Способ обеззараживания кабины лифта УФ-облучением Российский патент 2020 года по МПК A61L9/20 

Изобретение относится к области обеззараживания воздуха в замкнутых помещениях с высоким уровнем обсемененности воздуха. К таким помещениям относятся, например, городские транспортные средства, кабины лифтов и т.п., где требуется поддержание обсемененного воздуха на эпидемиологически безопасном уровне в процессе краткосрочного пребывания в нем людей или животных.

Основное количество опасных микроорганизмов поступает в воздух от больного человека. Например, при разговоре больной человек может выделять до 800 опасных микроорганизмов в минуту, при чихании – до 40000. Учитывая малый объем кабины лифта, концентрация опасных микроорганизмов в воздушной среде кабины после проезда больного человека может достигать очень больших значений, что представляет реальную опасность инфицирования последующих пассажиров.

С очисткой воздуха в закрытых помещениях, в частности на судах, в офисах, на самолетах и в больницах, связаны конкретные проблемы. Вплоть до настоящего времени предпочтительным способом очистки воздуха была фильтрация воздуха, но она показала себя неудовлетворительной, да еще и неэффективной с точки зрения энергопотребления.

Известен способ очистки воздуха (RU 2280473, кл. A61L9/20, F24F3/16, 2001 г), заключающийся в том, что отводят воздух из закрытого помещения, осуществляют фильтрацию отводимого воздуха, пропускают отводимый воздух над поверхностями, покрытыми антимикробным нелетучим агентом, придают турбулентность потоку воздуха, подвергают облучению ультрафиолетовым светом и возвращают облученный таким образом воздух в закрытое помещение.

Недостатком известного способа является необходимость применения устройств фильтрации. При высокой производительности установки обеззараживания фильтры имеют либо большие размеры, либо (компактные фильтры) - большое аэродинамическое сопротивление, что потребует необходимость применения мощных устройств прокачки воздуха, что также скажется на массогабаритных размерах прибора и потребляемой электрической мощности. Кроме того, многие помещения (в частности, салоны транспортных средств, кабины лифтов) имеют относительно высокую запыленность воздушной среды. При применении в устройствах обеззараживания фильтров, последние очень быстро загрязняются и потребуется частая их замена.

Известен способ очистки воздуха (RU 2340360, кл A61L9/20, 2004 г.), включающий стадии формирования потока воздуха, состоящие из фильтрования с помощью НЕРА фильтра из потока воздуха твердых частиц и микроорганизмов, размер которых превышает предварительно выбранный диаметр пор фильтра, перед облучением указанного потока воздуха УФ-лучами с последующим облучением указанного потока воздуха в камере УФ-лучами, испускаемыми, по меньшей мере, одним первым источником УФ-излучения с целью уничтожения микроорганизмов, находящихся в указанном воздушном потоке и регулированием, по меньшей мере, одного из следующих параметров или объекта, включающих: скорость потока воздуха, влажность воздуха в камере обработки УФ-излучением, выходную мощность первого источника УФ-излучения, с целью защиты указанного первого источника УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения, температуру первого источника УФ-излучения, с целью защиты источника УФ-излучения от перегрева или недостаточного охлаждения, температуру воздуха, покидающего камеру обработки УФ-излучением (указанная температура служит мерой количества УФ-излучения, испускаемого на микроорганизмы), температуру в камере обработки УФ-излучением, (регулирование осуществляют так, чтобы указанная температура поддерживалась на предварительно заданном уровне) и устройство для очистки воздуха в соответствии с количеством микроорганизмов, определенным с помощью датчика микроорганизмов.

Регулирование осуществляют так, чтобы микроорганизмы получали, по меньшей мере, определенную минимальную дозу УФ-излучения, обеспечивающую их уничтожение.

Известный способ может быть применен для замкнутых объемов, таких, например, как комнаты (в жилых домах, зданиях), или в других условиях, в которых существуют человек или животные, присутствуют многочисленные загрязнения, например, пыль и микроорганизмы наподобие вирусов, бактерий и грибов. Эти загрязнения создают опасность для здоровья человека и животного, живущих в условиях таких ограниченных объемов. Однако он не может быть применен для обеззараживания воздушной среды в лифтах, из-за несоразмерных размеров устройства с кабиной лифта. Кроме того, данное оборудование требует частой замены комплектующих, в том числе фильтров, что не соответствует периодичности регламентных работ по обслуживанию лифтов и сменных элементов рециркуляторов, срок замены которых должен быть не менее 8000 часов.

Проблемой изобретения является усовершенствование известного способа с возможностью его использования для обеззараживания кабин лифтов.

Техническим результатом изобретения является повышение степени обеззараживания кабины лифта за короткий промежуток времени.

Указанная проблема и поставленный технический результат достигаются тем, что способе обеззараживания воздуха в кабине лифта УФ-облучением, согласно изобретению включает формирование потока воздуха, находящегося в замкнутом объеме кабины лифта, с последующей прокачкой воздушного потока через камеру с бактерицидной лампой мощностью от 0,03 до 0, 12 Вт на каждый 1 м³ воздушного потока, прокачиваемого за час для его обеззараживания ультрафиолетовым облучением. Кратность рециркуляции воздушного потока составляет от 30 до 60 ч^-1 , а время обеззараживания от 3 до 5 минут.

При этом кратность рециркуляции воздушного потока выбрана из условия отношения производительности рециркулятора м³ /час к объему кабины лифта м³.

При мощности бактерицидной лампы меньше 0,03 Вт на 1 м³ не обеспечивается ускоренное снижение обсемененности воздушной среды кабины лифта до необходимого уровня. Превышение мощности свыше 0, 12 Вт на 1 м³ значительно увеличиваются массогабаритные размеры устройства для обеззараживания воздуха, потребляемая электрическая мощность, при этом существенного увеличения скорости обеззараживания не достигается.

При меньшей кратности рециркуляции воздушного потока и времени обеззараживания не обеспечивается необходимый уровень быстрого снижения обсемененности воздушной среды кабины лифта, а при большей – неоправданно увеличиваются массогабаритные характеристики прибора и его энергопотребление, при этом существенного увеличения скорости обеззараживания не достигается.

Способ обеззараживания воздуха в кабине лифта иллюстрируется следующими графиками, где на фиг. 1 – представлена зависимость эффективности обеззараживания (отношения количества выживших микроорганизмов к первоначальному количеству) воздушной среды в течение 5 минут работы рециркуляторов с различными кратностями рециркуляции; на фиг. 2 – зависимость эффективности обеззараживания воздуха, проходящего через камеру обеззараживания рециркулятора, от приведенной мощности (отношения мощности УФ-источника рециркулятора (Вт) к объему прокачиваемого за час воздуха (м³); на фиг. 3 – зависимость эффективности обеззараживания (отношения количества выживших микроорганизмов к первоначальному) воздушной среды в течение 5 минут работы рециркуляторов, имеющих одинаковую производительность, обеспечивающую кратность рециркуляции 30 ч^-1, но имеющих разную эффективность обеззараживания воздуха за один проход через рециркулятор.

Из графика (фиг. 1) видно, что при применении традиционных рециркуляторов (кратность рециркуляции не более 3 ч^-1) снижение количества микрорганизмов в воздушной среде за 5 минут работы прибора практически не происходит. Даже при использовании приборов с кратностью рециркуляции 10 ч^-1, за 5 минут работы происходит только 40% снижение количества микроорганизмов.

Только при кратности рециркуляции более 30 ч^-1 достигается заметное (80% и более) снижение количества микроорганизмов. Таким образом, производительность рециркулятора для обеззараживания воздуха в кабине лифта должна обеспечивать кратность рециркуляции в пределах 30-60 ч^-1.

На графике фиг.2 показана зависимость эффективности обеззараживания воздуха, проходящего через камеру обеззараживания рециркулятора, от приведенной мощности (отношения мощности УФ-источника рециркулятора (Вт) к объему прокачиваемого за час воздуха (м³). Из графика видно, что увеличение приведенной мощности свыше 0,12 Вт/м³ час практически не приводит к увеличению эффективности обеззараживания, а снижение приведенной мощности до значений, ниже 0,03 Вт/м³ в час приводит к существенному уменьшению эффективности обеззараживания. При больших кратностях рециркуляции изменение эффективности обеззараживания воздуха за один проход через рециркулятор оказывает слабое влияние на концентрацию микроорганизмов в воздухе.

На графике фиг.3 иллюстрируется зависимость эффективности обеззараживания воздуха. В одном случае применяется традиционный рециркулятор, мощность УФ-излучения источников бактерицидного излучения которого составляет 0,24 Вт на 1 м³/час, прокачиваемого через рециркулятор воздуха, что обеспечивает 99,9% эффективность обеззараживания за один проход. В другом случае применяется рециркулятор, мощность УФ-излучения источников бактерицидного излучения которого составляет 0,08 Вт на 1 метр³/час, прокачиваемого через рециркулятор воздуха (т.е. в 3 раза меньше, чем в традиционном) что обеспечивает 90% эффективность обеззараживания за один проход.

Из графиков видно, что эффективность обеззараживания воздушной среды помещения за 5 минут при работе обоих приборов практически одинаковы.

Таким образом, мощность УФ-излучения применяемых в приборе источников бактерицидного излучения должна быть в пределах 0,03 -0,12 Вт на 1 м³/ час, прокачиваемого через рециркулятор воздуха.

Способ обеззараживания кабины лифта иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Кабина лифта грузоподъемностью 400 кг.

Габариты кабины: 1100 мм × 1000мм × 2100 мм.

Объем кабины лифта – 2,31 м³.

Производительность устройства прокачки воздуха составляет 90 м³/час, что обеспечивает кратность рециркуляции 40 ч^-1

Мощность источника бактерицидного излучения составляет 7 Вт. (0,08 Вт на 1 м³/ час, прокачиваемого через рециркулятор воздуха).

В результате обеззараживания воздуха бактерицидная эффективность после 4 минут работы прибора составила 80% (т.е. снижение обсемененности воздушной среды кабины лифта в 5 раз).

Указанные режимы обеззараживания соответствуют требованиям эксплуатации кабин лифта.

Пример 2

Габариты кабины лифта такие же, как в примере 1, но производительность прокачки воздуха рециркулятор соответствует 30 м³/час, кратность рециркуляции – 13 ч^-1. Мощность источника бактерицидного излучения составляет 3 Вт (0,1 Вт на 1 м³/ч, прокачиваемого через рециркулятор воздуха).

В результате обеззараживания воздуха кабины лифта бактерицидная эффективность составила 80%, т.е. снижение обсемененности воздушной среды кабины лифта в 5 раз достигнуто только через 15 минут работы прибора, что не соответствует требованиям эксплуатации из-за длительности процесса обеззараживания.

Пример 3

Габариты кабины лифта такие же, как в примере 1, но производительность рециркулятора для прокачки воздуха соответствует 150 м³/час, кратность рециркуляции – 65 ч^-1. Мощность источника бактерицидного излучения составляет 15 Вт (0,1 Вт на 1 м³/час, прокачиваемого воздуха через рециркулятор воздуха).

Эффективность обеззараживания воздуха составила 80%, т.е. снижение обсемененности воздушной среды кабины лифта в 5 раз достигнуто через 3,5 минуты работы прибора, что практически совпадает с результатами применения прибора по примеру 1.

Таким образом, превышение производительности устройств прокачки воздуха значительно увеличивает стоимость процесса обеззараживания из-за необоснованного потребления мощности оборудования.

Пример 4

Кабина лифта грузоподъемностью 1600 кг.

Габариты кабины: 1400 мм × 2400 мм × 2300 мм.

Объем кабины лифта – 7,7 м³.

Производительность устройства прокачки воздуха составляет 300 м³/час, что обеспечивает кратность рециркуляции 40 ч^-1.

Мощность источника бактерицидного излучения составляет 25 Вт, т.е. 0,08 Вт на 1 м³/час, прокачиваемого воздуха через рециркулятор.

В результате обеззараживания кабины лифта бактерицидная эффективность составила 80% и достигнута в течение 4 минут работы прибора (снижение обсемененности воздушной среды кабины лифта в 5 раз). Представленные в примере режимы обеззараживания соответствуют требованиям эксплуатации.

Пример 5

Габариты кабины лифта такие же, как в примере 4, но производительность прокачки воздуха рециркулятор составила 300 м³/час, что обеспечивает кратность рециркуляции 40 ч^-1.

Мощность источника бактерицидного излучения составляет 10 Вт (0,03 Вт на 1 м³/час, прокачиваемого воздуха через рециркулятор).

В результате обеззараживания воздуха в кабине лифта бактерицидная эффективность составила 80% только через 15 минут работы прибора (т.е. снижение обсемененности воздушной среды кабины лифта в 5 раз).

Таким образом, результат обеззараживания, при указанных режимах, является неэффективным из-за длительности достижения эффекта. Такой режим обеззараживания не приемлем для лифтовых кабин.

Пример 6

Габариты кабины лифта такие же, как в примере 4, но производительность прокачки воздуха рециркулятор составила 300 м³/час, что обеспечивает кратность рециркуляции 40 ч^-1.

Мощность источника бактерицидного излучения составляет 75 Вт (0,25 Вт на 1 м³/час, прокачиваемого воздуха через рециркулятор).

В результате обеззараживания воздуха, бактерицидная эффективность составила 80% (т.е. снижение обсемененности воздушной среды кабины лифта в 5 раз) в течение 3,5 минуты работы прибора, что практически совпадает с результатами применения прибора по примеру 4.

Таким образом, превышение производительности устройств для прокачки воздуха значительно увеличивает стоимость процесса обеззараживания из-за необоснованного потребления мощности оборудования.

В настоящее время способ обеззараживания воздуха в кабинах лифта прошел промышленные испытания, и показал высокую эффективность обеззараживания воздуха в замкнутых помещений с высоким уровнем обсемененности воздуха за короткий промежуток времени от 3 до 5 минут.

Изобретение относится к области обеззараживания воздуха. Способ обеззараживания воздуха в кабине лифта УФ-облучением включает формирование потока воздуха, находящегося в замкнутом объеме кабины лифта, с последующей прокачкой воздушного потока через камеру с бактерицидной лампой мощностью от 0,03 до 0,12 Вт на каждый 1 м³ воздушного потока, прокачиваемого за час для его обеззараживания ультрафиолетовым облучением. При этом кратность рециркуляции воздушного потока составляет от 30 до 60 ч^-1, а время обеззараживания от 3 до 5 мин. Изобретение обеспечивает повышение степени обеззараживания кабины лифта за короткий промежуток времени. 1 з.п. ф-лы, 6 пр., 3 ил.

1. Способ обеззараживания воздуха в кабине лифта УФ-облучением, включающий формирование потока воздуха, находящегося в замкнутом объеме кабины лифта, с последующей прокачкой воздушного потока через камеру с бактерицидной лампой мощностью от 0,03 до 0,12 Вт на каждый 1 м³ воздушного потока, прокачиваемого за час для его обеззараживания ультрафиолетовым облучением, при этом кратность рециркуляции воздушного потока составляет от 30 до 60 ч^-1 , а время обеззараживания от 3 до 5 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кратность рециркуляции воздушного потока выбрана из условия отношения производительности рециркулятора, м³/час, к объему кабины лифта, м³.