Устройство для очистки и обеззараживания воздуха

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОЗДУХА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Бохан Владимир Владимирович Бохан Николай Иванович Вербицкий Владимир Фдорович Мелещенко Борис Антонович Чапровский Павел Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Устройство для очистки и обеззараживания воздуха, содержащее вентилятор, воздуховод и установленные поперечно воздушному потоку два экрана высотой, равной половине высоты воздуховода, а также источник ультрафиолетового излучения, который крепится к первому экрану, с обратной от вентилятора стороны, отличающееся тем, что первый экран выполнен частично в виде прозрачного для ультрафиолетового излучения поперечного полуцилиндра с продольными вдоль оси закрылками, загнутыми на 90 градусов относительно оси, при этом источник ультрафиолетового излучения установлен соосно с этим полуцилиндром, а внутренние поверхности камер предварительной, основной обработки и поверхности лопастей вентилятора со стороны воздуховода покрыты или изготовлены из материаиов с высокой отражающей способностью для ультрафиолетового излучения. 57612009.12.30 Полезная модель относится к устройствам для очистки и обеззараживания воздуха и может найти применение на предприятиях с повышенными требованиями к качеству воздуха по содержанию токсичных веществ и микробиологическому составу, в частности на предприятиях АПК (свинокомплексы, птицефабрики, мясоперерабатывающие предприятия, производство продуктов питания и т.д.). Известно устройство для обеззараживания воздуха, содержащее ультрафиолетовый излучатель, открыто закрепленный в помещении. Обеззараживание воздуха производится потоком ультрафиолетового облучения с длиной волны 253,7 нм. 1. Недостатками указанного устройства являются наличие опасного для персонала или животных открытого потока ультрафиолетового излучения и низкая производительность,которая требует длительной обработки при полном отсутствии персонала в производственном помещении, обусловленная тем, что воздействие на воздух осуществляется за счет конвективного потока, созданного системой вентиляции и отопления помещения. Именно поэтому эффективность этого устройства очень низка. Известно устройство для очистки воздуха, содержащее воздуховод с расположенным в нем источником ультрафиолетового излучения и установленные поперечно воздушному потоку два экрана, высота которых равна половине воздуховода, а источник ультрафиолетового излучения крепится к ближайшему экрану, относительно направления воздушного потока, на расстоянии 0,05-0,10 высоты экрана 2. Недостатком этого устройства являются относительно высокие удельные затраты энергии на очистку и обеззараживание воздуха, которые обусловлены конструкцией установки. Вынужденное закрепление источника ультрафиолетового излучения вблизи металлического экрана приводит к потерям почти сорока процентов от мощности излучателя. Задачей полезной модели является снижение удельных энергозатрат на единицу объема обрабатываемого воздушного потока и повышение степени очистки воздуха от токсичных (аммиак и сероводород и т.п.) и микробиологических загрязнений всех типов(микробы, вирусы, атипичные патогены, плесени и грибы). Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для очистки и обеззараживания воздуха, содержащем вентилятор, воздуховод и установленные поперечно воздушному потоку два экрана высотой, равной половине высоты воздуховода, а также источник ультрафиолетового излучения, который крепится к первому экрану, с обратной от вентилятора стороны, причем первый экран выполнен частично в виде прозрачного для ультрафиолетового излучения поперечного полуцилиндра с продольными вдоль оси закрылками, загнутыми на 90 градусов относительно оси, при этом источник ультрафиолетового излучения установлен соосно с этим полуцилиндром, а внутренние поверхности камер предварительной,основной обработки и поверхности лопастей вентилятора со стороны воздуховода покрыты или изготовлены из материалов с высокой отражающей способностью для ультрафиолетового излучения. Отличительным признаком предлагаемого устройства от указанного выше известного является то, что первый экран выполнен частично в виде прозрачного для ультрафиолетового излучения поперечного полуцилиндра с продольными вдоль оси закрылками, загнутыми на 90 градусов относительно оси цилиндра, при этом источник ультрафиолетового излучения установлен соосно с этим полуцилиндром, а внутренние поверхности камер предварительной, основной обработки и поверхности лопастей вентилятора со стороны воздуховода покрыты или изготовлены из материалов с высокой отражающей способностью для ультрафиолетового излучения. Устройство для очистки и обеззараживания воздуха позволяет снизить биологическое загрязнение воздуха и за счет этого решить проблему снижения заболеваемости и вынужденного убоя животных или птицы. Свыше 50 заболеваний у молодняка свиней цыплят составляют заболевания, носящие вирусный характер, инфицирование которыми происходит воздушно-капельным путем. Вирусы являются лиотропными кристаллами и пред 2 57612009.12.30 ставляют собой молекулу РНК либо ДНК. Поэтому воздействие на находящиеся в неустойчивом состоянии лиотропные кристаллы комбинированным воздействием постоянного и импульсного ультрафиолетового излучения приводит к повышению эффективности работы оборудования. То же самое происходит при комбинированном воздействии и на другие типы микроорганизмов. При этом увеличивается каталитическое воздействие ультрафиолета на скорость и полноту протекания химических реакций в условиях повышенной ионизации химических элементов и микробиологических систем, а также окислительных процессов, в которых участвуют озон, активированный ультрафиолетовым излучением кислород и перекисные соединения, образующиеся из молекул воды, содержащейся в воздушно-капельных аэрозолях. Именно это определяет повышение степени очистки при снижении удельных затрат энергии. Загрязнение воздушного потока в основном происходит при дыхании животных. При выдохе выделяется аэрозоль, в результате движения животных и при кормлении, особенно сухими кормами, в воздух выделяется достаточно много пыли в основном органического происхождения. Однако в воздушном потоке все составляющие загрязнители не могут существовать независимо друг от друга и образуют ассоциации. Т.е. капля воды адсорбирует микрофлору и частицы пыли и растворяет аммиак и другие газы. При этом аммиак,растворяясь в воде, образует нашатырный спирт. Кроме того, в воде растворены кислород,азот и другие газы. Изменение давления в воздушном потоке приводит к изменению размеров капель и соответственно к резкому изменению давления в капле за счет сил поверхностного натяжения. Давление в капле воды (лапласовское) можно определить по формуле Рлап.2/,где- поверхностное натяжение,- радиус капли в см. Это давление возрастает с уменьшением размера капли, в случае очень маленьких капель оно может достигать значительных величин. При 10-6 см ( - 0,01 мк) давление достигает 150 атм. При объединении двух капель давление падает до 100 атм. При падении давления из капли начинают выделяться газообразный аммиак и другие растворенные газы. Именно одновременное воздействие физических факторов (резкие перепады скорости и давления (не менее чем в два раза) с образованием вихревых потоков и воздействие жестким ультрафиолетовым постоянным излучением и импульсным электромагнитным облучением, сканируемым по всему объему бактерицидной камеры, позволяют ускорить физико-химические процессы по разрушению как токсичных, так и микробиологических образований, что позволяет значительно увеличить степень очистки воздуха. Особенностью этого способа является воздействие комбинированного полихроматического облучения,включающего, кроме ультрафиолетового излучения в диапазоне 220-620 нм, видимую и инфракрасную части спектра, на физико-химические объекты и микрофлору в момент их нестабильного состояния за счет резких изменений давления воздушного потока с образованием турбулентных потоков. При изменении давления резко изменяется размер капель влаги, которой содержится в воздухе животноводческих помещений до 80 . Таким образом, воздействие комбинированным облучением происходит в момент неоднократных попыток ассоциаций адаптироваться к резким изменениям их энергетического состояния. Благодаря этому воздействие комбинированным электромагнитным облучением приводит к снижению удельной энергии, необходимой для ионизации составляющих воздушного потока, и способствует повышению степени очистки и обеззараживания воздуха. На фигуре приведено схематическое устройство для очистки и обеззараживания воздуха. Устройство состоит из вентилятора 1, установленного на квадратном воздуховоде 2, в котором перпендикулярно его продольной оси установлен первый экран 3, который частично выполнен из материала прозрачного для ультрафиолетового излучения, элемент 4 и источник ультрафиолетового излучения 5, который соосно закреплен на первом экране 3,в полости элемента 4, со стороны, противоположной вентилятору 1, и второй экран 6, расположенный на расстоянии, обеспечивающем оптимальный режим работы ультрафиоле 3 57612009.12.30 тового источника 5. В конструкции устройства в воздуховоде, между вентилятором и первым экраном образована камера предварительной обработки 7, а между экраном 3 и экраном 6 расположена камера основной обработки воздушного потока 8. Обязательным условием при закреплении первого экрана в корпусе воздуховода является отсутствие зазоров между экраном 3 корпусом воздуховода 2, а также между экраном 3 и прозрачным элементом 4 для обеспечения нормальной работы ультрафиолетового излучателя 5. Устройство для очистки и обеззараживания воздуха работает следующим образом. Воздух из производственного помещения нагнетается в камеру предварительной обработки 7 вентилятором 1, запасая при этом энергию за счет знакопеременного изменения давления и обработки воздушного потока звуковыми волнами в широком диапазоне длин волн, электромагнитным излучением от двигателя вентилятора 1, обрабатывается отраженным от внутренних поверхностей воздуховода 2 полихроматическим излучением,включающим весь спектр излучений от ультрафиолетового источника, а также полихроматическим излучением, которое проникает через прозрачный элемент 4 и, отражаясь от лопастей вентилятора 1, создает импульсное облучение за счет кривизны лопастей вентилятора 1, которое сканируется по полости камеры предварительной обработки 7, и одновременно обрабатывается за счет отраженного полихроматического излучения от внутренних поверхностей камеры 7. Благодаря соосному размещению ультрафиолетового источника в полости элемента 4 в значительной степени снижаются потери коротковолновой составляющей ультрафиолетового излучения. За счет комбинированной обработки воздушного потока происходит приведение органических и неорганических примесей в неравновесное энергетическое состояние. Затем воздушный поток проходит через отверстие под первым экраном 3 и попадает в камеру основной обработки 8, образованную двумя поперечными экранами 3 и 6, обеспечивающими перепад давлений и завихрение воздушного потока,при этом на кромках экрана 3 образуется турбулентный поток. В этот момент на предварительно обработанный воздушный поток воздействует постоянное полихроматическое излучение от ультрафиолетового источника 5. Одновременно в нижней части бактерицидной камеры происходит обработка воздушного потока импульсным полихроматическим излучением, отраженным от лопастей вентилятора внутренних поверхностей корпуса воздуховода 2 и экранов 3 и 6. В верхней части камеры основной обработки импульсная обработка происходит также за счет отраженного полихроматического излучения, но частично ослабленного за счет двойного прохождения через его прозрачную часть первого экрана. При этом частота мелькания импульсного источника ультрафиолетового излучения должна быть не менее 100 Гц, а за счет сканирования по объему и отражения от внутренних поверхностей воздуховода каждый облучаемый объект будет обрабатываться с частотой свыше 200 Гц полихроматическим световым потоком в широком диапазоне длин волн и мощностей. Такой комбинированный характер облучения резко снижает резистентность микроорганизмов и вирусов особенно в условиях одновременного импульсного воздействия разнообразными физическими факторами (колебания давления, воздействие инфракрасным облучением, световым потоком видимого спектра, воздействие магнитным полем с частотой 50 Гц, воздействие звука в широком диапазоне частот, озона, положительных аэроионов, постоянного и импульсного полихроматического излучения), причем эти воздействия благодаря направленной организации движения воздушного потока в условиях ионизации элементов воздушного потока имеют также импульсный характер, что резко увеличивает эффективность воздействия как на микроорганизмы всех типов, так и на химические загрязнители, с учетом того, что все воздействия осуществляются на структуры, находящиеся в неравновесном состоянии. Закручивание воздушного потока за счет экрана 3 и образование вихревых потоков на его кромках позволяют многократно обрабатывать поток обоими типами ультрафиолетового излучения, что позволяет значительно повысить степень очистки и обеззараживания воздушного потока. Воздушный поток одновременно с обработкой ультрафиолетовым из 4 57612009.12.30 лучением обрабатывается озоном, образующимся в процессе облучения воздуха УФО и активированным кислородом благодаря воздействию УФО и комплекса физических факторов. После такой комбинированной обработки патогенные микроорганизмы и вирусы в значительно большей степени теряют свою вирулентность. При работе предлагаемого устройства для комбинированной очистки и обеззараживания воздуха одновременно проходит несколько механизмов разрушения естественной защиты бактериальных клеток и их ассоциаций. Аммиак при такой обработке преобразуется в азот и воду. Остатки не прореагировавшего озона поступают в технологическое помещение, где продолжают уничтожать микроорганизмы и токсичные вещества особенно на увлажненных поверхностях. Количество озона, поступающего в рабочую зону технологического помещения, значительно ниже ПДК, т.к. он практически весь был использован для обеззараживания и очистки воздуха в замкнутом объеме камеры основной и предварительной обработки. Проверка предлагаемой установки в производственных помещениях птичников (отделение Комсомолец) показала его высокую эффективность и снижение падежа и вынужденного убоя птицы и животных. Незначительное количество неиспользованного в бактерицидных камерах озона продолжает доочистку воздуха технологического помещения особенно на увлажненных поверхностях. При использовании предлагаемой установки для очистки и обеззараживания воздуха количество озона, выходящего из оборудования,не превышает ПДК из-за того, что в условиях многофакторного воздействия импульсного характера целого ряда физических факторов озон успевает окислить микробиологические,химические и органические загрязнители и практически полностью исчезнуть из воздуха рабочей зоны технологического помещения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5