RU39822U1 - DEVICE FOR AIR DISINFECTION AND ROOM LIGHTING - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам - бактерицидным облучателям, которые одновременно выполняют функции освещения помещения и обеззараживания воздушной среды в объеме камеры облучения проточного типа. Устройство содержит источник первичного (УФ) излучения и источник вторичного видимого излучения, который выполнен в виде слоя фотолюминофора, нанесенного изнутри на корпус камеры облучения, выполненный из светопрозрачного материала. Отличительная особенность предлагаемого устройства состоит в том, что корпус камеры облучения выполнен так, что его проходное сечение постепенно или ступенчато увеличивается от одного окна камеры облучения к другому, причем окно с большим проходным сечением выполнено с возможностью светопропускания. Предлагаемая конструкция позволяет в полной мере использовать вторичное излучение от слоя фотолюминофора в видимое излучение, которое имеет объемный характер, и обеспечить на этой основе светораспределение светового потока вторичного излучения в пределах всего окружающего пространства (телесный угол до 4 π).The utility model relates to devices - bactericidal irradiators, which simultaneously perform the functions of lighting the room and disinfecting the air in the volume of the flow chamber. The device contains a source of primary (UV) radiation and a source of secondary visible radiation, which is made in the form of a layer of photophosphor deposited internally on the body of the irradiation chamber, made of translucent material. A distinctive feature of the proposed device is that the housing of the irradiation chamber is made so that its bore is gradually or stepwise increased from one window of the irradiation chamber to another, and the window with a large bore is made with the possibility of light transmission. The proposed design allows full use of the secondary radiation from the photoluminophore layer into visible radiation, which is of a three-dimensional nature, and on this basis to provide light distribution of the light flux of the secondary radiation within the entire surrounding space (solid angle up to 4 π).

Description

Полезная модель относится к ультрафиолетовым бактерицидным облучателям (УБО) для обеззараживания в присутствии людей воздушной среды помещения, которое необходимо, преимущественно постоянно, освещать электрическими источниками света.The utility model relates to ultraviolet bactericidal irradiators (UBO) for disinfection in the presence of people of the air environment of the room, which is necessary, mainly constantly, to illuminate with electric light sources.

Основное назначение УБО состоит в обеспечении снижения микробной обсемененности воздушной среды путем воздействия на микроорганизмы ультрафиолетового (УФ) излучения. Поскольку главным источником загрязнения воздушной среды патогенными микроорганизмами является человек, способствующий образованию бактериологических аэрозолей, то заданный уровень микробной обсемененности помещения в зависимости от его назначения, продолжительности пребывания в нем людей, их количества, пропускной способности обеспечивается за счет конструктивных особенностей УБО.The main purpose of UBO is to reduce microbial contamination of the air environment by exposing the microorganisms to ultraviolet (UV) radiation. Since the main source of air pollution by pathogenic microorganisms is a person who contributes to the formation of bacteriological aerosols, a given level of microbial contamination of a room depending on its purpose, duration of stay of people in it, their number, and throughput is ensured due to the design features of UBO.

В помещении, время пребывания в котором людей не ограничено, применяются исключительно УБО закрытого типа [1], причем в помещениях общественных учреждений, предназначенных для одновременного нахождения значительного числа людей при их постоянной ротации (здания метрополитена, железнодорожных вокзалов, и т.п.) предпочтительно использование группы настенных и (или) потолочных УБО. В таком помещении для поддержания заданного уровня обеззараживания воздушной среды используется, как правило, непрерывный режим облучения. В реальных условиях эксплуатации помещений общественных, медицинских и производственных учреждений для обеспечения необходимого уровня санитарно-гигиенических условий пребывания людей одновременно используются УБО и светильники, продолжительность функционирования которых в ряде случаев сопоставима (как правило в помещениях с In a room where people are not limited in their stay, exclusively closed-type UBOs are used [1], and in the premises of public institutions designed to simultaneously find a significant number of people with their constant rotation (metro buildings, railway stations, etc.) preferably the use of a group of wall and (or) ceiling UBO. In such a room, as a rule, a continuous irradiation mode is used to maintain a given level of air disinfection. In the actual operating conditions of the premises of public, medical and industrial institutions, UBO and lamps are simultaneously used to ensure the necessary level of sanitary and hygienic conditions for people to stay, the duration of which is comparable in some cases (usually in rooms with

низким уровнем естественного освещения или полным его отсутствием и большой пропускной способностью людского потока), что приводит к удорожанию эксплуатации системы освятительно-обеззараживающих устройств за счет суммарных энергозатрат на создание УФ излучения (бактерицидного) и излучения видимого диапазона оптического спектра.low level of natural light or its complete absence and high throughput of the human flow), which leads to a higher cost of operating the system of sanitation and disinfecting devices due to the total energy consumption for the creation of UV radiation (bactericidal) and radiation of the visible range of the optical spectrum.

Следует отметить, что коэффициент использования бактерицидного потока, используемого непосредственно для обеззараживания воздушной среды, у большинства УБО закрытого типа не превосходит значения 0, 4, что также свидетельствует о неэффективности использования электроэнергии УБО, функционирующим изолированно.It should be noted that the coefficient of utilization of the bactericidal flow used directly for disinfection of the air does not exceed the value of 0, 4 for most closed-type UBDs, which also indicates the inefficiency of the use of UBO electric power that operates in isolation.

Одновременное выполнение функций обеззараживания воздушной среды и освещения помещения обеспечивает устройство, обладающее действующими одновременно, но функционально самостоятельными, системами использования УФ излучения - системой обеззараживания воздуха и системой преобразования УФ излучения в видимое излучение [2]. Указанное устройство обеспечивает повышение эффективности использования потребляемой электроэнергии за счет последовательного двухступенчатого использования УФ (бактерицидного) излучения. Конструктивно это устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит установленный на платформе бактерицидный излучатель, блок формирования воздушного потока и камеру облучения воздушного потока с входным и выходным окнами, корпус которой выполнен из светопрозрачного материала и покрыт изнутри слоем люминофора, преобразующего бактерицидное излучение в излучение видимой области оптического спектра. Бактерицидный излучатель и светопрозрачный корпус установлены на платформе с возможностью прохождения между ними воздушного потока.The simultaneous fulfillment of the functions of disinfecting the air environment and lighting the room provides a device with simultaneously operating, but functionally independent, systems for using UV radiation - a system for disinfecting air and a system for converting UV radiation into visible radiation [2]. The specified device provides an increase in the efficiency of use of the consumed electricity due to the sequential two-stage use of UV (bactericidal) radiation. Structurally, this device, selected as a prototype, contains a bactericidal emitter mounted on the platform, an air flow forming unit, and an air flow irradiation chamber with inlet and outlet windows, the casing of which is made of translucent material and is coated internally with a phosphor layer that converts bactericidal radiation into visible radiation optical spectrum. The bactericidal emitter and translucent body are mounted on the platform with the possibility of air flow passing between them.

Недостаток устройства, выбранного в качестве прототипа, - достаточно низкий коэффициент использования возбуждающего (первичного) бактерицидного излучения, определяемого как отношение потока возбуждающего излучения к полному потоку вторичного излучения (видимого The disadvantage of the device selected as a prototype is the rather low coefficient of utilization of the exciting (primary) bactericidal radiation, defined as the ratio of the flow of exciting radiation to the total stream of secondary radiation (visible

излучения), поступающего во внешнее пространство. Действительно, выходящее из слоя фотолюминофора излучение (видимое излучение) является результатом распространения излучения люминесценции отдельных зерен люминофора, образующих слой, через всю толщу слоя и носит, следовательно, объемный характер. Светящими поверхностями тела свечения, в данном случае, является не только наружная поверхность слоя, примыкающая к внутренней поверхности светопрозрачного корпуса, но и внутренняя поверхность слоя, обращенная внутрь камеры облучения воздушного потока. В конструкции устройства, выбранного в качестве прототипа, для освещения наружного пространства используется только поток излучения от наружной поверхности слоя фотолюминофора, примыкающего к светопрозрачному корпусу камеры облучения, причем невозможность использования для освещения светового потока от внутренней поверхности слоя носит в данной конструкции принципиальный характер.radiation) entering the outer space. Indeed, the radiation emerging from the photoluminophore layer (visible radiation) is the result of the propagation of the luminescence radiation of the individual grains of the phosphor forming the layer through the entire thickness of the layer and is therefore of a volume character. The luminous surfaces of the luminescence body, in this case, are not only the outer surface of the layer adjacent to the inner surface of the translucent body, but also the inner surface of the layer facing the inside of the irradiation chamber of the air flow. In the design of the device selected as a prototype, only the radiation flux from the outer surface of the photoluminophore layer adjacent to the translucent body of the irradiation chamber is used to illuminate the outer space, and the inability to use the light flux from the inner surface of the layer to illuminate is fundamental in this design.

Следует также отметить, что представленная выше конструкция обеспечивает пространственное распределение света только в нижнюю полусферу, что характерно для световых приборов (светильников) т.н. прямого освещения. Такая конструкция не соответствует новой концепции освещения административных и общественных помещений - максимальное использование подвесных световых приборов с "двойным" (в обе полусферы) светораспределением [3, 4]. Освещение помещений, как правило, осуществляется двумя конкурирующими типами освещения, выполненными с помощью светильников преимущественного прямого и рассеянного света, причем преимущественный выбор того или иного типа освещения осуществляется с учетом таких критериев качества освещения, как достигаемая освещенность и защита от прямой и отраженной блескости. Прямая блескость связана со слишком высокими значениями яркостного контраста в поле зрения и только при освещении отраженным светом, когда световой поток от светильника направлен в верхнюю полусферу, яркостный контраст резко снижается при сохранении необходимого уровня It should also be noted that the design presented above ensures the spatial distribution of light only in the lower hemisphere, which is typical for light devices (fixtures) of the so-called direct lighting. This design does not correspond to the new lighting concept for administrative and public buildings - the maximum use of pendant lighting devices with "double" (in both hemispheres) light distribution [3, 4]. Lighting of rooms is usually carried out by two competing types of lighting, made using lamps of direct and indirect light, and the preferred choice of this or that type of lighting is carried out taking into account such criteria of lighting quality as the achieved illumination and protection against direct and reflected luster. Direct luminosity is associated with too high values of luminance contrast in the field of view and only when illuminated with reflected light, when the light flux from the lamp is directed to the upper hemisphere, luminance contrast decreases sharply while maintaining the required level

освещенности, что улучшает комфортность освещения. Именно поэтому обращает на себя внимание четко выявившаяся тенденция расширения использования подвесных светильников рассеянного света со значительной составляющей светового потока в верхней полусфере.illumination, which improves the comfort of lighting. That is why a clearly revealed tendency to expand the use of pendant lamps of diffused light with a significant component of the luminous flux in the upper hemisphere attracts attention.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении коэффициента использования возбуждающего фотолюминофор излучения и обеспечении на этой основе "двойного" (в обе полусферы) светораспределения при сохранении яркости и уровня энергопотребления устройства.The problem the utility model aims to solve is to increase the coefficient of use of exciting photoluminophore radiation and provide on this basis a "double" (in both hemispheres) light distribution while maintaining the brightness and energy level of the device.

Заявляемое устройство для обеззараживания воздушной среды и освещения помещения содержит, как и устройство, выбранное в качестве прототипа, бактерицидный излучатель, блок формирования воздушного потока и камеру облучения воздушного потока с входным и выходным окнами, корпус которой выполнен из из светопрозрачного материала и покрыт изнутри слоем фотолюминофора с возможностью преобразования бактерицидного излучения в излучение видимой области оптического спектра. Но в отличие от прототипа корпус камеры облучения воздушного потока выполнен так, что его проходное сечение постепенно или ступенчато увеличивается от одного окна к другому, причем окно с большим проходным сечением выполнено с возможностью светопропускания.The inventive device for disinfecting the air and lighting the room contains, like the device selected as a prototype, a bactericidal emitter, an air flow forming unit and an air flow irradiation chamber with inlet and outlet windows, the casing of which is made of translucent material and is coated with a layer of photoluminophore with the possibility of converting bactericidal radiation into radiation of the visible region of the optical spectrum. But unlike the prototype, the housing of the airflow irradiation chamber is designed so that its flow area gradually or stepwise increases from one window to another, and the window with a large flow area is made with the possibility of light transmission.

На фиг.1 схематично изображен вариант конкретного исполнения устройства для обеззараживания воздушной среды и освещения помещения. В данном конкретном случае устройство для обеззараживания воздушной среды и освещения помещения содержит блок формирования воздушного потока 1 и камеру облучения воздушного потока, корпус которой 2 выполнен из светопрозрачного материала и снабжен окнами 3 и 4. На выходе камеры облучения установлены бактерицидные лампы 5 с индивидуальными зеркальными отражателями 6, которые в совокупности образуют бактерицидный облучатель. Светопрозрачный корпус 2 камеры облучателя воздушного потока покрыт изнутри слоем фотолюминофора 7.Figure 1 schematically depicts a specific embodiment of a device for disinfecting the air and lighting. In this particular case, the device for disinfecting the air and lighting the room contains an air flow forming unit 1 and an air flow irradiation chamber, the casing of which 2 is made of translucent material and equipped with windows 3 and 4. At the output of the irradiation chamber, bactericidal lamps 5 with individual mirror reflectors are installed 6, which together form a bactericidal irradiator. The translucent body 2 of the chamber of the irradiator of the air flow is coated inside with a layer of photoluminophore 7.

Корпус 2 выполнен так, что его проходное сечение постепенно увеличивается от входного окна 3 к выходному 4, причем у окна 3 установлен блок формирования воздушного потока 1, а окно 4 выполнено с возможностью светопропускания. Слой фотолюминофора 7 имеет такую толщину, что степень преобразования возбуждающего (бактерицидного) излучения в видимое излучение заметно не увеличивается пре дальнейшем увеличении толщины этого слоя. В данном конкретном случае форма активных поверхностей зеркальных отражателей 6, их углы излучения и пространственная ориентация выбраны так, что нижняя граница пучка бактерицидного излучения в профильном сечении активной поверхности каждого из отражателей 6 проходит выше соответствующей краевой точки активной поверхности противолежащего отражателя в том же профильном сечении.The housing 2 is made so that its flow area gradually increases from the input window 3 to the output 4, and at the window 3 there is an air flow forming unit 1, and the window 4 is made with light transmission. The photoluminophore layer 7 has such a thickness that the degree of conversion of the exciting (bactericidal) radiation into visible radiation does not noticeably increase with a further increase in the thickness of this layer. In this particular case, the shape of the active surfaces of the mirror reflectors 6, their radiation angles and spatial orientation are selected so that the lower boundary of the bactericidal radiation beam in the profile section of the active surface of each of the reflectors 6 passes above the corresponding boundary point of the active surface of the opposite reflector in the same profile section.

Устройство работает следующим образом. При подключении устройства к электросети (система электропитания ламп 5 и блока 1 на фиг.1 не показана) лампы 5 формируют направленный поток бактерицидного излучения, причем расположение ламп 5 и их ориентация обеспечивает преимущественно равномерное по всему объему корпуса 2 облучение и при этом препятствует выходу бактерицидного излучения за пределы камеры облучения через окно 4. Воздух из помещения посредством блока 1 поступает в камеру облучения, где под действием излучения от ламп 5 подвергается облучению, после чего обработанный воздух выбрасывается из камеры через окно 4.The device operates as follows. When connecting the device to the mains (the power supply system of the lamps 5 and unit 1 in figure 1 is not shown), the lamps 5 form a directed flow of bactericidal radiation, and the location of the lamps 5 and their orientation provides mainly uniform irradiation throughout the body 2 and thus prevents the exit of the bactericidal radiation outside the radiation chamber through the window 4. Air from the room through the unit 1 enters the radiation chamber, where under the influence of radiation from the lamps 5 is irradiated, after which the treated air x is ejected from the chamber through a window 4.

В объеме камеры облучения фотоприемниками бактерицидного излучения являются - микроорганизмы, находящиеся в воздушном потоке, и слой фотолюминофора 7 на внутренней стороне светопрозрачного корпуса 2 камеры облучения. Фотолюминофор 7 преобразует воздействующее на него бактерицидное (возбуждающее) излучение в излучение видимой области оптического спектра, причем, как это было указано выше, вторичное излучение (излучение люминесценции) носит объемный характер, т.е. корпус 2 с нанесенным на него слоем фотолюминофора 7 является диффузно In the volume of the irradiation chamber, bactericidal radiation photodetectors are microorganisms in the air stream and the photoluminophore layer 7 on the inner side of the translucent body 2 of the irradiation chamber. Photoluminophore 7 converts the bactericidal (exciting) radiation acting on it into the radiation of the visible region of the optical spectrum, and, as mentioned above, the secondary radiation (luminescence radiation) is of a volume character, i.e. case 2 with a layer of photoluminophore 7 deposited on it is diffusely

излучающим равноярким источником видимого излучения с большой светящей поверхностью, светораспределение от которого определяется исключительно его геометрией. Излучение видимой области оптического спектра поступает во внешнее по отношению корпуса 2 пространство через светопрозрачный корпус 2 (в верхнюю полусферу) и через внутренний объем корпуса 2 и выходное окно 4 (в нижнюю полусферу), причем следует отметить, что предлагаемая конструкция обеспечивает минимальные потери при распространении видимого излучения в объеме корпуса 2.emitting an equally bright source of visible radiation with a large luminous surface, the light distribution from which is determined solely by its geometry. The radiation of the visible region of the optical spectrum enters the space external to the housing 2 through the translucent housing 2 (in the upper hemisphere) and through the internal volume of the housing 2 and the exit window 4 (in the lower hemisphere), it should be noted that the proposed design ensures minimal propagation loss visible radiation in the body 2.

Предлагаемая конструкция обеспечивает успешное функционирование устройства не только при указанной выше пространственной ориентации, но при его ориентации окном с большим проходным сечением, вертикально вверх, что расширяет функциональные возможности устройства.The proposed design ensures the successful operation of the device not only with the above spatial orientation, but with its orientation by a window with a large bore, vertically upward, which expands the functionality of the device.

Промышленная применимость заявленного решения подтверждается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производственного изготовления. Устройство разработано для серийного изготовления с использованием стандартного оборудования, современных технологий и материалов.The industrial applicability of the claimed solution is confirmed by the possibility of its multiple reproduction in the manufacturing process. The device is designed for serial production using standard equipment, modern technologies and materials.

ЛитератураLiterature

1. Государственная система санитарно-эпидемиологического нормирования РФ, 1.04.98 г.1. The state system of sanitary and epidemiological regulation of the Russian Federation, 1.04.98

2. Пат. РФ №2209637, 10.08.2003, Бюл. №22.2. Pat. RF №2209637, 08/10/2003, bull. Number 22.

3. "Светотехника", 2002, №6, с 21-29.3. "Lighting Engineering", 2002, No. 6, pp. 21-29.

4. "Светотехника", 2003, №2, с 48-54.4. "Lighting", 2003, No. 2, with 48-54.

Claims (1)

Устройство для обеззараживания воздушной среды и освещения помещения, содержащее бактерицидный излучатель, блок формирования воздушного потока и камеру облучения воздушного потока с входным и выходным окнами, корпус которой выполнен из светопрозрачного материала и покрыт изнутри фотолюминофором с возможностью преобразования бактерицидного излучения в излучение видимой области оптического спектра, отличающееся тем, что корпус камеры облучения воздушного потока выполнен так, что его проходное сечение постепенно или ступенчато увеличивается от одного окна к другому, причем окно с большим проходным сечением выполнено с возможностью светопропускания.A device for disinfecting the air and lighting the room, containing a bactericidal emitter, an air flow forming unit, and an air flow irradiation chamber with inlet and outlet windows, the casing of which is made of translucent material and is coated internally with a phosphor with the possibility of converting bactericidal radiation into radiation in the visible region of the optical spectrum, characterized in that the housing of the irradiation chamber of the air flow is made so that its flow area gradually or stepwise increased Chiva from one window to another, the window with a large flow section is adapted to the light transmission.