УФС
УФС – превосходный инструмент для сокращения потребления электроэнергии и расходов на техобслуживание в системах отопления, вентилирования и кондиционирования воздуха (HVAC).
Уитхем, Дэвид Л .
UltraViole t Device s Inc., вице - президент Ne w Technology
УФС может быть прекрасным инструментом для обслуживания и может обеспечивать значительную экономию электроэнергии, поддерживая чистоту и эффективность змеевиков воздушного кондиционера. Кроме того, сокращение количества плесени, бактерий и органического материала в системе может улучшить качество воздуха внутри помещения. Данная работа концентрируется на технологических аспектах улучшения производительности оборудования HVAC благодаря применению ультрафиолетового излучения.
В связи с заболеваниями, связанными с качеством воздуха внутри помещения , «синдромом больного дома» и биологической опасностью, все больший интерес вызывает использование УФС в системах ОВК . После теракта 11 сентября 2001 г. в США, все больше внимания уделяется обработке воздушных потоков УФС. УФС уже давно используется для сокращения заболеваний, связанных с качеством воздуха, и улучшения качества воздуха внутри помещения. Однако недавно было разработано новое приложение. УФС используется в системах ОВК для профилактического обслуживания и экономии электроэнергии. УФС помогает контролировать рост плесени и образование запахов в системах ОВК , снижает потребность в обслуживании и экономит электроэнергию.
На Рис.1 показаны основные элементы системы ОВК . Данная работа, прежде всего, рассматривает змеевики кондиционера и дренажные поддоны. Змеевик кондиционера – это теплообменник, сделанный из системы труб, по которым проходит холодильный агент, и близко расположенных алюминиевых ребер для более легкого отведения тепла и влаги из воздушного потока. В стандартной системе, воздух проходит через ребра змеевика со скоростью 2.5 м/сек.
В большинстве систем установлен фильтр средней эффективности для удаления твердых частиц из воздуха, однако, органический материал, включая плесень и бактерии, а также другие частицы накапливаются на поверхностях ребер змеевика. Расстояния между этими ребрами настолько мало, что змеевик становится фильтром, отсеивая и собирая частицы из воздуха. Прохладная, влажная и темная атмосфера змеевика – это идеальное место для плесени и бактерий.
Рисунок 1 - Стандартная система ОВК
По мере роста плесень производит клейкую субстанцию, в которой содержатся ферменты. Ферменты расщепляют протеин и органический материал, которым питается плесень. К сожалению, клейкая субстанция также улавливает больше пыли и органического материала, так что цикл продолжается. Вода, конденсирующаяся из воздуха, способствует росту плесени.
Пыль, ферменты и плесень продолжают накапливаться и расти на змеевике кондиционера. Это основной источник плесени в системе ОВК . Это загрязнение снижает производительность системы двумя основными способами. См. Рис.2. Пленка создает слой изоляции, снижающий теплопередачу между воздушным потоком и поверхностью змеевика. Это образование сокращает расстояние между ребрами и увеличивает перепад давления в змеевике. Требуется больше энергии вентилятора для продвижения воздуха, воздушный поток через змеевик уменьшается. Эффективность системы может быть значительно снижена, в связи с чем система ОВК больше не может соответствовать исходным требованиям системы и значительная часть энергии тратится впустую. Кроме того, змеевик может стать источником воздушного загрязнения и снижать качество воздуха внутри помещения.
Рисунок 2
Операторы пытаются очищать змеевики для поддержания эффективности системы. Часто используются едкие и опасные химикаты, которые могут нанести вред компонентам системы и людям внутри помещения.
Составить график технического обслуживания достаточно сложно. Иногда используется очищение паром; однако такой способ очистки может загнать материал глубоко в ребра и, таким образом, может быть не эффективным. Обслуживание и очистка змеевика часто бывает мало эффективной и очень дорогостоящей. Затраты на эксплуатацию кондиционера составляют существенную часть бытовых расходов, поэтому снижение эффективности системы может значительно повысить расходы на эксплуатацию и обслуживание здания.
УФС излучение, применяемое к змеевикам кондиционера, может в значительной степени решить эту проблему и восстановить эффективность системы. УФС лампы обычно устанавливаются в 12" от поверхности змеевика на нисходящей стороне змеевика в горизонтальных рядах. Лампы должны покрывать всю ширину змеевика, в зависимости от высоты змеевика может потребоваться несколько рядов. Обычно лампы работают постоянно и, таким образом, время воздействия длительное. Так как общая доза УФ излучения – это продукт интенсивности УФ энергии и времени воздействия, требования УФ лампы достаточно скромны. Исходные и эксплуатационные расходы достаточно разумны. Так как температура и скорость воздушного потока может сократить производительность стандартной лампы, следует правильно рассчитать дозу.
Когда УФС излучение применяется к змеевикам, плесень и бактерии деактивируются традиционным образом (разрушение ДНК). Дальнейший рост останавливается. Кроме того, появляются вторичные реакции, которые разрушают и расщепляют органический материал. Органические частицы и микроорганизмы сильно реагируют на длину волны УФС излучения. УФС излучение снижает молекулярный вес и разлагает материал.
Кроме того, происходят вторичные реакции. Изменения органической массы в результате УФС излучения приводят к извлечению молекул водорода из материала. Радикалы водорода реагируют с кислородом в атмосфере и образовывают ионы гидропероксида и гидроксида. Процесс активирует цепную реакцию, в ходе которой органический материал окисляется и очищается. После деградации и разрушения плесени и ферментов, постоянная подача конденсационной воды эффективно очищает змеевик и восстанавливает значительную часть эффективности. Расчетные уровни теплопередачи восстанавливаются и поддерживаются. Перепад давления в змеевике снижается по мере возвращения нормальных зазоров между ребрами и очищения змеевика.
Очевидно, использование УФС в системе ОВК может быть очень эффективным инструментом обслуживания и обеспечит значительную экономию электроэнергии. Расходы на оборудование, установку и эксплуатацию достаточно невелики , а экономия обеспечивает хорошую окупаемость инвестиций. Кроме экономии, улучшается качество воздуха внутри помещения и создается лучшая атмосфера для людей, находящихся в здании.
