Устройство для озонирования и ионизации воздуха в помещениях

Полезная модель относится к электрообработке воздуха и предназначено для очистки, стерилизации и коррекции воздушной среды в помещениях производственных, культурно-массовых, спортивных и медицинских учреждений, а также может быть использовано в системах кондиционирования воздуха.

Технической задачей предполагаемой полезной модели, является создание устройства, обладающего высокой эффективностью очистки воздуха помещений без снижения работоспособности и жизнедеятельности людей.

Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство ионизации и озонирования воздуха помещений, содержащее генераторы отрицательных ионов и озона, подключенные соответственно к источнику низковольтного и высоковольтного питания, размещенные по помещению, в зависимости от его объема внесены изменения, а именно: на входе воздушного потока установлен вентилятор; генераторы отрицательных ионов, озона и вентилятор размещены в одном корпусе, а жалюзи на выходе воздушного потока из корпуса установлены с возможностью изменения направления потока очищенного воздуха, при чем угол наклона составляет -0-60 градусов относительно вертикали.

Достоинством предлагаемого устройства является относительная простота конструкции, не требующая специальных регулирующих устройств для контроля концентрации озона, которая, практически зависит только от угла направления выхода воздушного потока из корпуса, а также простота обслуживания, без снижения эффективности обработки воздуха.

2 п.ф.; 1 н.п.ф.; 1 илл.

Устройство относится к электрообработке воздуха и предназначено для очистки, стерилизации и коррекции воздушной среды в помещениях производственных, культурно-массовых, спортивных и медицинских учреждений, а также может быть использовано в системах кондиционирования воздуха.

Атмосферный воздух всегда содержит какие-либо загрязнения, связанные с различными природными процессами на нашей планете (эрозия почв, вулканические загрязнения и т.п.). Более существенным фактором загрязнения атмосферы являются техногенные факторы - последствия жизнедеятельности людей. Они проявляются в росте автомобильного парка, влекущего увеличения выбросов выхлопных газов, особенно в больших городах, а также увеличения промышленных выбросов в атмосферу, вызванных ростом производства в различных странах. Продуктами этих процессов является загрязнения атмосферного воздуха пылью, мелкодисперсными аэрозолями, а также молекулярными (газообразными) загрязнениями. Современная мебель изготавливается из прочных материалов, содержащих наполненные композиции из древесных частиц и синтетической полимерной смолы, разлагающейся с выделением токсичных продуктов фенола, формальдегида и т.п. Если систематически не очищать воздух от упомянутых выше химических и микробиологических загрязнителей, а также не удалять антропотоксины - вредные вещества, являющиеся продуктами жизнедеятельности человека, то наше качество жизни и ее продолжительность будут неуклонно снижаться.

По наблюдениям экологической службы в районах жилых застроек крупных промышленных центров, особенно вблизи автомагистралей, уровень загрязнений по угарному газу и оксидам азота существенно превышает предельно допустимый (ПДК_а.в.). Такую же концентрацию этих и целого набора не менее токсичных химических загрязнителей следует ожидать в жилых домах, производственных и служебных помещениях. От уличных газообразных загрязнителей нельзя защититься ни современными кондиционерами, ни герметичными стеклопакетами.

Исследования, проведенные в Дании и Швеции, показали четкую зависимость производительности типичного конторского труда от качества воздуха. Интересно, что источником загрязнения в одном из случаев служил ковер, в другом - несколько лишних компьютеров с обычными мониторами (плоские экраны в меньшей степени снижают качество воздуха). По данным исследования, разное качество воздуха достигалось как за счет изменения интенсивности вентилирования помещения, так и за счет использования старых и новых фильтров в системе вентиляции. Установлено, что повышение производительности труда в офисных помещениях и уменьшение количества ошибок в процессе работы, в конечном итоге, с лихвой окупают дополнительные расходы на установку и эксплуатацию климатического оборудования. Все это создает предпосылки необходимости очистки воздуха перед подачей его в помещение. Для обеспечения необходимой чистоты воздуха в помещении используются большое разнообразие воздушных фильтров, которые делятся на две большие группы: воздушные фильтры общего назначения и высокоэффективные фильтры специального назначения (НЕРА-фильтры, установки Тион и др.).

Однако, комплексно эту проблему решить не удается. Традиционные системы обогрева, вентиляции и кондиционирования являются серьезным источником инфекции, так как их сложная техническая конструкция является идеальным местом для жизни и размножения микробов, бактерий и плесени. Вдыхание кондиционированного, т.е. фильтрованного воздуха вызывает у людей "ионное голодание" (синдром закрытых помещений) - головную боль, усталость, сонливость, слабость и плохое самочувствие.

Существует мнение, что если хотите изобрести что-нибудь гениальное - просто скопируйте природу. Так, самый эффективный и здоровый способ очистки газов следуя этой логике грозы. Известно, как свежо дышится после ливня с громом и молнией? Это работает «установка по очистке воздуха», придуманная самой природой. Проблема ионизации воздуха в помещении приобрела особую важность после того, как было установлено, что сам человек является источником огромного количества тяжелых ионов (до 500 тыс.в 1 куб.см выдыхаемого воздуха). Следовательно, в каждом помещении в присутствии людей число ионов кислорода стремится к нулю. А так как человек проводит 90% жизни в помещении, то он в течение 90% жизни испытывает систематическое аэроионное голодание. Ученые установили ряд примечательных фактов. Применение аэроионов отрицательной полярности позволяет снижать утомляемость, усталость, восстанавливать силы. Все это способствует улучшению работоспособности, усиливает иммунитет и резко сокращает заболеваемость. Благотворное влияние оказывают аэроионы как на растущий, так и на стареющий организм.

На этом принципе работает воздухоочистительная система ProOXION, которая была разработана в Германии для очистки воздуха от бактерий, вирусов, загрязнений и прочих вредных веществ так, как это происходит в природе, где кислород «активируется» под влиянием ультрафиолетового излучения и электрических разрядов. Посредством электрического разряда в генераторе ионов образуется большое количество отрицательных ионов а, которые соединяются с мелкими частицами. В результате полученные соединения оседают на пол, а не летают в воздухе. Если же попадаются вредные вещества, то система ProOxion выпускает озон, чтобы заполнить пораженные зоны. Система содержит генератор озона, устанавливаемый на выходе проточной вентиляции и генератор ионов, установленный на входе рециркуляционного потока очищенного воздуха.

Недостатком этой системы является то, что концентрация озона составляет 15-20 мг/м³, т.е. в два раза меньше, чем содержится в атмосферном воздухе, причем генератор озона работает периодически.

Известен способ ионизации и озонирования воздуха, реализуемый устройством для ионизации воздуха (патент РФ 2187762), в соответствии с которым напряжение, достаточное для возникновения коронного разряда, подают на электроды, в результате чего генерируются ионы и озон. Вынос ионов и озона из устройства, реализующего данный способ, в помещение осуществляется благодаря «ионному ветру», возникающему при движении заряженных ионов в зоне формирования коронного разряда, а также благодаря конвекционному потоку, вызванному наличием в устройстве нагревательного элемента.

Недостатком данного способа является невозможность получения ионов обеих полярностей, рекомендованных Санитарно-гигиеническими нормами допустимых уровней ионизации воздуха, т.к. «ионный» ветер формируется только при наличии ионов одного знака. Также недостатком данного способа является невозможность применения устройств, использующих данный способ, в сочетании с системами механической очистки воздуха от аэрозолей, обеспечивающими высокую степень очистки воздуха, вследствие крайне низкого перепада давления, формируемого при использовании «ионного» и конвекционного механизмов движения воздуха.

Известен способ озонирования воздуха жилого помещения и устройство для его осуществления (патент РФ 2282109). Способ включает ввод озонированного в озонаторе газа в объем воздуха жилого помещения, при этом озонированный газ очищают, обогащают отрицательно заряженными частицами и вводят в объем воздуха жилого помещения дозировано и в заданной области данного объема. Устройство содержит озонатор, при этом дополнительно введен очиститель и обогатитель озонированного газа отрицательно заряженными частицами, вход которого соединен с выходом озонатора, а выход соединен при помощи канала отвода с областью ввода озонированного газа в объем воздуха жилого помещения, причем очиститель и обогатитель озонированного газа выполнен в виде смесителя воды и озонированного газа, представляющего заполненную водой контактную емкость, в нижней части которой помещен барботер, соединенный с выходом озонатора.

Осуществление предлагаемого способа с помощью устройства заключается в том, что озонатор через воздушный фильтр забирает воздух, озонирует и продавливает его через пористые стенки барботера и совмещенные слои воды частиц сорбента При этом озонированный газ очищается от токсичных компонентов и обогащается отрицательными ионами, в том числе и ионами озона. Далее очищенный и обогащенный ионами озонированный газ по каналу отвода выводится из контактной емкости и вводится в объем воздуха жилого помещения в заданной области данного объема.

При размещении озонатора внутри контактной емкости гасятся вибрации и шумы, характерные для бытовых озонаторов, предлагаемое устройство становится более компактным и комфортным; улучшается охлаждение корпуса озонатора.

Недостатком данного устройства является сложность конструктивного исполнения и отсутствие возможности удалять пыль и равномерно насыщать воздух ионами по всему объему помещения, а одновременная генерация ионов и озона может нанести вред человеческому организму.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению является устройство ионизации и озонирования воздуха в помещениях, которое содержит блок питания, ионизаторы положительных и отрицательных ионов, разнесенные по помещению и подключенные соответственно к положительному или отрицательному полюсам источника высокого напряжения, контроллер, блок преобразования сигналов и озонаторы. Озонатор, ионизатор положительных ионов и ионизатор отрицательных ионов снабжены своими источниками высокого напряжения, входы которых через магистрали питания и распределительные устройства соединены с выходами контроллера, подключенного одним входом к блоку питания а другим - к выходу блока преобразования сигналов причем озонаторы, как и ионизаторы, разнесены по помещению (Патент РФ 61136).

Работа устройства для ионизации и озонирования воздуха происходит следующим образом. Ионизаторы с озонаторами и с источниками высокого напряжения и распределительными устройствами образуют разветвленную, относительно просто конфигурируемую систему обработки воздуха, питаемую от блока питания, то есть выбирается их количественный и качественный состав, необходимый и достаточный для эффективной обработки воздуха в помещении. Блок питания вырабатывает питающее напряжение низкого уровня, безопасного для человека, которое через контроллер и магистрали питания с распределительными устройствами подается на вход каждого источниками высокого напряжения (ИВН). Ионизаторы отрицательных ионов подключены к минусовому полюсу ИВН, ионизаторы положительных ионов - к положительному полюсу, а генераторы озона к обоим полюсам. Контроллер содержит, к примеру, таймер, низковольтный коммутатор и программатор, в котором задается программа последовательности работы ионизаторов и озонатора, длительность их функционирования и производительность (соотношение включенного и выключенного состояний во времени).

В прототипе повышение эффективности достигается за счет конфигурирования разветвленной сети и раздельного управления процессами генерации положительных и отрицательных ионов и озона с получением их заданных концентраций и соотношений концентраций разнополярных ионов и молекул озона.

Однако, наличие такой разветвленной сети, где генераторы - ионизаторы положительных и отрицательных ионов и озонаторов, которые снабжены индивидуальными источниками высокого напряжения, работающими периодически по сигналу от контроллера требует усложнение устройства. Практически смешение ионизированных ионов и озона происходит только за счет конвективного обмена, т.к. генераторы разнесены друг относительно друга, а сами генераторы и озонаторы обладают малой мощностью.

Кроме того, доказано, что на организм человека положительно действуют отрицательные ионы, а положительные нужны для повышение очистки от пыли, но одновременное наличие ионов различной полярности может привести к их нейтрализации и снизить влияние на самочувствие персонала.

Технической задачей предполагаемой полезной модели, является создание устройства, обладающего высокой эффективностью очистки воздуха помещений без снижения работоспособности и жизнедеятельности людей.

Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство ионизации и озонирования воздуха помещений, содержащее, ионизатор отрицательных ионов и озонатор, генераторы которых подключены к блоку низковольтного питания и к своему источнику высоковольтного напряжения, с возможностью размещения их по помещению, в зависимости от его объема внесены изменения, а именно:

- в него дополнительно введены вентилятор и жалюзи;

- ионизатор, озонатор, вентилятор и жалюзи размещены в одном корпусе;

- жалюзи размещены в корпусе с возможностью изменения угла наклона, выходящего из корпуса очищенного воздушного потока, причем угол их наклона может изменяться в пределах - 0-60 градусов относительно вертикали.

Размещение озонатора, ионозатора и вентилятора в одном корпусе позволяет получить на выходе устройства очищенный и равномерно перемешенный поток воздуха, содержащей отрицательные ионы и озон..

Изменение направления потока очищенного воздуха на выходе устройства (корпуса) позволяет не ограничивать концентрацию озона в воздухе, т.к. активное окислению вредных примесей происходит в верхней части помещения и концентрация озона снижается таким образом, что в рабочей зоне, где находятся сотрудники, не превышает санитарных норм.

Конструкция полезной модели поясняется следующей иллюстрацией. На фигуре схематично приведено устройство для озонирования и ионизации воздуха в рабочих помещениях.

Устройство содержит вентилятор 1, ионизатор 2 с генератором отрицательных ионов, озонатор 3 с генератором озона, жалюзи 4, корпус 5. Оно также содержит блоки питания (низкое напряжение) и источник высокого напряжения, которые на фиг.1 не показаны, т.к. в зависимости от мощности они могут размещаться внутри корпуса устройства, если помещение невелико или выполняться отдельно, если помещение большое и требуется большая мощность генераторов. Возможным вариантом является установка в большом помещении нескольких устройств для озонирования и ионизации воздуха.

Устройство может устанавливаться на стенах или колоннах больших помещений.

Работает устройство следующим образом. Загрязненный воздух вентилятором 1 засасывается через отверстия в задней стенки корпуса 5. Воздушный поток подвергается электрообработке отрицательными ионами, вырабатываемыми генератором отрицательных ионов 2 и озоном, получаемом в генераторе 3. Концентрация озона регулируется величиной высоковольтного напряжения подаваемого на генератор. Озонированный и обогащенный отрицательными ионами воздушный поток через жалюзи 4 подается в направлении потолка помещения. В верхних слоях помещения осуществляется интенсивное окисление примесей, микробов и вирусов, находящихся в воздухе, причем, учитывая, что концентрация озона велика (превышает допустимую санитарную норму), то эффективность очистки велика и достигает более 95%. Так, как концентрация озона по мере опускания обработанного воздуха снижается, то в зоне нахождения людей она не превышает санитарную норму.

Достоинством предлагаемого устройства является относительная простота конструкции, не требующая специальных регулирующих устройств для контроля концентрации озона, которая, практически зависит только от угла направления выхода воздушного потока из корпуса, а также простота обслуживания, без снижения эффективности обработки воздуха.

В настоящее время выполнен проект установки таких устройств в жилых помещений и офисах, в зависимости от размеров помещений. Внедрение разработки будет осуществляться в 2011 г.

1. Устройство для озонирования и ионизации воздуха в помещениях, содержащее ионизатор отрицательных ионов и озонатор, генераторы которых подключены соответственно к блоку низковольтного питания и к своему источнику высоковольтного напряжения, отличающееся тем, что в него дополнительно введен вентилятор и жалюзи, установленные с возможностью изменения угла выхода очищенного воздушного потока, причем, по крайней мере, вентилятор, жалюзи, ионизатор и озонатор размещены в одном корпусе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол выхода очищенного воздушного потока через жалюзи может изменяться в пределах 0-60º относительно вертикали.