Руководство по изготовлению бактерицидного рециркулятора-облучателя воздуха
В «РОББО» запустили онлайн-обучение и по собственной схеме собрали бактерицидный рециркулятор для обеззараживания воздуха в учебных классах. Каждый может собрать такой облучатель для собственных нужд по нашей схеме.
Требуемое время: 3-4 часа
Авторы: Кропанев Дмитрий, Алексеев Денис, Апанович Степан
Ультрафиолетовый бактерицидный рециркулятор-облучатель закрытого типа предназначен для обеззараживания воздуха в помещениях всех категорий. Обеззараживание происходит в процессе принудительной рециркуляции воздуха с помощью вентилятора через корпус облучателя, внутри которого размещены ультрафиолетовые лампы с длиной волны 253 нм, обладающие широким спектром действия на микроорганизмы, включая бактерии, вирусы, грибы и споры. Отсутствие прямых ультрафиолетовых лучей делает рециркуляторы-облучатели безопасными для использования в присутствии людей.
В нашем руководстве пошагово описан процесс сборки облучателя из доступных материалов. Рециркулятор обладает производительностью 50 м 3 /час. Срок службы ламп – 8000 ч.
Рис. 1 Ножовка по металлу
Рис. 2 Шуруповерт и набор сверл, бит
Рис. 3 Набор для пайки(Паяльник, флюс, припой)
Рис. 4 Шестигранник
Внимание! Все материалы с ценами указаны в таблице, в папке с проектом по ссылке.
Рис. 5 Труба 1.5 метра D=110 Толщина стенки 2,7 мм
Рис. 6 Металлический скотч
Рис. 7 Пускорегулирующий аппарат (стартер)
Рис. 8 Вентилятор 220В
Рис. 9 Лампа бактерицидная 30Вт G13 (2 штуки)
Рис. 10 Короб монтажный 200х150х75 мм
Рис. 11 Кронштейны для крепления
Рис. 12 Изолента
Рис. 13 Сетевой шнур
Внимание! Можно использовать упрощенную схему и не использовать микроконтроллер Uno
Рис. 14 Плата контроллер Arduino Uno
Рис. 15 Соединительные провода мама-папа
Рис. 16 Переключатель 220В
Рис. 17 Реле 300В 10А
Пошаговая инструкция по изготовлению.
Шаг 1: Подготовка трубы
Для облегчения процесса изготовления рециркулятора-облучателя рекомендуется использовать трубы, близкие к размеру приобретаемой лампы. В данном руководстве использовались лампы 900мм, вследствие этого была использована труба 110×1500 мм. Толщина стенки трубы должна быть 2,7 мм.
Трубу необходимо обклеить изнутри металлическим скотчем, для увеличения эффективности работы ламп, посредством внутреннего отражения.
Возьмите скотч, закрепите кусочек скотча на краю трубы, не обрезая скотч.
Рис. 18 Обклейка трубы металлизированным скотчем изнутри
Рис. 19 Протащите скотч внутри трубы.
Рис. 20 Обрежьте скотч на выходе по длине трубы.
Рис. 21 Удалите подложку скотча с верхней стороны трубы.
Возьмите скотч с нижней стороны трубы и натяните его. Удалите остаток подложки.
Натяните скотч и аккуратно приклейте его внутри трубы, разгладьте неровности.
Проделайте данный шаг необходимое число повторений, пока вся внутренняя поверхность трубы не будет покрыта скотчем.
Шаг 2: Изготовление подставки для устройства
Рис. 24 Распечатайте на листе А4 трафарет для того, чтобы ровно наметить отверстия (трафарет можно скачать по ссылке ).
Рис. 25 Наметьте отверстия, используя трафарет.
Рис. 26 Просверлите отверстия по трафарету
Шаг 3: Установка ламп
Рис. 27 Отступите от края трубы 30 см и проделайте отверстие для проводки.
Рис. 28 Просверлите отверстие. Установите рукав для проводки.
Необходимо установить внутри трубы фиксаторы для ламп.
Рис 29. Примерно расстояние на 5 см выше отверстия под проводку.
Внимание! Используйте сверло подходящего диаметра для ваших метизов.
Просверлите отверстие, используя шуруповерт или дрель.
Установите фиксатор лампы (см. рис. 31-33) (они идут в комплекте со стартером)
Притяните гайку, придерживая шляпку болта.
Наметьте место для следующего отверстия, используя саму лампу или рулетку. (см. рис. 34-35)
Внимание! Старайтесь сделать отверстия соосно (на одной линии), иначе лампы будут находиться внутри трубы под углом.
Просверлите отверстие и установите второй фиксатор.
Еще раз проделайте этот шаг для второй лампы.
Шаг 4: Установка ламп и вентилятора
Установите клеммы стартера на лампы. Для каждой лампы предназначается провод своего цвета.
Внимание! Н ужно отрезать провода ближе к началу стартера, но чтобы хватило места установить винтовой зажим
Внимание! Если фиксаторы ламп слишком сильно зажаты, аккуратно разожмите их. Будьте аккуратны, лампы хрупкие.
Рис. 36 Протащите провода и стартер в нижнюю часть трубы.
Рис. 37 Протащите проводку для питания ламп через рукав.
Рис. 38 Отмерьте провод для питания вентилятора (40-50 см)
Протащите проводку через рукавчик.
Установите вентилятор в нижнюю часть трубы.
Шаг 5: Установка заглушек
Вам понадобятся детали. Мы распечатали их на своем 3D принтере (необходимые STL файлы есть в папке, при отсутствии 3D принтера и алюминиевых профилей, можно изготовить ножки из других материалов, помните, что снизу должен выходить воздух.)
Рис. 41 Запресуйте гайки в отверстия.
Рис. 42. Заглушки, для снижение ультрафиолетового излучения из трубы
ВНИМАНИЕ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБЛУЧАТЕЛЯ БЕЗ УСТАНОВЛЕННЫХ ЗАГЛУШЕК В ВЕРХНЕЙ И НИЖНЕЙ ЧАСТИ ТРУБЫ ОПАСНА И ЗАПРЕЩЕНА
Рис. 43 Расположение заглушек снизу и сверху трубы
Рис. 44 Моделирование защиты от излучения
Установите опоры, следуя инструкциям на фото.
Рис. 45 Установка опор
Рис. 46 Установка алюминиевого профиля
Проделайте этот этап еще трижды, для трех оставшихся опор.
Рис. 49 Запресуйте гайки М3 в заглушки.
Установите заглушки в верхней и нижней частях трубы.
Рис. 50 Установка первой заглушки
Рис. 51 Установка второй заглушки
Шаг 6: Монтаж электроники
Внимание! Можно использовать упрощенную схему и не использовать микроконтроллер Uno
В этом случае воспользуйтесь следующей схемой.
Рис. 53 Вскройте монтажный короб.
Используя кронштейны, закрепите короб в нижней части трубы.
Рис. 56 Возьмите блок питания 12В. Разберите его.
Припаяйте провода на плату, туда, куда шли провода с вилки блока питания.
Рис. 57 Возьмите и подключите к компьютеру плату-контроллер.
Потребуется специальная программа для прошивки платы.
Скачать ее можно бесплатно по ссылке:
Прошейте плату ниже приведенным кодом, следуя инструкциям на фото.
pinMode(7, OUTPUT); // реле коммутирующее лампы
pinMode(8, OUTPUT); // реле коммутирующее вентилятор
Рис. 59 Скопируйте код в окно IDE. Выберите в пункте “инструменты” порт к которому подключена плата.
Загрузите код в плату.
Подождите пока IDE загружает код в плату, это может занять время.
Рис. 60 По окончании процесса IDE сообщит внизу об успешной загрузке.
Рис.61 Выполните монтаж проводки и электроники согласно схеме:
Рис. 62 Установите всю электрику и проводку в короб.
Внимание! Изолируйте все оголенные контакты термоусадкой или изолентой. Короткое замыкание по силовой линии 220В может вывести из строя компоненты и быть смертельным для человека.
Источник
Бактерицидный рециркулятор
Дезинфицируем воздух ультрафиолетом
2020 год, пандемия COVID-19. Как вести себя, чтобы снизить риск заражения этой новой заразой? Самоизоляция, конечно, поможет. Но ведь нельзя же месяцами не выходить из дома и при этом получать зарплату. Это грозит тяжелыми последствиями как для экономики страны, так и для отдельно взятого человека. Другие болезни не исчезли и они неизбежно нападут, если здоровый, полный сил и энергии человек будет заперт в четырех стенах на продолжительное время.
Ношение маски и соблюдение социальной дистанции — разумные решения. Это существенно снижает риск заражения, но не исключает его полностью. Кроме того, ну не будете же вы постоянно ходить в маске в собственной квартире, даже если рядом с вами жена, мама или бабушка. Что же можно предпринять для защиты здоровья, а может быть и жизни своих близких. По понятным причинам ежедневную обработку квартиры ядохимикатами исключаем сразу.
Есть проверенное временем решение — ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовые лучи — это электромагнитное излучение, которое занимает диапазон между оптическим (видимым) и рентгеновским излучением. Длина УФ-волны составляет от 100 до 400 нанометров (нм). Ультрафиолетовый диапазон располагается за фиолетовым (коротковолновым) краем видимого спектра.
Дезинфицирующая способность УФ-излучения известна уже более 100 лет, эффективность подтверждена многочисленными экспериментами и десятилетиями практического применения. За это время выяснено, что наибольшим бактерицидным действием обладает излучение, имеющее длину волны в 265 нм, которое провоцирует отмирание бактерий и вирусов, вызывая повреждения их ДНК.
Кварцевые бактерицидные лампы для дезинфекции установлены во всех операционных и процедурных кабинетах. К сожалению УФ лучи губительны для всей, без исключения, органики. А ведь мы с вами — это тоже органика. Поэтому включать кварцевую бактерицидную лампу можно только тогда, когда в помещении нет ни людей, ни домашних животных, ни растений. В больнице это условие выполняется легко, а вот в квартире придется постоянно выносить из комнаты все цветы и искать, куда подевалась кошка.
Есть и еще одна причина, по которой ультрафиолетовые бактерицидные светильники не пригодны для домашнего использования. Дело в том, что при работе УФ кварцевой люминесцентной лампы выделяется озон. Это чрезвычайно ядовитый газ, губительный для всего живого, поэтому после кварцевания помещение обязательно проветривается. Опять же в больнице с этим нет проблем, а в квартире и площади гораздо меньше, да и комнаты не герметичны.
Есть мнение, что озон в небольших концентрациях полезен из-за своего бактерицидного действия. На Aliexpress большой выбор домашних озонаторов и бактерицидных светильников. Даже в медицине есть такое направление, как озонотерапия. Увы, но польза малых концентраций озона экспериментально не доказана, аргументы в пользу озонотерапии можно найти только на сайтах клиник, оказывающих эти услуги.
Включаем здравый смысл. Озон образуется, когда ультрафиолетовое излучение с длиной волны 185 нанометров (видимо резонанс на такой частоте) проходит через воздух. Квант излучения разбивает молекулу кислорода O2 на два атома. Атомарный кислород присоединяется к другой, еще не разбитой молекуле кислорода и образуется озон — O3. Но этот тройственный союз неустойчив, два атома так и норовят вышвырнуть из молекулы третьего лишнего. Когда им это удается, атомарный кислород отправляется на поиски новой жертвы. Он чрезвычайно агрессивен и разрушает все, что попадается ему на пути. Будь то ДНК вируса или клеток слизистой оболочки в легких человека.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе производственных помещений согласно ГОСТ 12.1.005-88 равна 0,1 мг/м3 (миллиграмма на метр кубический). К счастью, запах озона (по заверениям интернета) чувствуется уже при его концентрации на порядок меньше. Для получения же ощутимого бактерицидного эффекта необходима концентрация не менее 10 мг/м3, т.е. в 100 раз превышающая ПДК. Поэтому применение озона для обеззараживания воздуха либо неэффективно, либо опасно для здоровья, а то и жизни. Обеззараживание воды озоном — это совсем другая тема, здесь ее не будем касаться.
В общем, озона в воздухе быть не должно. Ртутные бактерицидные УФ лампы низкого давления имеют 2 пика в спектре излучения на 253,7 нм и на 185 нм. Первая частота обладает бактерицидным эффектом, вторая — озонообразующая и должна быть отфильтрована. Существуют безозоновые бактерицидные ультрафиолетовые лампы, которые отличаются от кварцевых люминесцентных тем, что их колба изготовлена из специального, так называемого увиолевого стекла. Это стекло задерживает излучение короче 200 нм. Тем не менее, светильники даже с такой, безозоновой лампой, малопригодны для стерилизации воздуха в бытовых условиях. Ведь само ультрафиолетовое излучение опасно для человека, животных и растений.
Наиболее подходит для дезинфекции воздуха в бытовых помещениях бактерицидный рециркулятор. Рециркулятор представляет из себя закрытую коробку, внутри которой находится лампа, которая и излучает ультрафиолет. Воздух забирается из помещения вентилятором и проходит через камеру с ультрафиолетовой безозоновой бактерицидной лампой. В общем, никаких вредных факторов — ни излучения, ни озона. Т.е. появляется возможность обеззараживания воздуха в помещении в присутствии людей. Можно вести обычный образ жизни – смотреть телевизор, читать книгу или играть с детьми, в то время как прибор будет работать, очищая воздух.
В общем, все хорошо, за исключением цены. Стоимость бактерицидных рециркуляторов начинается примерно с 10 тыс. руб. (осень 2020г.). В рекламе можно встретить и в два раза меньшую цифру, но это или для оптовых партий или лампы не входят в комплект или временно отсутствует в продаже. Даже если удастся в каком-нибудь интернет магазине найти модель чуть дешевле, придется сделать предоплату и оплатить услуги транспортной компании по доставке. Но делать полную предоплату в российских интернет магазинах достаточно рискованно. Заказывать в Китае тоже не выход. Там не заморачиваются с такими пустяками, как увиолевые стекла и безозоновые лампы. Так что высока вероятность получить озонатор, а не рециркулятор.
Но выход есть. Можно изготовить бактерицидный рециркулятор своими руками. Ничего сложного тут нет. Ведь это просто светонепроницаемый кожух, внутри которого находится УФ лампа и вентилятор. Бактерицидная безозоновая ртутная УФ лампа низкого давления стоит около 1000 руб. Это единственная дефицитная вещь, необходимая для изготовления рециркулятора. Но в крупных магазинах, торгующих электротоварами, такие лампы есть в продаже. Только обязательно нужно убедиться, что лампа безозоновая. По виду это обычная люминесцентная лампа дневного света, только колба у нее прозрачная.
Я проверил линейные люминесцентные бактерицидные лампы Ledvance Tibera UVC 15W G13 Т8 и Philips TUV 15W G13 Т8. Результат абсолютно одинаковый.
Если есть светильник для такой лампы, задача упрощается. У меня светильника не было, поэтому пришлось обойтись без него. Как оказалось, даже патроны для ламп с цоколем G13 вещь дефицитная. Ну не заказывать же пару патронов с доставкой! К счастью, оказалось, что можно сделать разъем для подключения к лампе из старой ламповой панельки для радиоламп с октальным цоколем. В ящике с хламом нашлась такая гетинаксовая панелька, которую я распилил пополам и получил 2 самодельных патрона. В крайнем случае можно просто припаять провода к контактам лампы.
В качестве кожуха я использовал вентиляционную пластиковую трубу диаметром 125 мм (осталась от ремонта). Отпилил от нее кусок длиной 550 мм и внутри него закрепил на растяжках лампу. Внутренние стенки трубы оклеил пищевой алюминиевой фольгой для увеличения интенсивности излучения внутри и для защиты материала трубы от разрушения под действием УФ излучения.
Для лампы нужен либо дроссель со стартером, либо электронный балласт (ЭПРА). Дроссель — вчерашний день, он тяжелый и громоздкий, а стартер — штука ненадежная. Поэтому однозначно используем ЭПРА. Делать самому не имеет смысла, можно заказать в Китае. Но проще и дешевле взять обычную энергосберегающую лампу и выковырять из нее плату электронного балласта. Только лампа должна быть той же мощности, что и используемая бактерицидная лампа. Я использовал лампу на 15 Вт.
Еще потребуется вентилятор. Можно приобрести специальный, для вентиляции, по размеру трубы. Но я использовал широко распространенный компьютерный на 12 вольт. Для его питания применил трансформатор на
9 вольт от старых компьютерных колонок с мостиком и конденсатором на 1000 мкФ. Можно, конечно, использовать и любой сетевой адаптер на 12 вольт с током не менее 0,5 А. Вентилятор я разместил в нижней части трубы, хотя можно поставить и сверху. Как будет удобнее конструктивно.
Вот, пожалуй, и все. Остальное — дело вкуса и возможностей. Основное — снаружи не должно быть видно свечения лампы. Свечение лампы кажется не сильным и безобидным, но это обманчивое чувство. Основная мощность излучения невидима глазом, но она опасна в первую очередь именно для зрения. Провода внутри трубы также нужно защитить от действия ультрафиолета фольгой или двойной изоляцией.
Рециркулятор можно разместить как вертикально, так и горизонтально, на полу или на какой-то подставке. Можно и на стену повесить, но, на мой взгляд, переносная конструкция удобнее. Если Когда эпидемия кончится, его можно будет убрать из комнаты за ненадобностью до худших времен. Без необходимости использовать бактерицидные средства в целях профилактики не рекомендуется, это приведет к ослаблению иммунитета.
После первого включения рециркулятора я все-таки почувствовал легкий запах озона. Но во всех фирменных устройствах используются точно такие же лампы и по заверениям производителей в первые часы их работы может образовываться озон в незначительных количествах. Запах должен полностью исчезнуть через 30-50 часов горения лампы. У меня рециркулятор пока проработал в общей сложности около 10 часов, но запах озона исчез. Так что этой информации очевидно можно верить.
Может возникнуть вопрос — а нельзя ли использовать вместо люминесцентной лампы ультрафиолетовые светодиоды. В принципе, можно. Но нужны светодиоды с длиной волны 265 нм, это пик бактерицидного действия. Однако подавляющее большинство доступных УФ светодиодов генерируют излучение в диапазоне 350. 400 нм, которое не обладает бактерицидным действием. Таких будто бы бактерицидных светильников много на Aliexpress. Но почитайте отзывы о них, большинство покупателей пишут, что это просто игрушки.
Светодиоды с длиной волны 265 нм существуют. Светодиод с потребляемой мощностью 100 мВт и полезной излучаемой мощностью 2. 3 мВт стоит около 500 руб. Для сравнения, ртутная лампа электрической мощностью 15 Вт имеет мощность излучения около 5 Вт и стоит около 1000 руб. А теперь посчитайте, сколько нужно светодиодов для получения такой же мощности излучения и какова будет их стоимость. Именно поэтому пока во всех источниках бактерицидного УФ излучения используются ртутные лампы низкого давления. Но будущее, несомненно, за светодиодами.
Еще хочу предупредить, что использовать в качестве источника бактерицидного излучения внутреннюю колбу от лампы ДРЛ нельзя. Во первых, будет озон, во вторых, в спектре излучения такой лампы много побочных частот, которые не обладают бактерицидным эффектом, но могут привести к образованию каких-нибудь отнюдь не полезных примесей. Не экономьте на своем здоровье и здоровье своих близких.
Источник