обусловлена тем, что к электродам ротора прикладывается постоянное напряжение одной полярности, необходимое для вращения лопастей ротора в одном направлении за счет стекания электрического заряда с остриев лопастей.

Известен способ ионизации и озонирования воздуха, реализуемый устройством для ионизации воздуха (патент РФ №2187762), в соответствии с которым напряжение, достаточное для возникновения коронного разряда, подают на электроды, в результате чего генерируются ионы и озон. Вынос ионов и озона из устройства, реализующего данный способ, в помещение осуществляется благодаря «ионному ветру», возникающему при движении заряженных ионов в зоне формирования коронного разряда, а также благодаря конвекционному потоку, вызванному наличием в устройстве нагревательного элемента.

Недостатком данного способа является невозможность получения ионов обеих полярностей, рекомендованных Санитарно-гигиеническими нормами допустимых уровней ионизации воздуха, т.к. «ионный» ветер формируется только при наличии ионов одного знака. Также недостатком данного способа является невозможность применения устройств, использующих данный способ, в сочетании с системами механической очистки воздуха от аэрозолей, обеспечивающими высокую степень очистки воздуха, вследствие крайне низкого перепада давления, формируемого при использовании «ионного» и конвекционного механизмов движения воздуха. Так как использование активных форм кислорода недопустимо в сочетании с плохо очищенным воздухом, данный способ и устройства, его реализующие, не могут применяться в системе приточной вентиляции.

Известен способ ионизации и озонирования воздуха, реализуемый устройством для озонирования воздуха (патент РФ №2109220), в соответствие с которым напряжение, достаточное для возникновения коронного разряда, подают на электроды, в результате чего генерируются ионы и озон. Подача воздуха в устройства, реализующие данный способ, осуществляется принудительно, что позволяет сочетать эти устройства с системой качественной очистки воздуха.

Недостатком данного способа является отсутствие системы управления интенсивностью генерируемого озона, что может приводить к превышению предельно допустимого уровня концентрации озона в воздухе помещения, установленного санитарными нормами. Кроме того, поскольку на электроды ионизирующей и коронирующей камеры подается постоянное напряжение, при котором формирование ионов обеих полярностей, рекомендованных Санитарно-гигиеническими нормами допустимых уровней ионизации воздуха, крайне затруднено, а регулировка соотношения их концентраций принципиально невозможна, устройства, реализующие данный способ, имеют весьма ограниченную область применения.

Задачей данного изобретения является обеспечение равномерного распределения в предварительно очищенном от загрязнителей воздухе помещения озона и ионов кислорода обеих полярностей с концентрациями, рекомендованными утвержденными санитарными нормами.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа, в соответствии с которым коронирующие и озонирующие электроды помещают в воздушный поток, предварительно очищенный от аэрозолей и других загрязнителей, принудительно формируемый системой приточной вентиляции, и подают на них напряжение, достаточное для возникновения коронного разряда.

Новым в предлагаемом способе является то, что на коронирующие электроды поочередно подают серию импульсов напряжения одной полярности, а затем с паузой, превышающей характерное время взаимной рекомбинации ионов отрицательной и положительной полярности, подают серию импульсов напряжения другой полярности, при этом регулировку концентраций ионов разной полярности проводят путем изменения частоты следования импульсов напряжения в сериях импульсов, длительностей серий импульсов каждой полярности и длительностей пауз.

Одновременно с импульсами напряжения, поступающими на коронирующие электроды, или в паузах между сериями разнополярных импульсов на озонирующие электроды подают импульсы напряжения с амплитудой, достаточной для возникновения между электродами коронного разряда емкостного типа, причем регулировку концентрации озона проводят путем изменения длительности подачи напряжения на озонирующие электроды.

Кроме того, новым является то, что систему коронирующих и озонирующих электродов размещают на выходе приточной вентиляции, обеспечивающей поступление очищенного воздуха в помещение, а напряжение на коронирующие и озонирующие электроды подают с задержкой относительно момента включения приточно-вытяжной вентиляции.

Отличительные признаки предлагаемого способа обеспечивают равномерное распределение в предварительно очищенном от загрязнителей воздухе помещения озона и ионов кислорода обеих полярностей с концентрациями, рекомендованными утвержденными санитарными нормами.

Равномерность распределения ионов кислорода обеих полярностей в объеме помещения обеспечивается благодаря тому, что на коронирующие электроды сначала подают серию импульсов напряжения одной полярности, а затем с паузой, превышающей характерное время взаимной рекомбинации ионов отрицательной и положительной полярности, подают серию импульсов напряжения другой полярности. Вследствие выбора паузы таким образом удается минимизировать гибель ионов разной полярности в результате их взаимной рекомбинации в непосредственной близости от выходного окна приточной вентиляции и обеспечить распространение ионов с потоками воздуха во всем объеме помещения.

Обеспечение заполнения воздуха помещения ионами кислорода обеих полярностей с концентрациями, рекомендованными утвержденными санитарными нормами на уровне 1000 ионов в куб. м, осуществляется благодаря наличию регулировок концентраций ионов разной полярности путем изменения частоты следования импульсов напряжения в сериях импульсов, длительностей серий импульсов каждой полярности и длительностей пауз между сериями разнополярных импульсов.

Обеспечение заполнения воздуха помещения озоном с концентрацией, рекомендованной утвержденными санитарными нормами (предельная среднесуточная концентрация озона в помещении не должна превосходить 0,03 мкг/л), осуществляется благодаря наличию регулировки концентрации озона путем изменения длительности подачи напряжения на озонирующие электроды.

Заполнение ионами и озоном воздуха помещения, предварительно очищенного от загрязнителей, обеспечивается за счет того, что напряжение на коронирующие и озонирующие электроды подают с задержкой относительно момента включения приточно-вытяжной вентиляции. Данная задержка необходима, в первую очередь, в том случае, когда в воздухе помещения, подлежащему насыщению ионами и озоном, предварительно присутствовали загрязнители. Именно благодаря указанной задержке активные формы кислорода поступают в зону чистого воздуха, вытеснившего предварительно загрязненный воздух.

Предлагаемое изобретение проиллюстрировано на фигуре, где устройство, реализующее способ, содержит входную решетку 1, выходную металлическую решетку 2, блок управления и регулировок 3, источник высоковольтного электропитания 4, коронирующие ионизирующие электроды 5, 6, озонирующие электроды 7, 8, корпус 9. Устройство размещено в вентиляционном канале 10 приточной вентиляции в непосредственной близости от выходного окна - вентиляционной решетки 11.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности.

Включают приточно-вытяжную вентиляцию, в результате чего воздушный поток, предварительно очищенный от загрязнителей, поступает по вентиляционному каналу 10 в помещение через вентиляционную решетку 11. Чистый воздух вытесняет загрязненный воздух помещения. Время замещения загрязненного воздуха очищенным зависит от производительности приточно-вытяжной вентиляции и от объема помещения. Сигнал о том, что воздух помещения очищен, разрешающий включение устройства, поступает в блок управления и регулировок 3 устройства или от датчика, контролирующего качество воздуха в помещении, или от таймера, контролирующего время работы приточно-вытяжной вентиляции. Датчик, контролирующий качество воздуха в помещении, а также таймер не являются элементами устройства, реализующего предлагаемый способ, и на фигуре не указаны.

После поступления сигнала об очистке воздуха в помещении от источника высоковольтного электропитания 4 подают напряжение на коронирующие электроды 5, 6 в виде импульсов напряжения одной, например, отрицательной полярности с амплитудой, достаточной для возникновения условий самостоятельного коронного разряда в потоке воздуха. Вследствие того, что на коронирующие электроды 5, 6 подают импульсы напряжения только одной полярности, вблизи коронирующих электродов формируются сгустки ионов соответствующей полярности, выносимые воздушным потоком через выходную металлическую решетку 2 и вентиляционную решетку 11 в помещение. Регулировку концентрации ионов осуществляют путем изменения частоты следования импульсов: чем больше производительность вентиляционного потока, тем выше устанавливается частота следования импульсов для поддержания концентрации ионов на выходе приточной вентиляции на заданном уровне.

Регулировкой длительности серии импульсов данной полярности обеспечивается поступление в воздух помещения заданного количества ионов соответствующей полярности.

После окончания длительности серии импульсов отрицательной полярности для насыщения воздуха помещения ионами обеих полярностей на коронирующие электроды 5, 6 от источника высоковольтного электропитания 4 подают напряжение в виде импульсов напряжения противоположной, положительной полярности с амплитудой, достаточной для возникновения условий самостоятельного коронного разряда в потоке воздуха. Регулировкой длительности серии импульсов положительной полярности обеспечивается поступление в воздух помещения заданного количества ионов также положительной полярности.

Во избежание интенсивной гибели ионов разной полярности в непосредственной близости от выходной решетки вследствие их взаимной рекомбинации серию импульсов положительной полярности формируют не сразу за серией импульсов отрицательной полярности, а с задержкой, паузой. Длительность паузы выбирается превышающей характерное время взаимной рекомбинации ионов отрицательной и положительной полярности и обычно составляет от 1 до 10 секунд.

После формирования серии импульсов положительной полярности снова следует пауза, а затем снова формируют серию импульсов отрицательной полярности и т.д.

Регулируя длительность паузы в пределах указанного диапазона, в частности, в сторону уменьшения, используя эффект взаимной рекомбинации, корректируют соотношение концентраций ионов разной полярности в воздухе помещения.

Во время пауз от источника высоковольтного электропитания 4 подается напряжение в виде знакопеременных импульсов напряжения на озонирующие электроды 7, 8.

Регулировку концентрации озона в помещении на уровне, рекомендованном утвержденными санитарными нормами, осуществляют путем изменения длительности подачи напряжения на озонирующие электроды 7, 8 во время паузы. Чем больше производительность вентиляционного потока, тем выше устанавливается длительность подачи напряжения на озонирующие электроды для поддержания концентрации озона в воздухе помещения на оптимальном уровне (0,01-0,015 мкг/л).

При испытаниях устройства, реализующего данный способ, было установлено, что в помещениях объемом 50-120 куб. м при производительности приточно-вытяжной вентиляции 100-300 куб.м/час в воздухе помещения обеспечивается концентрация легких отрицательных и положительных ионов кислорода на уровне 2000 ионов в куб.см и 1000 ионов в куб.см, соответственно, а концентрация озона на уровне 0,01 мкг/л.

Данные показатели состава воздуха являются близкими к оптимальным, природным и полностью соответствуют требованиям санитарных норм.

Способ обогащения воздуха ионами и озоном относится к системам кондиционирования воздуха и может быть использовано в системах приточной вентиляции. На коронирующие электроды поочередно подают серию импульсов напряжения одной полярности, а затем с паузой, превышающей характерное время взаимной рекомбинации ионов отрицательной и положительной полярности, подают серию импульсов напряжения другой полярности, при этом регулировку концентраций ионов разной полярности проводят путем изменения частоты следования импульсов напряжения в сериях импульсов, длительности серий импульсов каждой полярности и длительности пауз. Одновременно с импульсами напряжения, поступающими на коронирующие электроды, или в паузах между сериями разнополярных импульсов на озонирующие электроды подают импульсы напряжения с амплитудой, достаточной для возникновения между электродами коронного разряда емкостного типа, причем регулировку концентрации озона проводят путем изменения длительности подачи напряжения на озонирующие электроды. Технический результат - обеспечение равномерного распределения озона и ионов кислорода обеих полярностей с концентрациями. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обогащения воздуха помещения ионами и озоном, в соответствие с которым коронирующие и озонирующие электроды помещают в воздушный поток, предварительно очищенный от аэрозолей и других загрязнителей и принудительно формируемый системой приточной вентиляции, и подают на них напряжение, достаточное для возникновения коронного разряда, отличающийся тем, что на коронирующие электроды поочередно подают серию импульсов напряжения одной полярности, а затем с паузой, превышающей характерное время взаимной рекомбинации ионов отрицательной и положительной полярности, подают серию импульсов напряжения другой полярности, при этом регулировку концентраций ионов разной полярности проводят путем изменения частоты следования импульсов напряжения в сериях импульсов, длительности серий импульсов каждой полярности и длительности пауз, одновременно с импульсами напряжения, поступающими на коронирующие электроды, или в паузах между сериями разнополярных импульсов на озонирующие электроды подают импульсы напряжения с амплитудой, достаточной для возникновения между электродами коронного разряда емкостного типа, причем регулировку концентрации озона проводят путем изменения длительности подачи напряжения на озонирующие электроды.2. Способ обогащения воздуха помещения ионами и озоном по п.1, отличающийся тем, что систему коронирующих и озонирующих электродов размещают на выходе приточной вентиляции, обеспечивающей поступление очищенного воздуха в помещение, а напряжение на коронирующие и озонирующие электроды подают с задержкой относительно момента включения приточно-вытяжной вентиляции.