RU2664447C1 - Photocatalytic device with led module for decontamination and air purification and led module for photocatalyst ultraviolet exposure - Google Patents
Photocatalytic device with led module for decontamination and air purification and led module for photocatalyst ultraviolet exposure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664447C1 RU2664447C1 RU2017135157A RU2017135157A RU2664447C1 RU 2664447 C1 RU2664447 C1 RU 2664447C1 RU 2017135157 A RU2017135157 A RU 2017135157A RU 2017135157 A RU2017135157 A RU 2017135157A RU 2664447 C1 RU2664447 C1 RU 2664447C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- leds
- module
- installation according
- photocatalytic
- photocatalyst
- Prior art date
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 59
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004887 air purification Methods 0.000 title abstract description 11
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 title abstract 3
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 title abstract 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 48
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 62
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 6
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 4
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 15
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 10
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 7
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dimethyhydrazine Chemical compound CN(C)N RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- GBNVXYXIRHSYEG-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-2-ethylsulfanylethane Chemical compound CCSCCCl GBNVXYXIRHSYEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021650 platinized titanium dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
- A61L9/18—Radiation
- A61L9/20—Ultraviolet radiation
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области фотокаталитического обеззараживания и очистки воздуха, а именно к устройствам, использующими принцип окисления органических и неорганических загрязнителей, адсорбированных на поверхности фотокатализатора под действием ультрафиолетового света с длиной волны меньше 400 нм, и может найти применение в лечебно- профилактических, административных, общественных, офисных, жилых помещениях, в школьных и дошкольных учреждениях, где требуется обеззараживание и очистка воздуха в присутствии людей.The group of inventions relates to the field of photocatalytic disinfection and air purification, and in particular to devices using the principle of oxidation of organic and inorganic pollutants adsorbed on the surface of a photocatalyst under the influence of ultraviolet light with a wavelength of less than 400 nm, and can be used in therapeutic, administrative, public, office, residential premises, in school and preschool institutions, which require disinfection and air purification in the presence of people.
Устройства для фотокаталитической очистки воздуха, характеризующиеся универсальностью при уничтожении органических и многих неорганических загрязнителей, имеют широкое распространение и являются наиболее применяемыми и перспективными по сравнению с другими типами очистителей воздуха, что определяет актуальность ведения работ по их дальнейшему совершенствованию.Devices for photocatalytic air purification, characterized by versatility in the destruction of organic and many inorganic pollutants, are widespread and are the most used and promising in comparison with other types of air purifiers, which determines the relevance of work on their further improvement.
Известно адсорбционно-фотокаталитическое устройство для очистки воздуха от летучих загрязнителей, содержащее корпус, установленные в корпусе вентилятор, фильтр воздушной очистки, фотокаталитический блок, включающий фотокаталитический фильтр в виде пористого носителя с фотокатализатором и ультрафиолетовую лампу как источник ультрафиолетового излучения. Данное устройство предпочтительно снабжено пылевым фильтром с возможным включением в его состав органического и неорганического адсорбента (RU 33035, B01J 20/00, F24F 3/16, 2003).Known adsorption-photocatalytic device for purifying air from volatile pollutants, comprising a housing, a fan installed in the housing, an air purification filter, a photocatalytic unit including a photocatalytic filter in the form of a porous carrier with a photocatalyst and an ultraviolet lamp as a source of ultraviolet radiation. This device is preferably equipped with a dust filter with the possible inclusion of organic and inorganic adsorbent (RU 33035,
Недостатком данного известного очистителя является низкая эффективность процесса очистки, зависящая от использования недостаточно эффективных источников ультрафиолетового излучения для эффективного функционирования фотокаталитического фильтра, что повышает энергетические затраты.The disadvantage of this known cleaner is the low efficiency of the cleaning process, which depends on the use of insufficiently effective sources of ultraviolet radiation for the effective functioning of the photocatalytic filter, which increases energy costs.
Известно устройство фотокаталитическое по обеззараживанию и очистке воздуха - рециркулятор, содержащее корпус со съемной решеткой, установленные внутри корпуса, по меньшей мере, два вентилятора, фотокаталитический блок, включающий фотокаталитический фильтр в виде пористого носителя с фотокатализатором и ультрафиолетовую лампу как источник ультрафиолетового излучения, снабженное блоком управления (RU 97810, B01J 20/00, F24F 3/00, 2006). Принято за прототип первого технического решения из группы изобретений.A known photocatalytic device for disinfecting and purifying air is a recirculator comprising a housing with a removable grill, at least two fans installed inside the housing, a photocatalytic unit including a photocatalytic filter in the form of a porous carrier with a photocatalyst and an ultraviolet lamp as a source of ultraviolet radiation equipped with a unit control (RU 97810,
Основным недостатком известного устройства является пониженная эффективность процесса фотоокисления из-за недостаточной эффективности использования светового потока от использованного в нем источника ультрафиолетового излучения. Неэффективное использование световой энергии отрицательно сказывается на скорости и активности процесса фотоокисления. Этим же обусловлена повышенная энергоемкость устройства.The main disadvantage of the known device is the reduced efficiency of the photooxidation process due to the insufficient efficiency of using the light flux from the source of ultraviolet radiation used in it. The inefficient use of light energy negatively affects the speed and activity of the photooxidation process. The same is due to the increased energy intensity of the device.
Общим недостатком указанных технических решений является использование в качестве источника излучения ультрафиолетовых ламп, не обеспечивающих достаточную освещенность фотокатализатора и равномерность светового поля, чтобы его активности хватало для проведения реакции, ведь на интенсивность массопереноса реагентов при работе фотокаталитической системы влияет площадь освещенной поверхности фотокатализатора. На процессах фотоокисления отрицательно сказывается наличие стробоскопического эффекта (мерцания ультрафиолетовой лампы), так как эффективность функционирования фотокаталитического фильтра связана с эффективностью использования света ламп и равномерностью светового потока. Поскольку мощность ультрафиолетовых ламп ограничена, это приводит к тому, что скорость окисления органических веществ также имеет свой предел. Увеличение мощности ультрафиолетового излучения, например, за счет увеличения числа ламп, делает данные устройства дорогостоящими для практического использования. Непропорционально большой поток воздуха сквозь фотокаталитический фильтр, объем которого от вентиляторов не согласуется с предельной скоростью фотокаталитического процесса окисления молекулярных загрязнителей, которая определяется уровнем мощности используемых ультрафиолетовых ламп, дающих недостаточную освещенность. Распределение воздушного потока через поверхность фотокаталитического фильтра в форме трубы с лампой, расположенной внутри каждой трубы по ее оси, сильно неравномерно. Это приводит к значительному увеличению общего перепада давления ввиду квадратичной зависимости сопротивления от линейной скорости воздушного потока.A common drawback of these technical solutions is the use of ultraviolet lamps as a radiation source, which do not provide sufficient illumination of the photocatalyst and the uniformity of the light field so that its activity is sufficient for the reaction, because the intensity of mass transfer of reagents during the operation of the photocatalytic system is affected by the area of the illuminated surface of the photocatalyst. The photo-oxidation processes are adversely affected by the presence of a stroboscopic effect (flickering of an ultraviolet lamp), since the efficiency of the photocatalytic filter is related to the efficiency of the use of light from the lamps and the uniformity of the light flux. Since the power of ultraviolet lamps is limited, this leads to the fact that the oxidation rate of organic substances also has its limit. An increase in the power of ultraviolet radiation, for example, by increasing the number of lamps, makes these devices expensive for practical use. A disproportionate amount of air flow through the photocatalytic filter, the volume of which from the fans does not agree with the limiting speed of the photocatalytic process of oxidation of molecular pollutants, which is determined by the power level of the used ultraviolet lamps, which give insufficient illumination. The distribution of air flow through the surface of the photocatalytic filter in the form of a tube with a lamp located inside each tube along its axis is highly uneven. This leads to a significant increase in the total pressure drop due to the quadratic dependence of the resistance on the linear velocity of the air flow.
Известно, что источниками ультрафиолетового излучения могут служить не только флуоресцентные лампы, но и светодиоды, излучающие в соответствующем диапазоне длин волн (A.V. Vorontsov, 1 I.V. Stoyanova, D.V. Kozlov, V.I. Simagina, and E.N. Savinov. Kinetics of the Photocatalytic Oxidation of Gaseous Acetone over Platinized Titanium Dioxide. Journal of Catalysis 189, 360-369 (2000); Alexandre V. Vorontsov, Claude Lion, Evgueni N. Savinov, and Panagiotis G. Smirniotis. Pathways of photocatalytic gas phase destruction of HD stimulant 2-chloroethyl ethyl sulfide. Journal of Catalysis 220 (2003) 414-23; P.A. Kolinko, D.V. Kozlov, A.V. Vorontsov, S.V. Preis. Photocatalytic oxidation of 1,1-dimethyl hydrazine vapours on TiO2: FTIR in situ studies. Catalysis Today 122 (2007) 178-185), которые в настоящее время начали интенсивно использоваться в качестве источников излучения на замену различных типов ламп. Этому способствовало и распространение светодиодной продукции в виде ламп, лент и линеек, модулей и др., которое предопределили хорошо известные характеристики светодиодов: низкое потребление энергии, высокая механическая прочность, длительный срок эксплуатации, возможность использования в различных температурных режимах без снижения световых характеристик, а также, учитывая, что светодиод - прибор низковольтный, безопасность.It is known that ultraviolet radiation sources can serve not only fluorescent lamps, but also LEDs emitting in the corresponding wavelength range (AV Vorontsov, 1 IV Stoyanova, DV Kozlov, VI Simagina, and EN Savinov. Kinetics of the Photocatalytic Oxidation of Gaseous Acetone over Platinized Titanium Dioxide. Journal of Catalysis 189, 360-369 (2000); Alexandre V. Vorontsov, Claude Lion, Evgueni N. Savinov, and Panagiotis G. Smirniotis. Pathways of photocatalytic gas phase destruction of HD stimulant 2-chloroethyl ethyl sulfide. Journal of Catalysis 220 (2003) 414-23; PA Kolinko, DV Kozlov, AV Vorontsov, SV Preis. Photocatalytic oxidation of 1,1-dimethyl hydrazine vapours on TiO 2 : FTIR in situ studies. Catalysis Today 122 (2007) 178- 185), which have now begun intensively Use This Criterion as radiation sources to replace various types of lamps. This was facilitated by the distribution of LED products in the form of lamps, ribbons and rulers, modules, etc., which predetermined the well-known characteristics of LEDs: low energy consumption, high mechanical strength, long life, the ability to use in various temperature conditions without reducing light characteristics, and also, given that the LED is a low-voltage device, safety.
Известно устройство обеззараживания и очистки воздуха от болезнетворных микроорганизмов, органических веществ и запахов, содержащее, по меньшей мере, один фотокаталитический блок, каждый в виде носителя с нанесенным на его поверхности фотокатализатором и, по меньшей мере, один или более светодиодов в качестве источника освещения поверхности фотокатализатора ультрафиолетовым излучением (RU 93697, B01J 19/12, 2010). Принято за прототип второго технического решения из группы изобретений.A device for disinfecting and purifying air of pathogenic microorganisms, organic substances and odors is known, comprising at least one photocatalytic unit, each in the form of a carrier with a photocatalyst deposited on its surface and at least one or more LEDs as a source of surface illumination photocatalyst ultraviolet radiation (RU 93697,
Однако и данное устройство не лишено недостатков из-за неполного использования уникальных возможностей таких современных приборов как светодиоды. Неравномерное освещение поверхности фотокатализатора не обеспечивает полноценное прохождение процесса окисления, может приводить к проскоку молекул загрязнителей через слабо освещенные области фотокаталитического фильтра, что понижает общую эффективность процесса фотокаталитической очистки воздуха и повышает энергопотребление. Существенная доля светового потока теряется, понижая эффективность работы устройства. Неравномерное распределение воздушного потока через фотокаталитический блок и слабый теплоотвод приводит к низкой степени защиты установки от перегорания светодиодов, что понижает срок их службы. Недостаточно эффективное использование световой энергии светодиодов отрицательно сказывается на скорости и активности процесса фотоокисления. Потеря большой доли светового потока снижает общую эффективность установки.However, this device is not without drawbacks due to the incomplete use of the unique capabilities of modern devices such as LEDs. Uneven illumination of the photocatalyst surface does not provide a complete passage of the oxidation process, can lead to the leakage of pollutant molecules through dimly lit areas of the photocatalytic filter, which reduces the overall efficiency of the photocatalytic air purification process and increases energy consumption. A significant portion of the light flux is lost, reducing the efficiency of the device. Uneven distribution of air flow through the photocatalytic unit and poor heat dissipation leads to a low degree of protection of the installation from burnout of the LEDs, which reduces their service life. The insufficiently efficient use of the light energy of the LEDs negatively affects the speed and activity of the photooxidation process. Loss of a large fraction of the luminous flux reduces the overall efficiency of the installation.
Очевидно, что несмотря на многочисленность существующих в данной области разнообразных технических решений, они не лишены недостатков, которые необходимо устранять с учетом того, что в современных условиях требуется создавать достаточно экономичные устройства для возможности внедрения энергосберегающих технологий.It is obvious that in spite of the large number of various technical solutions existing in this field, they are not without drawbacks, which must be addressed taking into account the fact that in modern conditions it is necessary to create sufficiently economical devices for the possibility of introducing energy-saving technologies.
Задачей является создание высокоэффективной установки фотокаталитической для обеззараживания и очистки воздуха с пониженным энергопотреблением и увеличенным сроком службы путем внесения конструктивных изменений для улучшения светотехнических и теплофизических параметров.The objective is to create a highly efficient photocatalytic installation for disinfection and purification of air with reduced energy consumption and increased service life by making design changes to improve lighting and thermal parameters.
Под эффективностью установки следует понимать степень обеззараживания или очистки воздуха в помещении заданного объема, достигаемую при определенных затратах электрической энергии. Таким образом, повышение эффективности установки может быть достигнуто за счет увеличения интенсивности потока ультрафиолетового излучения, уменьшения потребляемой мощности, защиты от аварийных режимов и оптимизации охлаждения (теплоотвода).The efficiency of the installation should be understood as the degree of disinfection or purification of air in a room of a given volume, achieved at a certain cost of electrical energy. Thus, increasing the efficiency of the installation can be achieved by increasing the intensity of the ultraviolet radiation flux, reducing the power consumption, protection against emergency conditions and optimizing cooling (heat removal).
Технический результат заключается в увеличении фотокаталитической активности установки путем повышения степени обеззараживания и очистки воздуха при одновременном снижении энергопотребления. Дополнительно достигается повышение ресурса работоспособности установки, упрощение обслуживания и повышение удобства эксплуатации.The technical result consists in increasing the photocatalytic activity of the installation by increasing the degree of disinfection and air purification while reducing energy consumption. Additionally, an increase in the serviceability resource of the installation, simplification of maintenance and increased ease of use is achieved.
Сущность первого технического решения группы состоит в том, что в установке для обеззараживания и очистки воздуха фотокаталитической, содержащей корпус, размещенные в корпусе и соединенные с источником питания и блоком управления, по меньшей мере, два вентилятора и фотокаталитический блок в виде цилиндрического пористого носителя с нанесенным на его поверхность фотокатализатором и источника ультрафиолетового излучения для облучения изнутри поверхности фотокатализатора, особенность состоит в том, что в качестве источника ультрафиолетового излучения фотокаталитический блок оборудован светодиодным модулем в виде, по меньшей мере, трех плат на основе пластин из теплопроводящего материала, которые расположены продольно по внешней круговой образующей модуля на равных угловых расстояниях между собой посредством их крепления к соответствующим окончаниям ветвей несущих элементов, при этом на каждой плате линейно установлены с возможностью взаимного перекрытия исходящих от них потоков излучения, по меньшей мере, три светодиода диапазона 380-385 нм с углом излучения 120 градусов, все светодиоды в модуле подсоединены последовательно, каждый светодиод дополнительно снабжен параллельно подсоединенным к нему полупроводниковым элементом защиты от обрыва электрической цепи, несущие элементы выполнены из диэлектрического материала, а блок управления оборудован драйвером и стабилизированным источником питания. Особенность также и в том, что предпочтительно блок управления дополнительно снабжен встроенным микроконтроллером и выполнен с возможностью индикации неисправного состояния установки световым индикатором, при этом желательно использованы вентиляторы со встроенными в них таходатчиками. В этом случае микроконтроллер соединен с источником питания, таходатчиками и светодиодным модулем. Несущие элементы модуля могут быть выполнены из пластмассы. Целесообразно, чтобы платы светодиодного модуля были выполнены из алюминия или алюминиевых сплавов. Светодиоды на платах преимущественно расположены на равном расстоянии друг от друга. Желательно чтобы платы были снабжены токоведущими дорожками с покрытием, устойчивым к ультрафиолетовому излучению. В частности, модуль включает девять светодиодов, которые расположены по три на каждой плате, а каждый несущий элемент выполнен Y-образной формы с равными угловыми расстояниями между ветвями. В этом случае использованы, например, светодиоды типа RF-UVXC35LN-UE, элементы защиты от обрыва ОР05СВ. Предпочтительно исполнение, когда носитель фотокатализатора выполнен из полиэфирного нетканого материала, или пористой пенокерамики, или пористого алюминия. Установка может быть дополнительно оборудована, по меньшей мере, одним фотокаталитическим блоком. Блок управления снабжен преимущественно клавишным переключателем. Установка может быть дополнительно снабжена сменным воздушным фильтром, разделенным с носителем фотокатализатора, при этом в состав фильтра может быть включен органический или неорганический адсорбент, для которого теплота адсорбции органических соединений с молекулярным весом до 100 а.е. находится в диапазоне от 4 до 12 ккал/моль, например, синтетический цеолит ZSM. В частности, может быть установлен воздушный фильтр класса НЕРА EUR05. Корпус предпочтительно выполнен со съемной решеткой. В любом исполнении корпуса он преимущественно выполнен из АБС-пластика.The essence of the group’s first technical solution is that in a photocatalytic installation for disinfecting and purifying air, comprising a housing, at least two fans and a photocatalytic unit in the form of a cylindrical porous carrier with a coating applied to the power source and control unit on its surface by a photocatalyst and a source of ultraviolet radiation for irradiation from the inside of the surface of the photocatalyst, the peculiarity is that as a source of ultraviolet radiation The photocatalytic unit is equipped with an LED module in the form of at least three boards based on plates of heat-conducting material, which are located longitudinally along the external circular generatrix of the module at equal angular distances between them by attaching them to the corresponding ends of the branches of the bearing elements, while each board is linearly mounted with the possibility of mutual overlapping of the radiation streams emanating from them, at least three LEDs of the range 380-385 nm with an emission angle of 120 degrees mustache, all the LEDs in the module are connected in series, each LED is additionally equipped with a semiconductor protection element against an open circuit connected in parallel, the supporting elements are made of dielectric material, and the control unit is equipped with a driver and a stabilized power source. The feature is also that preferably the control unit is additionally equipped with a built-in microcontroller and is configured to indicate a malfunctioning state of the installation by a light indicator, while fans with built-in tacho sensors are preferably used. In this case, the microcontroller is connected to a power source, tacho sensors and an LED module. The supporting elements of the module can be made of plastic. It is advisable that the LED module boards are made of aluminum or aluminum alloys. The LEDs on the boards are predominantly located at an equal distance from each other. It is advisable that the boards are equipped with conductive tracks with a coating that is resistant to ultraviolet radiation. In particular, the module includes nine LEDs, which are located three on each board, and each supporting element is made in a Y-shape with equal angular distances between the branches. In this case, for example, LEDs of the type RF-UVXC35LN-UE, protection elements against open circuit OP05CB are used. Preferably, the implementation when the photocatalyst carrier is made of polyester non-woven material, or porous ceramic foam, or porous aluminum. The installation may be further equipped with at least one photocatalytic unit. The control unit is mainly equipped with a key switch. The installation can be additionally equipped with a replaceable air filter shared with the photocatalyst carrier, while the filter can include an organic or inorganic adsorbent for which the heat of adsorption of organic compounds with a molecular weight of up to 100 au is in the range from 4 to 12 kcal / mol, for example, synthetic zeolite ZSM. In particular, an HEPA EUR05 air filter can be installed. The housing is preferably made with a removable grill. In any case, it is mainly made of ABS plastic.
Сущность второго технического решения группы состоит в том, что в модуле светодиодном для облучения фотокатализатора ультрафиолетовым излучением, содержащем светодиоды, особенность состоит в том, что выполнен в виде, по меньшей мере, трех плат на основе пластин из теплопроводящего материала, которые расположены продольно по внешней круговой образующей модуля на равных угловых расстояниях между собой посредством их крепления к соответствующим окончаниям ветвей несущих элементов, при этом на каждой плате линейно установлены с возможностью взаимного перекрывания исходящих от них потоков излучения, по меньшей мере, три светодиода диапазона 380-385 нм с углом излучения 120 градусов, все светодиоды в модуле подсоединены последовательно, каждый светодиод дополнительно снабжен параллельно подсоединенным к нему полупроводниковым элементом защиты от обрыва электрической цепи, а несущие элементы выполнены из диэлектрического материала. Кроме этого, платы предпочтительно выполнены из алюминия или алюминиевых сплавов. Светодиоды на платах желательно расположены на равном расстоянии друг от друга. Целесообразно, чтобы платы были снабжены токоведущими дорожками с покрытием, устойчивым к ультрафиолетовому излучению. В частности, модуль включает девять светодиодов, которые расположены по три на каждой плате, а каждый несущий элемент выполнен Y-образной формы с равными угловыми расстояниями между ветвями, при этом могут быть использованы светодиоды типа RF-UVXC35LN-UE с элементами защиты от обрыва ОР05СВ. Несущие элементы выполнены преимущественно из пластмассы.The essence of the second technical solution of the group is that in the LED module for irradiating the photocatalyst with ultraviolet radiation containing LEDs, the peculiarity is that it is made in the form of at least three boards based on plates of heat-conducting material that are arranged longitudinally along the outer the circular generatrix of the module at equal angular distances between themselves by attaching them to the corresponding ends of the branches of the supporting elements, while on each board linearly installed with possibly by mutually overlapping the emitting radiation streams emanating from them, at least three LEDs in the range 380-385 nm with an emission angle of 120 degrees, all the LEDs in the module are connected in series, each LED is additionally equipped with a semiconductor protection element against an open circuit, connected in parallel, and Bearing elements are made of dielectric material. In addition, the boards are preferably made of aluminum or aluminum alloys. The LEDs on the boards are preferably located at an equal distance from each other. It is advisable that the boards were equipped with conductive tracks with a coating that is resistant to ultraviolet radiation. In particular, the module includes nine LEDs, which are located three on each board, and each supporting element is made in a Y-shape with equal angular distances between the branches, while LEDs of the RF-UVXC35LN-UE type with open circuit protection elements OP05СВ can be used . Bearing elements are made primarily of plastic.
Повышение эффективности функционирования фотокаталитического фильтра связано, в том числе, с эффективным использованием света источника ультрафиолетового излучения, облучающего фотокатализатор. Использование в фотокаталитическом блоке светодиодов, объединенных в предлагаемой конструкции светодиодного модуля, увеличивает степень освещенности фотокатализатора ультрафиолетовым излучением, что повышает его активность для проведения реакции. При этом увеличивается массоперенос реагентов, а значит и производительность. Использование светодиодов вместо ламп позволяет значительно снизить потребляемую мощность, следовательно, существенно уменьшить энергопотребление. Эффективное использование светового потока, облучающего фотокатализатор, обеспечивает эффективность функционирования фотокаталитического фильтра. Модульная компоновка светодиодов позволяет достигнуть предельной степени очистки воздуха за один проход сквозь пористые фотокаталитические элементы. Светодиоды установлены в положении, обеспечивающем максимальную однородность распределения светового потока. При этом воздушный поток продувается сквозь носитель в направлении, перпендикулярном плоскости, проходящей через ось модуля.The increase in the functioning efficiency of the photocatalytic filter is associated, inter alia, with the efficient use of light from a source of ultraviolet radiation irradiating the photocatalyst. The use of LEDs in the photocatalytic unit, combined in the proposed design of the LED module, increases the degree of illumination of the photocatalyst with ultraviolet radiation, which increases its activity for carrying out the reaction. This increases the mass transfer of reagents, and hence productivity. The use of LEDs instead of lamps can significantly reduce power consumption, therefore, significantly reduce power consumption. Efficient use of the light flux irradiating the photocatalyst ensures the efficient functioning of the photocatalytic filter. The modular arrangement of LEDs allows reaching the ultimate degree of air purification in one pass through porous photocatalytic elements. LEDs are installed in a position that ensures maximum uniformity in the distribution of light flux. In this case, the air flow is blown through the carrier in the direction perpendicular to the plane passing through the axis of the module.
Расположение по три светодиода на каждой пластине, закрепленных на соединительных элементах, отстоящих друг от друга, при последовательном соединении всех светодиодов обеспечивает улучшение теплообмена, что позволяет им работать без перегрева даже при отсутствии дополнительной циркуляции-обдува воздуха.The location of three LEDs on each plate, mounted on connecting elements spaced from each other, in series connection of all LEDs provides improved heat transfer, which allows them to work without overheating even in the absence of additional air circulation-blowing.
Расположение пластин со светодиодами в модуле с шагом 120 градусов в сочетании с углом излучения каждого из светодиодов 120 градусов обеспечивает перекрывание всего диапазона при облучении внутреннего пространства фильтра-фотокатализатора. Создание направленного излучения от светодиодов улучшает процесс фотоокисления, повышает интенсивность светового потока при снижении потребляемой мощности.The arrangement of plates with LEDs in the module with a step of 120 degrees in combination with the emission angle of each of the LEDs of 120 degrees ensures the overlap of the entire range when the internal space of the filter-photocatalyst is irradiated. Creating directional radiation from LEDs improves the process of photooxidation, increases the intensity of the light flux while reducing power consumption.
При поглощении квантов ультрафиолетового излучения с длиной волны 350-385 нм фотокатализатором образуются электронно-дырочные пары, которые могут либо напрямую окислять адсорбированные молекулы, либо взаимодействовать с адсорбированными гидроксильными группами с образованием сильного окислителя - гидроксильных радикалов (ОН), являющихся главными окисляющими агентами. А количество образующихся ОН радикалов, как известно, определяется, в том числе, и интенсивностью падающего на фотокатализатор ультрафиолетового излучения.Upon absorption of ultraviolet quanta with a wavelength of 350-385 nm by the photocatalyst, electron-hole pairs are formed that can either directly oxidize adsorbed molecules or interact with adsorbed hydroxyl groups to form a strong oxidizing agent - hydroxyl radicals (OH), which are the main oxidizing agents. And the amount of OH radicals formed, as is known, is determined, inter alia, by the intensity of the ultraviolet radiation incident on the photocatalyst.
Использование пористого носителя цилиндрической формы обеспечивает полное использование светового потока от источника ультрафиолетового излучения, что снижает потери световой энергии и увеличивает освещенность фотокатализатора. Использование пористых носителей фотокатализатора, выполненных из полиэфирного нетканого материала, пористой пенокерамики или пористого алюминия позволяет существенно увеличить площадь его поверхности и значительно увеличить скорости окисления за счет распределения света по большой площади поверхности фотокатализаторов. Излучение с длиной волны 350-385 нм проникает в микропористую систему носителя на большую глубину, что задействует большую часть поверхности фотокатализатора, что напрямую увеличивает доступную для фотокатализа площадь фотокатализатора. В случае фотохимических реакций светодиодный модуль может обеспечить интенсивное и равномерное освещение фотокатализатора на всю глубину его слоя.The use of a cylindrical porous carrier ensures the full use of the light flux from a source of ultraviolet radiation, which reduces the loss of light energy and increases the photocatalyst illumination. The use of porous photocatalyst carriers made of polyester non-woven material, porous ceramic foam or porous aluminum can significantly increase its surface area and significantly increase oxidation rates due to the distribution of light over a large surface area of photocatalysts. Radiation with a wavelength of 350-385 nm penetrates the microporous carrier system to a greater depth, which involves a large part of the surface of the photocatalyst, which directly increases the area of the photocatalyst available for photocatalysis. In the case of photochemical reactions, the LED module can provide intense and uniform illumination of the photocatalyst to the entire depth of its layer.
Использование драйвера позволяет уменьшить энергопотребление установки и увеличить срок службы светодиодного модуля.Using the driver allows you to reduce the power consumption of the installation and increase the life of the LED module.
Светодиоды не представляют опасность при утилизации, повышая экологическую безопасность. Значительный срок службы светодиодов существенно повышает срок службы установки в целом.LEDs do not pose a hazard during disposal, increasing environmental safety. Significant LED life significantly increases the life of the installation as a whole.
Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его спектральные характеристики зависят, в том числе, от химического состава используемых в нем полупроводников. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн. К примеру, для ультрафиолетового излучения требуется использовать нитрид галлия (GaN) или нитрид бора (BN).The emitted light lies in a narrow range of the spectrum, its spectral characteristics depend, inter alia, on the chemical composition of the semiconductors used in it. By varying the composition of semiconductors, it is possible to create LEDs for all kinds of wavelengths. For example, ultraviolet radiation requires the use of gallium nitride (GaN) or boron nitride (BN).
Использование съемной решетки, выполненной из АБС пластика, расширяет возможности проведения дезинфекции всего корпуса, что особенно актуально в медучреждениях.The use of a removable grill made of ABS plastic expands the possibilities of disinfection of the entire case, which is especially important in medical facilities.
Расположение плат в модуле с использованием нескольких крепежных элементов позволяет воздушному потоку хорошо отводить тепло от плат, охлаждая светодиоды, что увеличивает срок их службы и, значит, эффективность очистки.The location of the boards in the module using several fasteners allows the air flow to well remove heat from the boards, cooling the LEDs, which increases their service life and, therefore, cleaning efficiency.
Стабилизированный источник питания обеспечивает защиту от аномального напряжения сети.The stabilized power supply provides protection against abnormal mains voltage.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет добиться значительного увеличения потока ультрафиолетового излучения, уменьшения потребляемой мощности, интенсификации охлаждения и обеспечения защиты от аварийных режимов работы ультрафиолетовых излучателей, а, следовательно, повысить эффективность фотокаталитических процессов, интенсифицировать их (увеличить производительность), повысить срок службы при снижении энергопотребления.Thus, the claimed device allows to achieve a significant increase in the flow of ultraviolet radiation, reduce power consumption, intensify cooling and provide protection against emergency operation of ultraviolet emitters, and, therefore, increase the efficiency of photocatalytic processes, intensify them (increase productivity), increase the service life while reducing power consumption.
На фиг. 1 представлена схема установки с пористым носителем, выполненным в виде трубы; на фиг. 2 представлено изображение светодиодного модуля; на фиг. 3 представлена схема размещения светодиодов на алюминиевой плате; на фиг. 4 представлена электрическая блок-схема установки; на фиг. 5 представлен график фотоокисления ацетона установкой со светодиодным модулем; на фиг. 6 представлен график фотоокисления ацетона установкой с ультрафиолетовой лампой.In FIG. 1 shows a diagram of an installation with a porous carrier made in the form of a pipe; in FIG. 2 is an image of an LED module; in FIG. 3 shows the layout of LEDs on an aluminum board; in FIG. 4 is an electrical block diagram of an installation; in FIG. 5 is a graph of acetone photooxidation by an installation with an LED module; in FIG. Figure 6 is a graph of the photo-oxidation of acetone by a UV lamp.
Установка (фиг. 1) содержит корпус 1, в котором размещены вентиляторы 2 и фотокаталитический блок, соединенные с источником питания и блоком 3 управления. Фотокаталитический блок включает фотокаталитический фильтр в виде пористого носителя 4 с нанесенным на его поверхность фотокатализатором и светодиодный модуль 5 как источник ультрафиолетового излучения для облучения поверхности фотокатализатора. Термин «источник ультрафиолетового излучения» использован как для определения устройства, которое испускает излучение в ультрафиолетовой области, например, лампа, светодиод, так и для определения конкретного устройства, которое испускает излучение, например, светодиодный модуль. Установка может быть снабжена вентиляторами 2 в количестве не менее двух или более чем двумя вентиляторами 2 и одним или более чем одним фотокаталитическим блоком в зависимости от геометрической формы корпуса 1.The installation (Fig. 1) contains a
Светодиодный модуль 5 в сборе (фиг. 2) включает светодиоды 6, линейно установленные на печатных платах 7 на теплопроводящем основании, которые закреплены к несущим элементам 8 с возможностью образования по внешней круговой образующей модуля 5 многосторонне закрепленных продольно расположенных плат 7, размещенных на равных угловых расстояниях между собой.The
В модуле 5 использованы светодиоды 6, генерирующие свет ультрафиолетового спектра с длиной волны 350-385 нм и углом излучения светового потока 120 градусов с дополнительно установленными на платах 7 (параллельно подсоединенных к каждому светодиоду) отдельными для каждого светодиода 6 полупроводниковыми защитными элементами 9 от обрыва электрической цепи. Расположение плат 7 со светодиодами 6 на равных угловых расстояниях между платами 7 в совокупности с углом излучения светодиодов 6 в 120 градусов перекрывает весь диапазон при облучении изнутри фотокаталитического фильтра. Печатные платы 7 выполнены в виде прямоугольных пластин, целесообразно из алюминия или из алюминиевых сплавов в количестве трех или более чем три. Платы 7 служат одновременно и для крепления светодиодов 6, и для отвода тепла от них, что обеспечивает лучший теплообмен и позволяет светодиодам 6 работать без перегрева даже при отсутствии дополнительной циркуляции-обдува воздуха. Также на платах 7 (фиг. 3) находятся токоведущие дорожки 10 для электрического соединения и светодиодов 6, и защитных элементов 9. Токоведущие дорожки 10 покрыты специальным покрытием, устойчивым к ультрафиолетовому излучению. На каждой плате 7 светодиоды 6 расположены в количестве не менее трех или более чем три таким образом, чтобы их ультрафиолетовое излучение не создавало «мертвых зон» и было достаточным для получения фотокаталитического эффекта на носителе 4 фотокатализатора (фиг. 3). Для этого светодиоды 6 размещены линейно, желательно на равных расстояниях друг от друга с возможностью взаимного перекрывания исходящих от них потоков ультрафиолетового излучения. Все светодиоды 6 (не менее девяти шт. ) в модуле 5 подсоединены последовательно. Таким образом, обеспечена возможность получения светового потока, направленность которого и плотность оптимальны для процесса окисления. Для подключения питания светодиодов 6 на блок 3 управления выведены провода с разъемом 11. Рабочий ток установлен на уровне 400 мА, что с практически нулевыми пульсациями светового потока обеспечивает светодиодам 6 максимальный срок жизни. Но, несмотря на комфортный режим работы светодиодов 6, дополнительно установленные защитные элементы 9 позволяют продолжить функционирование излучающего элемента установки в случае выхода из строя до трех любых светодиодов 6, то есть работа установки продолжиться, но с меньшей эффективностью, с числом светодиодов 6 не менее шести штук, при неизменном питающем токе 400 мА. На каждом защитном элементе 9 при этом будет меньшее падение напряжения, чем на отдельном светодиоде 6. Несущие элементы 8 выполнены из диэлектрического материала, например пластмассы, разветвленными на несколько ветвей с равными угловыми расстояниями между ветвями, например, Y-образной формы с угловым расстоянием между ветвями 120 градусов. Используются три или более трех несущих элементов 8, количество которых при увеличении длины плат 7 увеличивается. Каждая плата 7 закреплена к соответствующим окончаниям ветвей несущих элементов 8, например, саморезами. Таким образом, светодиоды 6 с углом излучения 120 градусов установлены на платах 7, которые расположены по внешней образующей модуля на равных угловых расстояниях между ними. Светодиодный модуль 5, в котором выполнено многогранное крепление пластин (плат 7), позволяет увеличить полезное использование облучающего потока ультрафиолетового излучения, а, следовательно, и увеличить эффективность фотокаталитических процессов. Предлагаемые несущие элементы 8 позволяют уменьшить общее аэродинамическое сопротивление всего фотокаталитического блока и интенсифицировать скорость воздушного потока и охлаждение светодиодов 6.In
Носитель 4 выполнен из пористого материала, выбранного из ряда: полиэфирный нетканый материал, пористая пенокерамика, пористый алюминий, поэтому имеет большую поверхность, покрытую фотокатализатором. Данные материалы обладают высокой пористостью, и соответственно низким сопротивлением для прокачки очищаемого воздуха и не подвергаются химическому разрушению фотокатализатором. В качестве фотокатализатора может быть использован, например, модифицированный диоксид титана и др. При другой форме корпуса могут быть другие формы исполнения носителя 4. Сечение носителя 4 в принципе может быть различное: круглое, овальное, многоугольное, или любой другой формы, в том числе, многогранной из пластин, но наиболее целесообразна цилиндрическая форма.The
Собранный таким образом фотокаталитический блок может быть установлен в различные по форме и конструкции очистители воздуха в количестве от одного или более, геометрия которых должна обеспечить хороший контакт реагентов с фотокатализатором в местах его облучения, то есть эффективный массоперенос, и равномерное облучение фотокатализатора на всю глубину его слоя.The photocatalytic unit assembled in this way can be installed in air purifiers of various shapes and designs in an amount of one or more, the geometry of which should ensure good contact of the reagents with the photocatalyst in the places of its irradiation, that is, effective mass transfer, and uniform exposure of the photocatalyst to its entire depth layer.
Предлагаемый светодиодный модуль 5 может быть изготовлен на любом предприятии, в том числе и не специализирующемся в данной отрасли, так как для этого требуются известные материалы и комплектующие, а также стандартное оборудование для механосборочных работ с элементами электромонтажа, широко выпускаемое отечественной и зарубежной промышленностью.The proposed
Корпус 1 предпочтительно выполнен из АБС пластика и для удобства обслуживания снабжен съемной решеткой 12, выполненной предпочтительно также из АБС пластика. Корпус 1 образует пространственный профиль установки и выполнен с возможностью циркулирования воздушного потока, обеспечиваемого вентиляторами 2. Целесообразно использовать вентиляторы 2 со встроенными таходатчиками.The
Блок 3 управления (фиг. 4) оборудован драйвером 13 и стабилизированным источником питания. Для контроля работоспособности светодиодного модуля 5 и управления режимом работы вентиляторов 2 блокThe control unit 3 (Fig. 4) is equipped with a
3 управления снабжен встроенным микроконтроллером 14, который соединен с источником питания, драйвером 13, индикатором 15, таходатчиками и светодиодным модулем 5 с возможностью индикации неисправного состояния установки световым индикатором 15. Блок 3 управления предпочтительно выполнен с клавишным переключателем 16. Блок 3 управления с драйвером 13 и преобразователем 17 обеспечивает постоянный стабилизированный ток и предназначен для управления и питания светодиодов 6 и вентиляторов 2. Микроконтроллер 14 снабжен светодиодным индикатором 15, что повышает надежность контроля и эффективность процесса обеззараживания и работы установки в целом. Драйвер 13 предназначен для управления светодиодов 6 и преобразователь 17 для питания вентиляторов 2.3, the control is equipped with an
Обычно установка дополнительно содержит сменный воздушный (пылевой и адсорбционный) фильтр 18, например, класса НЕРА EURO 5, который разделен с носителем 4 фотокатализатора. В состав воздушного фильтра 18 предпочтительно включен органический или неорганический адсорбент, например, вещество, для которого теплота адсорбции органических соединений с молекулярным весом до 100 а.е. находится в диапазоне от 4 ккал/моль до 12 ккал/моль, в частности, синтетический цеолит ZSM.Typically, the installation further comprises a replaceable air (dust and adsorption)
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
Установку, находящуюся в обеззараживаемом помещении, подключают к источнику питания (электрической сети). Рабочий ток светодиодов 6 установлен на уровне 400 мА, что с практически нулевыми пульсациями светового потока обеспечивает максимальный срок жизни излучающих светодиодов 6 и светодиодного модуля 5 в целом.The installation located in the disinfected room is connected to a power source (electrical network). The operating current of
После подключения установки с помощью вилки электрошнура к сети питания 220 В 50 Гц следует длинный звуковой сигнал, при этом установка переходит в дежурный режим - световой индикатор 15 мигает зеленым светом для последующего запуска установки через блок 3 управления. После пуска установка переходит в рабочий режим (основной и дополнительный), при этом световой индикатор 15 загорается зеленым светом. При подключении установки к источнику электропитания через блок 3 управления ток идет на светодиодный модуль 5, а светодиоды 6 преобразуют его в свет.After connecting the unit with the plug of the power cord to a 220 V 50 Hz power supply, a long beep sounds, and the unit goes into standby mode - the indicator light 15 blinks green to subsequently start the unit through
Очистка и обеззараживание воздуха в установке происходит следующим образом. Вентиляторы 2 перемещают воздух через сменный воздушный фильтр 18, который задерживает взвешенные частицы, а, кроме этого, растягивает во времени залповый выброс загрязнителя. После этого механически очищенный воздушным фильтром 18 воздух поступает в фотокаталитический блок. В этом случае в фотокаталитический блок загрязнитель попадает разбавленным более чем в двадцать раз и промежуточных продуктов при окислении органических молекул на выходе фотокаталитического блока не наблюдается. Вентиляторы 2 создают пониженное давление, под действием которого загрязненный воздух вначале проходит через воздушный фильтр 18, на котором происходит его очистка от крупной пыли и аэрозолей размером более 0,01 мкм, соответственно. Далее воздух попадает на фотокаталитический фильтр и проходит через поверхность пористого цилиндрического носителя 4, облучаемого светодиодами 6 модуля 5. При этом происходит разложение молекулярных примесей. Далее в фотокаталитическом блоке на поверхности фотокатализатора под воздействием ультрафиолетового излучения светодиодного модуля 5 происходит фотокаталитическое окисление органических воздушных загрязнителей и разрушение микробиологических объектов (бактерии, вирусы, грибы). После этого очищенный и обеззараженный воздух перемещается из установки.Cleaning and disinfection of air in the installation is as follows.
ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯEXAMPLE OF SPECIFIC PERFORMANCE
В светодиодном модуле 5 (фиг. 2) использованы девять ультрафиолетовых светодиодов 6 Refond серии UVXC35 диапазона 380-385 нм (RF-UVXC3 5LN-UE) с углом излучения 120 градусов, каждый из которых дополнительно снабжен параллельно подсоединенным к каждому светодиоду 6 полупроводниковым защитным элементом 9 (Open LED Protectors) Ruilon серии OP05CB. Все девять светодиодов 6 соединены последовательно и расположены на трех алюминиевых платах 7 - по три шт. на каждой, для лучшего теплообмена, что позволяет им работать без перегрева даже при отсутствии дополнительной циркуляции-обдува воздуха. Токоведущие дорожки 10 покрыты специальным покрытием, устойчивым к ультрафиолетовому излучению. Алюминиевые платы 7 со светодиодами 6 закреплены к окончаниям ветвей на трех пластмассовых несущих элементах Y-образной формы, имеющими равные угловые расстояния между ветвями, с продольным расположением трех плат по внешней круговой образующей модуля 5 на равных угловых расстояниях между собой (расположены с шагом 120 градусов), что в совокупности с углом излучения 120 градусов самих светодиодов 6 перекрывает весь диапазон при облучении изнутри фотокатализатора. Данное крепление оптимально для цилиндрического носителя 4. Рабочий ток светодиодов 6 установлен на уровне 400 мА. Дополнительно установленные защитные элементы 9 позволяют продолжить функционирование излучающего элемента установки в случае выхода из строя до трех любых светодиодов 6, то есть работа прибора продолжится, но с меньшей эффективностью, с числом светодиодов 6 не менее шести, при неизменном питающем токе 400 мА. На каждом защитном элементе 9 при этом будет меньшее падение напряжения, чем на отдельном светодиоде 6. При выходе из строя более четырех светодиодов 6, а также при обрыве или коротком замыкании питания всех светодиодов 6, дальнейшая работа установки блокируется встроенным микроконтроллером 14 с индикацией неисправного состояния красным цветом индикатора 15. Установка оборудована двумя вентиляторами 2 с питанием по двенадцать вольт каждый. Микроконтроллер 14 также отслеживает скорость работы вентиляторов 2 обдува (импульсы со встроенных в них таходатчиков поступают в микроконтроллер 14) и в случае нарушения (уменьшение скорости более чем на 50%, остановка или обрыв питания) блокирует работу всей установки с индикацией красным цветом световым индикатором 15 неисправного состояния. В установке был использован клавишный переключатель 16 - двухполюсный переключатель без фиксации.LED module 5 (Fig. 2) uses nine
Блок 3 управления оборудован драйвером 13 (LED драйвер) и стабилизированным источником питания (для стабилизации использован AC/DC преобразователь 17, а также сетевой фильтр и выпрямитель 19).The
Для проверки работоспособности установки со светодиодным модулем 5 было использовано устройство РНОТОСАТ-Т (разработано в Сибирском отделении Российской Академии Наук Институт Катализа им. Г.К. Бореского специально для производства фотокаталитических очистителей воздуха в г. Липецке). Устройство используется при контроле работоспособности фотокаталитического очистителя воздуха, при поведении опытно-конструкторских работ, а также при проведении научных исследований.To test the operability of the installation with
Работа устройства основана на измерении скорости уменьшения количества ацетона в рабочем объеме камеры при его разложении проверяемой установкой при заданной температуре в рабочей камере. Количество ацетона в камере устройства определяется термокаталитическим датчиком. Скорость уменьшения количества ацетона определяется как усредненная по заданному интервалу времени уменьшения количества ацетона в замкнутом объеме камеры. Устройство состоит из рабочей камеры, микропроцессорного электронного блока управления и обработки сигналов, персонального компьютера. Установка управляется специальной компьютерной программой.The operation of the device is based on measuring the rate of decrease in the amount of acetone in the working volume of the chamber when it is decomposed by the installation under test at a given temperature in the working chamber. The amount of acetone in the device chamber is determined by a thermocatalytic sensor. The rate of decrease in the amount of acetone is defined as averaged over a given time interval of the decrease in the amount of acetone in the closed chamber volume. The device consists of a working chamber, a microprocessor-based electronic control and signal processing unit, and a personal computer. Installation is controlled by a special computer program.
В камеру (замкнутый объем 90 л) РНОТОСАТ- Т помещена предлагаемая установка. Затем в камеру при температуре 30°С через штуцер ввода пробы впрыскивается ацетон объемом 40-50 мкл. Включается установка и начинается реакция фотоокисления ацетона при его разложении. Скорость уменьшения концентрации ацетона составляет 0,75 мкл в минуту. При этом потребляемая мощность установки равна 18 Вт.The proposed installation is placed in the chamber (closed volume 90 l) of RNOTOSAT-T. Then, acetone with a volume of 40-50 μl is injected into the chamber at a temperature of 30 ° C through a sample inlet. The installation is turned on and the reaction of the photooxidation of acetone begins when it is decomposed. The rate of decrease in acetone concentration is 0.75 μl per minute. The power consumption of the installation is 18 watts.
Как видно из графика (фиг. 5) исполнение установки со светодиодным модулем 5 увеличивает скорость протекания фотоокисления при снижении мощности потребления электроэнергии в среднем на 25% по сравнению с графиком (фиг. 6) исполнения установки мощностью 24 Вт с ультрафиолетовой лампой.As can be seen from the graph (Fig. 5), the design of the installation with
Применение светодиодного модуля позволяет:Application of the LED module allows:
- повысить эффективность процесса фотоокисления;- increase the efficiency of the photooxidation process;
- увеличить срок службы источника ультрафиолетового излучения;- increase the service life of the source of ultraviolet radiation;
- уменьшить потребляемую мощность;- reduce power consumption;
- обеспечить экологическую безопасность.- ensure environmental safety.
Применение драйвера в составе блока управления позволяет:Using the driver as part of the control unit allows you to:
- обеспечить защиту от аварийных режимов работы светодиодов в составе светодиодного модуля;- provide protection against emergency operation of LEDs as part of the LED module;
- расширить диапазон колебаний входного напряжения установки;- expand the range of fluctuations of the input voltage of the installation;
- осуществить защиту от аварийных режимов работы установки.- to protect against emergency operation of the installation.
Данная установка позволяет высокоэффективно и безопасно устранять из воздуха различные загрязнители при низком энергопотреблении. Позволяет сохранить работоспособность в более широком диапазоне концентраций загрязняющих веществ. Позволяет повысить качество и экологическую безопасность очистки воздуха в помещениях. Предлагаемое техническое решение может найти применение как в существующих устройствах, так и во вновь разрабатываемых.This installation allows highly efficient and safe to remove various pollutants from the air with low energy consumption. Allows you to maintain performance in a wider range of concentrations of pollutants. It allows to improve the quality and environmental safety of indoor air cleaning. The proposed technical solution can find application both in existing devices and in newly developed ones.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017135157A RU2664447C1 (en) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Photocatalytic device with led module for decontamination and air purification and led module for photocatalyst ultraviolet exposure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017135157A RU2664447C1 (en) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Photocatalytic device with led module for decontamination and air purification and led module for photocatalyst ultraviolet exposure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664447C1 true RU2664447C1 (en) | 2018-08-17 |
Family
ID=63177317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017135157A RU2664447C1 (en) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | Photocatalytic device with led module for decontamination and air purification and led module for photocatalyst ultraviolet exposure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664447C1 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU197523U1 (en) * | 2020-04-01 | 2020-05-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» (ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН») | Air disinfector |
| RU202914U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-03-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ОНЛАЙНЕР" | AIR DISINFECTION DEVICE WITH HOLLOW AIR DIFFUSER |
| RU2745279C1 (en) * | 2020-11-09 | 2021-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Air disinfector |
| RU2751199C1 (en) * | 2020-12-11 | 2021-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Торговый Дом ХИММЕД" | Air purification device |
| RU2751754C1 (en) * | 2020-07-02 | 2021-07-16 | Вадим Владимирович Груздов | Disinfecting diode ultraviolet irradiation recirculator |
| RU2753896C1 (en) * | 2021-03-29 | 2021-08-24 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ДезАир" | Air recirculator |
| RU207229U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-10-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ОНЛАЙНЕР" | MINIATURE AIR DISINFECTION DEVICE |
| RU2772019C1 (en) * | 2021-06-24 | 2022-05-16 | Ирина Владимировна Касаткина | Air purification recirculator |
| WO2022125446A1 (en) * | 2020-12-07 | 2022-06-16 | Axis Lighting Inc. | Disinfection device |
| WO2022169428A1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-11 | Regonesi Giuliano | Air sterilize piping system with uv-c |
| WO2022220759A1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-10-20 | Regonesi Giuliano | Charge featured desktop uv-c air sterilization device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU33035U1 (en) * | 2003-04-16 | 2003-10-10 | Першин Антон Алексеевич | Adsorption-photocatalytic device for air purification from volatile pollutants |
| WO2007051912A1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Ahlstrom Corporation | Combined treatment of gaseous effluents by cold plasma and photocatalysis |
| US20080170971A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-07-17 | Airinspace B.V. | Air purification devices |
| RU93697U1 (en) * | 2009-11-11 | 2010-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "АМТ Новационные Технологии" | DEVICE FOR PHOTOCATALYTIC DISINFECTION OF AIR |
| RU97810U1 (en) * | 2010-04-27 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-медицинская фирма "Амбилайф" | DEVICE OF PHOTOCATALYTIC DISINFECTANT AND CLEANER OF AIR OF RECYCLED AIR OF INCREASED EFFICIENCY |
| RU110642U1 (en) * | 2011-06-15 | 2011-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-медицинская фирма "Амбилайф" | INSTALLATION FOR DISINFECTION, DISINFECTION AND CLEANING OF AIR OF THE IRRADIATOR-RECIRCULATOR OF THE UV WITH AN ELECTRONIC CONTROL DEVICE (EPRA) AND ANTI-SMRICROBROMIT |
-
2017
- 2017-10-04 RU RU2017135157A patent/RU2664447C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU33035U1 (en) * | 2003-04-16 | 2003-10-10 | Першин Антон Алексеевич | Adsorption-photocatalytic device for air purification from volatile pollutants |
| WO2007051912A1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Ahlstrom Corporation | Combined treatment of gaseous effluents by cold plasma and photocatalysis |
| US20080170971A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-07-17 | Airinspace B.V. | Air purification devices |
| RU93697U1 (en) * | 2009-11-11 | 2010-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "АМТ Новационные Технологии" | DEVICE FOR PHOTOCATALYTIC DISINFECTION OF AIR |
| RU97810U1 (en) * | 2010-04-27 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-медицинская фирма "Амбилайф" | DEVICE OF PHOTOCATALYTIC DISINFECTANT AND CLEANER OF AIR OF RECYCLED AIR OF INCREASED EFFICIENCY |
| RU110642U1 (en) * | 2011-06-15 | 2011-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-медицинская фирма "Амбилайф" | INSTALLATION FOR DISINFECTION, DISINFECTION AND CLEANING OF AIR OF THE IRRADIATOR-RECIRCULATOR OF THE UV WITH AN ELECTRONIC CONTROL DEVICE (EPRA) AND ANTI-SMRICROBROMIT |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU197523U1 (en) * | 2020-04-01 | 2020-05-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» (ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН») | Air disinfector |
| RU2751754C1 (en) * | 2020-07-02 | 2021-07-16 | Вадим Владимирович Груздов | Disinfecting diode ultraviolet irradiation recirculator |
| RU2745279C1 (en) * | 2020-11-09 | 2021-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Air disinfector |
| WO2022125446A1 (en) * | 2020-12-07 | 2022-06-16 | Axis Lighting Inc. | Disinfection device |
| RU2751199C1 (en) * | 2020-12-11 | 2021-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Торговый Дом ХИММЕД" | Air purification device |
| RU202914U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-03-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ОНЛАЙНЕР" | AIR DISINFECTION DEVICE WITH HOLLOW AIR DIFFUSER |
| RU207229U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-10-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ОНЛАЙНЕР" | MINIATURE AIR DISINFECTION DEVICE |
| WO2022169428A1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-11 | Regonesi Giuliano | Air sterilize piping system with uv-c |
| RU2753896C1 (en) * | 2021-03-29 | 2021-08-24 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ДезАир" | Air recirculator |
| WO2022220759A1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-10-20 | Regonesi Giuliano | Charge featured desktop uv-c air sterilization device |
| RU2772019C1 (en) * | 2021-06-24 | 2022-05-16 | Ирина Владимировна Касаткина | Air purification recirculator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2664447C1 (en) | Photocatalytic device with led module for decontamination and air purification and led module for photocatalyst ultraviolet exposure | |
| CN1805775A (en) | System for purifying and removing contaminants from gaseous fluids | |
| CA2750788A1 (en) | Uv air treatment method and device | |
| RU110642U1 (en) | INSTALLATION FOR DISINFECTION, DISINFECTION AND CLEANING OF AIR OF THE IRRADIATOR-RECIRCULATOR OF THE UV WITH AN ELECTRONIC CONTROL DEVICE (EPRA) AND ANTI-SMRICROBROMIT | |
| US20120291458A1 (en) | Apparatus and Method for Inhibiting the Growth of Microbiological Organisms in Commercial Icemakers and Coolers | |
| CN113599562B (en) | Apparatus, systems, and methods for advanced oxidation processes using photo-hydroionization | |
| KR102241326B1 (en) | An air sterilizer using a photo plasma technology | |
| US9205169B1 (en) | Photocatalytic devices | |
| US20080112844A1 (en) | Photocatalytic air purifying device | |
| US20220047767A1 (en) | Device containing air detection, filtering, disinfecting and conditioning elements with display | |
| JP2015518380A (en) | Air treatment system | |
| KR101356268B1 (en) | Air sterilizer by ultraviolet | |
| CN111457498B (en) | Ultraviolet photocatalyst air purification box | |
| RU97810U1 (en) | DEVICE OF PHOTOCATALYTIC DISINFECTANT AND CLEANER OF AIR OF RECYCLED AIR OF INCREASED EFFICIENCY | |
| US20050063881A1 (en) | Air purifier including a photocatalyst | |
| US20230158199A1 (en) | Integrated system for sanitization and emergency lighting of rooms | |
| KR20220035721A (en) | An air sterilizer using a photo plasma technology | |
| KR20170003584U (en) | Air cleaner | |
| KR20230044580A (en) | Air sterilization device for cooling fans of electronic apparatus using dual plasma | |
| KR102689401B1 (en) | Electric lamp type air purification sterilizer | |
| KR102689404B1 (en) | Wall mounted and stand type air purification sterilizer | |
| US20240117980A1 (en) | Air treatment system | |
| CN212618737U (en) | Wind wheel subassembly, smallpox machine and air conditioner | |
| RU19468U1 (en) | DEVICE FOR AIR DISINFECTION AND ROOM LIGHTING | |
| RU207708U1 (en) | Air disinfection attachment |