Ультрафиолетовое излучение – сферы применения, принцип работы, на чём основано бактерицидное действие – всё это мы рассмотрим в данной статье, а также коснёмся темы работы ультрафиолетовых бактерицидных установок в которых используется уф-излучение.
Ультрафиолетовое излучение
Ультрафиолетовое излучение – это электромагнитное излучение с длиной волны находящейся между видимым и рентгеновским спектрами излучения (от 10 до 400 нанометров). В искусственных источниках уф света существует возможность выбора необходимой степени пропускания ультрафиолета и как следствие появляется возможность разработки различных источников света для самых разных нужд.
Весь спектр ультрафиолетового излучения принято разделять на три диапазона:
1. Длинноволновый (400 – 315 нм)
2. Средневолновый (315 – 280 нм)
3. Коротковолновый (280 – 100 нм)
Разные длины волн УФ излучения обладают разным фитобиологическим действием. В соответствии с этими различиями уф-лампы находят самые разные области применения. Короткие и часть волн средней длины обладают бактерицидным действием, о котором и пойдёт речь в дальнейшем.
Бактерицидное уф излучение
Ультрафиолетовое бактерицидное излучение – излучение в очень узкой области (спектре) уф диапазона 252 – 254 нм. Данный диапазон был выбран неслучайно – именно в этом диапазоне практически полностью отсутствует образование ядовитого озона.
Бактерицидное действие ультрафиолетового излучения достигается за счёт того, что ультрафиолет уничтожает микроорганизмы, проникая в стенки клеток и поглощая ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. ДНК — это наследственная память клетки. В ее структуре зашифрована информация о строении и свойствах белков. Если любой белок присутствует в живой клетке в виде десятков и сотен одинаковых молекул, то ДНК хранит информацию об устройстве клетки в целом, о характере и направлении процессов обмена веществ в ней. Поэтому нарушения в структуре ДНК могут оказаться непоправимыми или привести к серьезному нарушению жизнедеятельности, на чем и основано бактерицидное действие ультрафиолетового излучения. Чувствительность микроорганизмов к ультрафиолетовым лучам особенно велика в период деления и конкретно перед ним.
Бактерицидные ультрафиолетовые установки (облучатели)
Одним из способов применения ультрафиолета является обеззараживание воздуха и поверхностей в помещениях. Для этих целей существуют специальные ультрафиолетовые бактерицидные излучатели или же если говорить правильно – облучатели ультрафиолетовые бактерицидные.
Существует два типа ультрафиолетовой бактерицидной установки:
- Открытые бактерицидные облучатели;
- Закрытые бактерицидные облучатели-рециркуляторы.
Разницу между данными видами устройств мы постарались максимально подробно описать в одной из наших статей.
Вкратце, работа ультрафиолетовой бактерицидной установки открытого типа основана на открытом расположении бактерицидных ламп, которые облучают ультрафиолетом все вокруг, тем самым обеззараживая воздух и поверхности, на которые он попадает. Но при этом такие аппараты нельзя использовать в присутствии людей и животных.
Обеззараживание только воздуха возможно ультрафиолетовыми бактерицидными облучателями-рециркуляторами закрытого типа. В таких установках воздух попадает в закрытый корпус и облучается бактерицидными уф-лампами уже внутри, не оказывая воздействие на людей. Такие бактерицидные светильники можно использовать в присутствии людей, но они никак не очищают поверхности, а только воздух.
Сфера использования
Ультрафиолетовое бактерицидное обеззараживание помещений применяется в первую очередь в медицинской сфере. Бактерицидные установки часто можно встретить в кабинетах поликлиник и частных медицинских центров.
У закрытых ультрафиолетовых излучателей сфера применения более широка в сравнении с отрытыми. В первую очередь это связано с возможностью их использования в присутствии людей. Такие бактерицидные облучатели можно встретить в офисах, пищеблоках и даже в квартирах.
Также в медицинской сфере имеется задача стерилизации инструмента для его повторного использования. Для этих целей используются специальные камеры ультрафиолетовые бактерицидные принцип работы, которых похож на работу рециркуляторов, только вместо воздуха обеззараживаются предметы в камере.
Где купить? Сколько стоит?
Зачастую различные ультрафиолетовые бактерицидные установки можно купить в магазинах медтехники, а также в специализированных магазинах. Цены же будут зависеть от типа устройства.
Самый дешёвый вариант – обычные ультрафиолетовые бактерицидные лампы. Но такие лампы не могут использоваться отдельно и к ним обязательно нужен корпус, в котором они будут работать.
Но есть и варианты ламп, которые работают напрямую от источника тока. Например, бактерицидная лампа CNLIGHT «КРОНТ». Данная лампа может работать напрямую от розетки 220В и вкручивается в обычный цоколь. Данную лампы вы можете приобрести в нашем интернет-магазине.
Второй вариант устройств в которых применяется ультрафиолетовое излучение – бактерицидные облучатели открытого типа. Данный вид приборов представляет собой пластиковый или металлический корпус, в который устанавливаются одна или несколько уф-ламп. Такие приборы используются для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях. В нашем магазине представлено две модели настенных бактерицидных облучателей ОБН «КРОНТ»
Самым продвинутым видом облучателей считаются рециркуляторы. Такие устройства являются облучателями закрытого типа и могут работать в присутствии людей, поддерживая необходимый уровень чистоты воздуха в помещении.
В нашем интернет-магазине представлены самые популярные в России облучатели-рециркуляторы Дезар производства компании «КРОНТ»
Расходные материалы
Основным действующим элементом рециркулятора является бактерицидная лампа. Они также представлены в нашем интернет-магазине.
Обратите внимание на другие наши статьи про облучатели-рециркуляторы Дезар и всё, что с ними связано.
Источник: Dezar.pro
Бактерицидное действие ультрафиолета
Бактерицидное действие оказывает жесткий ультрафиолет – UVC, и в меньшей степени ультрафиолет средней жесткости – UVB. По кривой бактерицидной эффективности видно, что явное бактерицидное действие оказывает только узкий диапазон 230…300 нм, то есть примерно четверть от диапазона, называемого ультрафиолетом.
Рис. 2 Кривые бактерицидной эффективности из [CIE 155:2003]
Кванты с длинами волн в этом диапазоне поглощаются нуклеиновыми кислотами, что приводит к разрушению структуры ДНК и РНК. Помимо бактерицидного, то есть убивающего бактерии, этот диапазон оказывает вирулицидное (противовирусное), фунгицидное (противогрибковое) и спороцидное (убивающее споры) действие. В том числе убивается вызвавший пандемию 2020 г. РНК-содержащий вирус SARS-CoV-2.
Бактерицидное действие солнечного света
Бактерицидное действие солнечного света относительно невелико. Посмотрим на солнечный спектр над атмосферой и под атмосферой:
Рис. 3. Спектр солнечного излучения над атмосферой и на уровне моря. Наиболее жесткая часть ультрафиолетового диапазона до поверхности земли не доходит (заимствовано из Википедии).
Стоит обратить внимание на выделенный желтым надатмосферный спектр. Энергия кванта левого края спектра надатмосферных солнечных лучей с длиной волны менее 240 нм соответствует энергии химической связи 5.1 эВ в молекуле кислорода «O2». Молекулярный кислород поглощает эти кванты, химическая связь рвется, образуется атомарный кислород «O», который соединяется обратно в молекулы кислорода «O2» и, частично, озона «O3».
Солнечный надатмосферный UVC образует в верхних слоях атмосферы озон, называемый озоновым слоем. Энергия химической связи в молекуле озона ниже, чем в молекуле кислорода и поэтому озон поглощает кванты меньшей энергии, чем кислород. И если кислород поглощает только UVC, то озоновый слой поглощает UVC и UVB. Получается, что солнце самым краешком ультрафиолетовой части спектра генерирует озон, и этот озон затем поглощает большую часть жесткого солнечного ультрафиолета, защищая Землю.
А теперь аккуратно, обращая внимание на длины волн и масштаб, совместим солнечный спектр со спектром бактерицидного действия.
Рис. 4 Спектр бактерицидного действия и спектр солнечного излучения.
Видно, что бактерицидное действие солнечного света незначительно. Часть спектра, способная оказывать бактерицидное действие, почти полностью поглощена атмосферой. В разное время года и в разных широтах ситуация немного различается, но качественно похожа.
Опасность ультрафиолета
Руководитель одной из крупных стран предложил: «для излечения от COVID-19 нужно доставить солнечный свет внутрь организма». Однако, бактерицидный УФ разрушает РНК и ДНК, включая человеческие. Если «доставить солнечный свет внутрь организма» – человек погибнет.
Эпидермис, в первую очередь роговой слой отмерших клеток, защищает живую ткань от UVC. Ниже эпидермального слоя проникает только менее 1% излучения UVC [ВОЗ]. Более длинные волны UVB и UVA проникают на большую глубину.
Если бы солнечного ультрафиолета не было, возможно, люди бы не имели эпидермиса и рогового слоя, и поверхность тела была слизистой, как у улиток. Но так как люди эволюционировали под солнцем, слизистыми являются только защищенные от солнца поверхности. Наиболее уязвима слизистая поверхность глаза, условно защищенная от солнечного ультрафиолета веками, ресницами, бровями, моторикой лица, и привычкой не смотреть на солнце.
Когда впервые научились заменять хрусталик на искусственный, офтальмологи столкнулись с проблемой ожогов сетчатки. Стали разбираться в причинах и выяснили, что живой человеческий хрусталик для ультрафиолета непрозрачен и защищает сетчатку. После этого стали делать непрозрачными для ультрафиолета и искусственные хрусталики.
Изображение глаза в ультрафиолетовых лучах иллюстрирует непрозрачность хрусталика для ультрафиолета. Собственный глаз освещать ультрафиолетом не стоит, так как со временем хрусталик мутнеет, в том числе из-за набранной с годами дозы ультрафиолета, и нуждается в замене. Поэтому воспользуемся опытом отважных людей, которые пренебрегли безопасностью, посветили себе в глаза ультрафиолетовым фонариком на длине волны 365 нм, и выложили результат в YouTube.
Рис. 5 Кадр из ролика Youtube-канала «Kreosan».
Вызывающие люминесценцию ультрафиолетовые фонарики с длиной волны 365 нм (UVA) популярны.
купаются взрослыми, но неизбежно попадают в руки детям. Дети светят себе этими фонариками в глаза, внимательно и подолгу рассматривают светящийся кристалл. Такие действия желательно предотвратить. Если это произошло, можно успокоить себя тем, что катаракта в исследованиях на мышах уверенно вызывается облучением хрусталика UVB, но катарогенозный эффект UVA неустойчив [ВОЗ].
И все же точный спектр действия ультрафиолета на хрусталик неизвестен. А если учесть, что катаракта – сильно отложенный эффект, нужно некоторое количество ума, чтобы не светить себе в глаза ультрафиолетом заранее.
Относительно быстро под ультрафиолетом воспаляются слизистые оболочки глаза, это называется фотокератит и фотоконъюнктивит. Слизистые становятся красными, и появляется ощущение «песка в глазах». Эффект проходит через несколько дней, но многократные ожоги могут привести к помутнению роговицы.
Длины волн, вызывающих эти эффекты, примерно соответствуют взвешенной функции УФ-опасности, приведенной в стандарте по фотобиологической безопасности [IEC 62471] и примерно совпадают с диапазоном бактерицидного действия.
Рис. 6 Спектры действия ультрафиолета, вызывающего фотоконъюнктивит и фотокератит из [DIN 5031-10] и взвешенная функция актиничной УФ опасности для кожи и глаз из [IEC 62471].
Пороговые дозы для фотокератита и фотоконъюнктивита 50-100 Дж/м2, это значение не превышает дозы, использующиеся при дезинфекции. Продезинфицировать слизистую глаза ультрафиолетом, не вызвав воспаления, не получится.
Эритемой, то есть «солнечным ожогом» опасен ультрафиолет в диапазоне до 300 нм. По некоторым источникам максимальна спектральная эффективность эритемы на длинах волн около 300 нм [ВОЗ]. Минимальная доза, вызывающая едва заметную эритему МЭД (Минимальная Эритемная Доза) для кожи разных типов колеблется от 150 до 2000 Дж/м2. Для жителей средней полосы типовой МЭД можно считать величину около 200…300 Дж/м2.
UVB в диапазоне 280-320 нм, с максимумом около 300 нм вызывает рак кожи. Пороговой дозы нет, больше доза – выше риск, и эффект отложен.
Рис. 7 Кривые действия ультрафиолета, вызывающие эритему и рак кожи.
Фотоиндуцированное старение кожи вызывается ультрафиолетом во всем диапазоне 200…400 нм. Известна фотография дальнобойщика, подвергавшегося за рулем облучению солнечным ультрафиолетом преимущественно с левой стороны. Водитель имел привычку ездить с опущенным стеклом водительского окна, но правая часть лица была защищена от солнечного ультрафиолета лобовым стеклом. Разница возрастного состояния кожи на правой и левой стороны впечатляет:
Рис. 8 Фотография водителя, в течение 28 лет ездившего с опущенным стеклом водительского окна [Nejm].
Если грубо оценить, что возраст кожи с разной стороны лица этого человека различается на двадцать лет и это следствие того, что примерно эти же двадцать лет одна сторона лица освещалась солнцем, а вторая нет, можно сделать осторожный вывод, что день под открытым солнцем на один день и старит кожу.
Из справочных данных [ВОЗ] известно, что в средних широтах летом под прямым солнцем минимальная эритемная доза 200 Дж/м2 набирается быстрее чем за час. Сравнив эти цифры со сделанным выводом, можно сделать еще один вывод, – старение кожи при периодической и непродолжительной работе с ультрафиолетовыми лампами не является значимой опасностью.
Сколько нужно ультрафиолета для дезинфекции
Количество выживших микроорганизмов на поверхностях и в воздухе при увеличении дозы ультрафиолета снижается по экспоненте. К примеру, доза, убивающая 90% микобактерий туберкулеза – 10 Дж/м2. Две таких дозы убивают 99%, три дозы убивают 99,9% и т.д.
Рис. 9 Зависимость доли выживших микобактерий туберкулеза от дозы ультрафиолетового излучения на длине волны 254 нм.
Экспоненциальная зависимость примечательна тем, что даже малая доза убивает большую часть микроорганизмов.
Среди перечисленных в [CIE 155:2003] патогенных микроорганизмов наиболее устойчива к ультрафиолету сальмонелла. Доза, убивающая 90% ее бактерий — 80 Дж/м2. По данным обзора [Kowalski2020] среднее значение дозы, убивающей 90% коронавирусов – 67 Дж/м2. Но для большей части микроорганизмов эта доза не превышает 50 Дж/м2. Для практических целей можно запомнить, что стандартная доза, дезинфицирующая с эффективностью 90%, – это 50 Дж/м2.
По действующей утвержденной Минздравом России методике использования ультрафиолета для обеззараживания воздуха [Р 3.5.1904-04] максимальная эффективность дезинфекции «три девятки» или 99,9% требуется для операционных, родильных домов и т.д. Для школьных классов, помещений общественных зданий и т.д. достаточна «одна девятка», то есть 90% уничтоженных микроорганизмов. Это значит, что в зависимости от категории помещения достаточно от одной до трех стандартных доз 50…150 Дж/м2.
Пример оценки необходимого времени облучения: допустим, необходимо дезинфицировать воздух и поверхности в комнате размером 5 × 7 × 2,8 метра, для чего используется одна открытая лампа Philips TUV 30W.
В техническом описании лампы указан бактерицидный поток 12 Вт [TUV]. В идеальном случае весь поток идет строго на дезинфицируемые поверхности, но в реальной ситуации половина потока пропадет без пользы, например будет избыточно интенсивно освещать стенку за светильником. Поэтому будем рассчитывать на полезный поток 6 вт. Общая облучаемая площадь поверхностей в помещении – пол 35 м2 + потолок 35 м2 + стены 67 м2, итого 137 м2.
В среднем на поверхности падает поток бактерицидного излучения 6 Вт/137м2 = 0,044 Вт/м2. За час, то есть за 3600 секунд на эти поверхности придется доза 0,044 Вт/м2 × 3600 с = 158 Дж/м2, или округленно 150 Дж/м2. Что соответствует трем стандартным дозам 50 Дж/м2 или «трем девяткам» – 99,9% бактерицидной эффективности, т.е. требованиям к операционным. А так как рассчитанная доза, прежде чем упасть на поверхности, прошла через объем комнаты, с не меньшей эффективностью продезинфицирован и воздух.
Если требования к стерильности невелики и достаточно «одной девятки», для рассмотренного примера нужно в три раза меньшее время облучения – округленно 20 минут.
Защита от ультрафиолета
Основная мера защиты во время дезинфекции ультрафиолетом – уходить из помещения. Находиться рядом с работающей УФ-лампой, но отводить взгляд не поможет, слизистые глаза все равно облучаются.
Частичной мерой защиты слизистых глаза могут быть стеклянные очки. Категоричное заявление «стекло не пропускает ультрафиолет» неверно, в какой-то степени пропускает, причем разные марки стекла по-разному. Но в целом с уменьшением длины волны коэффициент пропускания снижается, и UVC эффективно пропускается только кварцевым стеклом. Очковые стекла в любом случае не кварцевые.
Уверенно можно сказать, что не пропускают ультрафиолет линзы очков с маркировкой UV400.
Рис. 10 Спектр пропускания очковых стекол с индексами UV380, UV400 и UV420. Изображение с сайта [Mitsuichemicals]
Также мерой защиты является использование источников бактерицидного диапазона UVC, не излучающих потенциально опасные, но не эффективные для дезинфекции диапазоны UVB и UVA.
Источники ультрафиолета
УФ-диоды
Наиболее распространены ультрафиолетовые диоды 365 нм (UVA) предназначены для «полицейских фонариков», которые вызывают люминесценцию для обнаружения невидимых без ультрафиолета загрязнений. Дезинфекция такими диодами невозможна (см. рис. 11).
Для дезинфекции можно использовать коротковолновые UVC–диоды с длиной волны 265 нм. Стоимость модуля на диодах, который заменил бы ртутную бактерицидную лампу, превосходит стоимость лампы на три порядка, поэтому на практике такие решения для дезинфекции больших площадей не используются. Но появляются компактные устройства на УФ-диодах для дезинфекции малых площадей – инструментов, телефонов, мест повреждений кожи и т.д.
Ртутные лампы низкого давления
Ртутная лампа низкого давления – это стандарт, с которым сравниваются все другие источники.
Основная доля энергии излучения паров ртути при низком давлении в электрическом разряде приходится на длину волны 254 нм, идеально подходящую для дезинфекции. Небольшая часть энергии излучается на длине волны 185 нм, интенсивно генерирующей озон. И совсем небольшое количество энергии излучается на других длинах волн, включая видимый диапазон.
В обычных ртутных люминесцентных лампах белого света стекло колбы не пропускает излучаемый парами ртути ультрафиолет. Но люминофор, порошок белого цвета на стенках колбы, под действием ультрафиолета светится в видимом диапазоне.
Лампы UVB или UVA устроены похожим образом, стеклянная колба не пропускает пики 185 нм и пик 254 нм, но люминофор под действием коротковолнового ультрафиолета излучает не видимый свет, а длинноволновый ультрафиолет. Это лампы технического назначения. А так как спектр ламп UVA похож на солнечный, такие лампы используются еще и для загара. Сравнение спектра с кривой бактерицидной эффективности показывает, что использовать лампы UVB и тем более UVA для дезинфекции нецелесообразно.
Рис. 11 Сравнение кривой бактерицидной эффективности, спектра лампы UVB, спектра лампы UVA «для загара» и спектра диода 365 нм. Спектры ламп взяты с сайта американской ассоциации производителей красок [Paint].
Отметим, что спектр люминесцентной лампы UVA широк и захватывает UVB-диапазон. Спектр диода 365 нм значительно уже, это «честный UVA». Если требуется UVA чтобы вызывать люминесценцию в декоративных целях или для обнаружения загрязнений, использование диода безопасней использования ультрафиолетовой люминесцентной лампы.
Ртутная бактерицидная лампа низкого давления UVC отличается от люминесцентных тем, что на стенках колбы нет люминофора, и колба пропускает ультрафиолет. Основная линия 254 нм пропускается всегда, а генерирующая озон линия 185 нм может быть оставлена в спектре лампы или убрана колбой из стекла с селективным пропусканием.
Рис. 12 Диапазон излучения указан на маркировке ультрафиолетовых ламп. Бактерицидную лампу UVC можно узнать по отсутствию люминофора на колбе.
Озон оказывает дополнительное бактерицидное действие, но является канцерогеном, поэтому чтобы не ждать выветривания озона после дезинфекции, используют не образующие озон лампы без линии 185 нм в спектре. Эти лампы имеют почти идельный спектр — основная линия с высокой бактерицидной эффективностью 254 нм, очень слабое излучение в небактерицидных диапазонах ультрафиолета, и небольшое «сигнальное» излучение в видимом диапазоне.
Рис. 13. Спектр ртутной лампы низкого давления UVC (предоставлен журналом lumen2b.ru) совмещен со спектром солнечного излучения (из Википедии) и кривой эффективности бактерицидного действия (из ESNA Lighting Handbook [ESNA]).
Синее свечение бактерицидных ламп позволяет увидеть, что ртутная лампа включена и работает. Свечение слабое, и это создает обманчивое впечатление, что смотреть на лампу безопасно. Мы не чувствуем, что излучение в UVC диапазоне составляет 35…40% полной потребляемой лампой мощности.
Рис. 14 Малая доля энергии излучения паров ртути приходится на видимый диапазон и видна как слабое голубое свечение.
Бактерицидная ртутная лампа низкого давления имеет тот же цоколь, что и обычная люминесцентная, но делается другой длины, чтобы бактерицидную лампу не вставляли в обычные светильники. Светильник для бактерицидной лампы, помимо габаритов, отличается тем, что все пластиковые детали устойчивы к ультрафиолету, провода от ультрафиолета закрыты, и нет рассеивателя.
Для домашних бактерицидных потребностей автор использует бактерицидную лампу 15 Вт, ранее использовавшуюся для обеззараживания питательного раствора гидропонной установки. Ее аналог можно найти по запросу «aquarium uv sterilisator». При работе лампы выделяется озон, что не хорошо, но для дезинфекции, к примеру, обуви, полезно.
Рис. 15 Ртутные лампы низкого давления с цоколем различных типов. Изображения с сайта Aliexpress.
Ртутные лампы среднего и высокого давления
Повышение давления паров ртути приводит к усложнению спектра, спектр расширяется и в нем появляется больше линий, в том числе на генерирующих озон длинах волн. Введение в ртуть добавок приводит к еще большему усложнению спектра. Разновидностей подобных ламп много, и спектр каждой особенный.
Рис. 16 Примеры спектров ртутных ламп среднего и высокого давления
Повышение давления снижает КПД лампы. На примере марки Aquafineuv лампы среднего давления в области UVC излучают уже 15-18% от потребляемой мощности, а не 40% как лампы низкого давления. И стоимость оборудования из расчета на один ватт потока UVC получается выше [Aquafineuv].
Снижение КПД и повышение стоимости лампы компенсируется компактностью. К примеру, обеззараживание проточной воды или сушка наносимого на высокой скорости лака в полиграфии требуют компактных и мощных источников, удельная стоимость и эффективность неважны. Но использовать такую лампу для дезинфекции некорректно.
УФ-облучатель из горелки ДРЛ и лампы ДРТ
Есть «народный» способ относительно недорого получить мощный источник ультрафиолета. Выходят из употребления, но все еще продаются лампы ДРЛ белого света 125…1000 Вт. В этих лампах, внутри внешней колбы стоит «горелка» — ртутная лампа высокого давления. Она излучает широкополосный ультрафиолет, который задерживается внешней стеклянной колбой, но заставляет светиться люминофор на ее стенках. Если разбить внешнюю колбу и подключить горелку к сети через штатный дроссель, получится мощный излучатель широкополосного ультрафиолета.
У такого кустарно изготовленного излучателя есть недостатки: низкий по сравнению с лампами низкого давления КПД, большая доля ультрафиолета вне бактерицидного диапазона, и в помещении нельзя находиться некоторое время после выключения лампы, пока не распадется или не выветрится озон.
Но бесспорны и плюсы: низкая стоимость и большая мощность при компактных размерах. К плюсам можно отнести и генерацию озона. Озон продезинфицирует затененные поверхности, на которые не попадут лучи ультрафиолета.
Рис. 17 Ультрафиолетовый облучатель, сделанный из ламп ДРЛ. Фотография публикуется с разрешения автора, болгарского стоматолога, использующего этот облучатель в дополнении к стандартной бактерицидной лампе Philips TUV 30W.
Аналогичные источники ультрафиолета для дезинфекции в виде ртутных ламп высокого давления используют в облучателях типа ОУФК-01 «Солнышко».
К примеру, для популярной лампы «ДРТ 125-1» производитель не публикует спектр, но в документации приводит параметры: интенсивность облучения на расстоянии 1 м от лампы UVA – 0,98 Вт/м2, UVB – 0,83 Вт/м2, UVC – 0,72 Вт/м2, бактерицидный поток 8 Вт, и после использования требуется вентиляция помещения от озона [Lisma]. На прямой вопрос о разнице между лампой ДРТ и горелкой ДРЛ, производитель в своем блоге ответил, что ДРТ имеет утепляющее зеленое покрытие на катодах.
Рис. 18 Источник широкополосного ультрафиолета — лампа ДРТ-125
По заявленным характеристикам видно, что спектр широкополосен с почти равной долей излучения в мягком, среднем, и жестком ультрафиолете, в том числе захватывает генерирующий озон жесткий UVC. Бактерицидный поток составляет 6,4% от потребляемой мощности, то есть КПД в 6 раз меньше, чем у трубчатой лампы низкого давления.
Производитель не публикует спектра этой лампы, а в интернете циркулирует одна и та же картинка со спектром какой-то из ДРТ. Первоисточник неизвестен, но соотношение энергии в UVC, UVB и UVA диапазонах не соответствует заявленным для лампы ДРТ-125. Для ДРТ заявлено примерно равное соотношение, а по спектру видно, что энергия UVB кратно больше энергии UBC. А в UVA кратно выше, чем в UVB.
Рис. 19. Спектр дуговой ртутной лампы высокого давления, наиболее часто иллюстрирующей спектр широко применяемых в медицинских целях ДРТ-125.
Понятно, что лампы с разным давлением и добавками в ртуть излучают несколько по-разному. Также понятно, что неинформированный потребитель склонен самостоятельно вообразить желаемые характеристики и свойства продукта, приобрести основанную на собственных предположениях уверенность, и совершить покупку. А публикация спектра конкретной лампы вызовет обсуждения, сравнения и выводы.
Автор однажды купил установку ОУФК-01 с лампой ДРТ-125 и несколько лет использовал для испытаний на УФ-стойкость пластиковых изделий. Облучал одновременно два изделия, одно из которых контрольное из устойчивого к ультрафиолету пластика, и смотрел какое пожелтеет быстрее. Для такого применения знание точной формы спектра не обязательно, важно лишь, чтобы излучатель был широкополосным. Но для чего применять широкополосный ультрафиолет, если требуется дезинфекция?
В назначении ОУФК-01 указано, что облучатель применяется при острых воспалительных процессах. То есть в случаях, когда положительный эффект дезинфекции кожи превышает возможный вред широкополосного ультрафиолета. Очевидно, что и в таком случае лучше использовать узкополосный ультрафиолет, без длин волн в спектре, оказывающих иное действие кроме бактерицидного.
Дезинфекция воздуха
Ультрафиолет признается недостаточным средством для дезинфекции поверхностей, так как лучи не могут проникнуть туда, куда проникает, например, спирт. Но ультрафиолет эффективно дезинфицирует воздух.
При чихании и кашле образуются капельки размером несколько микрометров, которые висят в воздухе от нескольких минут до несколько часов [CIE 155:2003]. Исследования туберкулеза показали, что для заражения достаточно одной аэрозольной капли.
На улице мы в относительной безопасности из-за огромных объемов и подвижности воздуха, способного развеять и обеззаразить временем и солнечной радиацией любой чих. Даже в метро, пока доля зараженных людей мала, общий объем воздуха в пересчете на одного зараженного велик, и хорошая вентиляция делает риск распространения инфекции малым. Самое опасное место во время пандемий заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем, – это лифт. Поэтому чихающие должны сидеть на карантине, а воздух в общественных помещениях при недостаточной вентиляции нуждается в обеззараживании.
Рециркуляторы
Один из вариантов обеззараживания воздуха – закрытые УФ-рецикуляторы. Обсудим один из таких рециркуляторов – «Дезар 7», известный тем, что замечен даже в кабинете первого лица государства.
В описании рециркулятора сказано, что он продувает 100 м3 в час и предназначен для обработки помещения объемом 100 м3 (приблизительно 5 × 7 × 2,8 метра).
Однако, способность продезинфицировать 100 м3 воздуха в час не означает, что воздух в комнате объемом 100 м3 за час будет обработан так же эффективно. Обработанный воздух разбавляет грязный воздух, и в таком виде снова и снова попадает в рециркулятор. Несложно построить математическую модель и посчитать эффективность такого процесса:
Рис. 20 Влияние работы УФ-рециркулятора на количество микроорганизмов в воздухе комнаты без вентиляции.
Чтобы снизить концентрацию микроорганизмов в воздухе на 90% рециркулятору необходимо работать более двух часов. При отсутствии вентиляции в помещении, это возможно. Но помещений с людьми и без вентиляции в норме нет. К примеру, [СП 60.13330.2016] предписывает минимальный расход наружного воздуха при вентиляции 3 м3 в час на 1 м2 площади квартиры. Что соответствует полной замене воздуха раз в час и делает бесполезной работу рециркулятора.
Если рассматривать модель не полного перемешивания, а ламинарных струй, которые проходят по установившейся сложной траектории в комнате и уходят в вентиляцию, польза дезинфекции одной из таких струй еще меньше, чем в модели полного перемешивания.
В любой случае УФ-рециркулятор не полезнее открытой форточки.
Одна из причин малой эффективности рециркуляторов в том, что крайне мал бактерицидный эффект в пересчете на каждый ватт УФ-потока. Луч проходит порядка 10 сантиметров внутри установки, а потом отражается от алюминия с коэффициентом около k=0,7. Это означает, что эффективный пробег луча внутри установки около полуметра, после чего он без пользы поглощается.
Рис. 21. Кадр из ролика на Youtube, на котором разбирают рецикулятор. Видны бактерицидные лампы и алюминиевая отражающая поверхность, значительно хуже отражающая ультрафиолет, чем видимый свет [Дезар].
Бактерицидная лампа, которая открыто висит на стене в кабинете поликлиники и по расписанию включается врачом, многократно эффективней. Лучи от открытой лампы проходят несколько метров, дезинфицируя сначала воздух, а затем еще и поверхности.
Облучатели воздуха в верхней части помещения
В палатах больниц, в которых постоянно находятся лежачие больные, иногда используют УФ-установки, облучающие циркулирующие потоки воздуха под потолком. Основной недостаток таких установок – решетка, закрывающая лампы, позволяет проходить лишь лучам, идущим строго в одном направлении, поглощая без пользы более 90% остального потока.
Можно дополнительно продувать воздух через такой облучатель, чтобы заодно получился рециркулятор, но так не делается, вероятно из-за нежелания получить в палате пыленакопитель.
Рис. 22 Подпотолочный УФ-облучатель воздуха, изображение с сайта [Airsteril].
Решетки защищают людей в помещении от прямого потока ультрафиолета, но тот поток, что прошел через решетку, попадает на потолок и стены и диффузно отражается, с коэффициентом отражения около 10%. Помещение заполняется всенаправленным ультрафиолетовым излучением и люди получают дозу ультрафиолета, пропорциональную проведенному в помещении времени.
Рецензенты и автор
Рецензенты:
Артём Балабанов, инженер-электронщик, разработчик систем УФ-отверждения;
Румен Василев, к.т.н., светотехник, ООД «Интерлукс», Болгария;
Вадим Григоров, биофизик;
Станислав Лермонтов, инженер-светотехник, ООО «Комплексные Системы»;
Алексей Панкрашкин, к.т.н., доцент, полупроводниковая светотехника и фотоника, ООО «ИНТЕХ Инжиниринг»;
Андрей Храмов, специалист по проектированию освещения медицинских учреждений;
Виталий Цвирко, начальник светотехнической испытательной лаборатории «ЦСОТ НАН Беларуси»
Автор: Антон Шаракшанэ, к.ф.-м.н, светотехник и биофизик, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова
UPD: В порядке эксперимента выпущена видеоверсия статьи
Источник: habr.com
Чем полезны бактерицидные рециркуляторы?
Основная польза рециркуляторов для здоровья — это опосредованная защита от возбудителей различных заболеваний. Чем меньше в воздухе чужеродных агентов и аллергенов, тем дольше человек остается здоровым. Итак, что умеют делать рециркуляторы-обеззараживатели?
Уничтожать опасные микроорганизмы
Всего за час работы качественный бактерицидный рециркулятор уничтожает 99% вирусов, бактерий, грибков и спор плесени, которые находятся в воздухе. Это помогает оздоравливать среду не только там, где по умолчанию много больных людей (например, в клиниках), но и в других местах общественного пользования: офисах и магазинах, детских учреждениях, кафе и ресторанах, в лифтах
В условиях пандемии нового коронавируса установка такого прибора — лучшая мера предосторожности.
Очищать воздух
Очень часто в закрытой среде в воздухе во время анализа проб даже из обычных жилых домов можно увидеть обилие спор плесени и аллергенов. При длительном воздействии подобных условий человек подвергается постоянной атаке на респираторную и иммунную системы, что может приводить не только к местной реакции, но и к болезням органов дыхания и снижению иммунной защиты. Рециркуляторы очищают воздух от вредных примесей, в том числе от пыли и спор плесени.
Для очистки воздуха от подобных включений в рециркуляторе должен быть установлен специальный фильтр. Так, в Ballu ANTICOVIDgenerator встроен моющийся фильтр предварительной очистки воздуха класса G3, который очищает воздух также от пыли, шерсти и прочих ненужных частиц.
Не давать вирусам размножаться
УФ-излучение в рециркуляторе разрушает ДНК ряда вирусов и лишает их способности к размножению. Так что даже при нахождении рядом с больным человеком, постоянно выделяющим возбудителей, риск заражения снижается.
Удерживать УФ-лучи внутри прибора
Бактерицидный рециркулятор — прибор закрытого типа. Корпус закрыт для того, чтобы излучение ультрафиолетовых ламп не проникало наружу. Высококачественные материалы, из которых выполнен прибор Ballu ANTICOVIDgenerator — стальной корпус и устойчивые к воздействию УФ комплектующие и покраска — гарантируют безопасность использования приборов, когда в помещении находятся люди, животные или растения.
Делать воздух лучше
Бактерицидные рециркуляторы нужны не только во время эпидемий. Городская среда ввиду своей плотной конгломерации — это агрессивная среда для проживания, поэтому приборы для очистки воздуха нужны в повседневной жизни. Обеззараживание и фильтры делают воздух чистым и безопасным, в помещении легче дышать и приятнее находиться.
Минусы рециркуляторов: мифы и правда
Разберемся с основными претензиями к бактерицидным рециркуляторам: что в них правдивого?
Воздействие УФ-лучей на сетчатку глаз и кожу
Длительное воздействие ультрафиолетового излучения действительно повреждает клетки кожных покровов, а при попадании на сетчатку глаз человек может лишиться зрения.
Вот только подобной опасности подвергаются те, кто не соблюдает правила пользования кварцевыми лампами: такие приборы открытого типа действительно можно включать только в отсутствии людей в помещении. А в закрытых рециркуляторах от УФ-лучей нас защищает не только корпус, но и лабиринтные отражатели света на входе и выходе воздуха в прибор: они исключают возможность проникновения УФ-лучей наружу, что делает прибор безопасным для использования в присутствии людей.
Пары ртути
Чтобы УФ-лампы выдавали лучи с высокой способностью к обеззараживанию, в них есть незначительное количество ртути. Но чем выше качество прибора, тем меньше там этого металла. Кроме того, он находится в лампе в твердом охлажденном состоянии и заключен в стеклянную капсулу, не говоря уже о защитном корпусе прибора. В принципе, рециркулятор также безопасен, как старый добрый ртутный градусник.
Выделение озона при работе
Те, кто сталкивался с процессом кварцевания помещений, хорошо знают характерный запах озона, появляющийся после работы ламп. Озон в большом количестве действительно вреден для людей, он раздражает глаза, вызывает сухость слизистых, кашель, одышку и сложности с дыханием. Длительное воздействие способно спровоцировать серьезные патологии органов дыхания.
Однако это относится только к кварцевым лампам. А бактерицидные рециркуляторы используют безозоновые УФ-лампы, которые не выделяют этот газ и не вредят здоровью.
Важно знать, что эффективность обеззараживания напрямую зависит от срока службы УФ ламп. Качественные лампы сохраняют бактерицидную способность в течение 9000 часов непрерывной работы, поэтому в Ballu ANTICOVIDgenerator встроен счетчик наработки, который учитывает суммарное рабочее время работы УФ-ламп и отображает на цифровом дисплее затраченное время. При достижении наработки 9000 часов счетчик выключит прибор и потребует замены ламп на новые.
Шум при работе
Так как в бактерицидных рециркуляторах есть не только лампы, но и вентиляторы, которые прокачивают воздух через прибор, показатели шума являются важным отличием качественных приборов от ширпотреба — все зависит от производителя и модели.
Мифы разрушены: бактерицидные рециркуляторы закрытого типа приносят много пользы для здоровья и хорошего самочувствия и безвредны в любых помещениях. Они поддерживают чистоту воздуха внутри и помогают не задумываться, сколько вирусов и бактерий мы можем получить с каждым вдохом — а значит, улучшают не только физическое, но и психическое благополучие.
Источник: MedAboutMe.ru
МОСКВА, 25 янв — РИА Новости. Бактерицидный рециркулятор – это устройство для обеззараживания воздуха. Оно незаменимо в сезон простудных заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем. О том, как правильно выбрать прибор, какая модель лучше всего подойдет для дома и сколько стоит такое устройство – в материале РИА Новости.Рециркулятор воздухаБазовое предназначение такого прибора – обеззараживание воздуха. Рециркуляторы закрытого типа с фильтрами дополнительно очищают воздух от различных примесей, в том числе от пыли и аллергенов. Внутри прибора находятся УФ-лампы или специальные фильтры и вентилятор. Именно он засасывает воздух, а ультрафиолетовое излучение убивает вирусы и бактерии, либо они нейтрализуются фильтрами. Далее очищенный воздух возвращается в помещение. Рециркулятор может работать беспрерывно: процесс обеззараживания будет происходить на протяжении всего времени, пока прибор подключен к сети. Мойки воздуха и схожие устройства с простейшими фильтрами внутри к рециркуляторам не относятся.Рециркулятор по принципу действия напоминает более привычную для многих кварцевую лампу, но у них много отличий.В воздухе, которым мы дышим, есть бактерии, вирусы и споры грибов, особенно их много в местах скопления людей: в поликлиниках и детских учреждениях, говорит врач-бактериолог Валерия Газина.»Концентрация микроорганизмов возрастает в холодное время года, так как помещения реже проветривают и люди проводят в них больше времени. Для того чтобы снизить концентрацию, необходимо периодически очищать воздух. Ранее для этого использовались кварцевые лампы, но сейчас на смену им пришли рециркуляторы.Кварцевую лампу нельзя использовать, когда в помещении есть люди, так как свет, который она излучает, не только убивает микроорганизмы, но и может вызывать ожоги кожи и глаз. К тому же, при воздействии такого света гибнет нормофлора кожи, которая защищает от болезнетворных микроорганизмов. Рециркулятор разрешено использовать в присутствии людей, так как лампа в нем закрыта, а воздух помещения “протягивается” через нее. Поэтому такое устройство безопаснее», – уточнила Валерия Газина.Кому нуженТак как основной задачей рециркулятора является обеззараживание воздуха в помещении, он чаще всего используется в заведениях с большим количеством людей, где есть риск заразиться инфекциями, передающимися воздушно-капельным путем. В частности, это относится к:Сейчас рециркуляторы широко используются в быту. В период сезонных эпидемий нужно создавать дома безопасную зону, в этом важную роль играет обеззараживание воздуха.ВидыМожно выделить два основных вида рециркуляторов: с УФ-лампами и без них.Рециркуляторы с ультрафиолетовыми лампами более популярны. Прямой контакт с УФ-излучателями небезопасен, но современные модели таких устройств не требуют специальной изоляции и защиты в процессе эксплуатации. Такие рециркуляторы прекрасно справляются с обеззараживанием воздуха, однако имеют некоторые особенности:Рециркуляторы без УФ-ламп работают иначе. Как правило, в них используются HEPA-фильтры, которые изначально были разработаны для применения в медицинском оборудовании, но впоследствии их адаптировали под бытовое использование. Очищение воздуха происходит за счет озона, который вырабатывается в электростатическом блоке. Именно он предотвращает распространение вирусов и бактерий в воздухе, проходящем через фильтр. При этом сам озон вместе с чистым воздухом в помещение не поступает, он нейтрализуется угольным фильтром, который также установлен в приборе. Особенность таких рециркуляторов в том, что они способны очищать воздух не только от микробов, но и от частиц грязи.Как выбрать рециркуляторПрежде всего стоит определить, какой вид рециркулятора нужен: с УФ-лампой или без. После этого необходимо изучить основные характеристики:Какой рециркулятор выбрать для дома. Для домашнего использования подойдет прибор закрытого типа, в котором установлено не больше трех УФ-ламп с мощностью от 15 до 30 Вт. Их более чем достаточно для обработки помещения площадью до 30 м2 при небольшом количестве проживающих. Если среди домочадцев есть пожилые или дети, то лучше всего отдать предпочтение подвесным рециркуляторам, чтобы избежать случайного опрокидывания. В домах и квартирах с большими комнатами можно установить несколько устройств с одной лампой или подобрать модель с высокой производительностью.Какой рециркулятор выбрать для офиса. Так как офисные помещения имеют большую площадь и в них находится много людей, рециркулятор должен справляться с эффективным обеззараживанием всего воздуха за короткое время, для этого лучше выбирать мощные устройства с высокой производительностью. В среднем, для помещения площадью до 100 м2 подойдет прибор с двумя–тремя лампами мощностью от 60 Вт. Способ крепления стоит подбирать исходя из специфики офиса.Где можно купитьКупить рециркуляторы можно практически в любом магазине бытовой техники, многие простые модели для бытового применения представлены на различных маркетплейсах. Стоит отметить, что рециркуляторы – это сложная техника, стабильная работа и безопасность которой напрямую зависит от качества изготовления и сборки. Поэтому выбирать приборы необходимо в проверенных магазинах, напрямую у производителей или официальных поставщиков того или иного бренда. При покупке следует проверить комплектацию, отсутствие дефектов и наличие официальной документации.Цена. Стоимость рециркулятора зависит от количества ламп, производительности и мощности. Сейчас потребителям предлагается огромное количество моделей от совсем небольших бытовых устройств до приборов для больших помещений. Цены начинаются приблизительно от 2 000 рублей.Как пользоваться рециркуляторомПеред началом использования прибор необходимо правильно установить: несмотря на то, что бактерицидная лампа сама по себе действует на все помещение, для эффективного забора воздуха важно найти подходящее место для монтажа. Как правило, каждый производитель дает рекомендации по установке собственного оборудования. Также в выбранном месте должна быть розетка в близком доступе. Пользоваться рециркулятором сможет любой человек: кнопка включения располагается на корпусе, некоторые модели имеют возможность дистанционного управления с помощью пульта. Более продвинутые устройства имеют несколько режимов работы, подробное описание которых указано в инструкции.Насколько безопасно использовать рециркулятор домаИз-за наличия УФ-ламп в устройстве могут возникнуть опасения насчет его использования в быту. Валерия Газина пояснила: «Лампа, вырабатывающая излучение, спрятана внутри корпуса. Однако она рассчитана на определенное количество часов и важно ее своевременно менять во избежание негативных последствий. Утилизировать такую лампу очень непросто, так как выбросить ее нельзя. Лучше всего отнести в местную ДЕЗ (Дирекция единого заказчика) или РЭУ (Ремонтно-эксплуатационное управление), там установлены специальные контейнеры. Преимущество использования рециркулятора дома очевидно: с бактериологической точки зрения жильцы получают более чистый воздух. Это актуально для людей с ослабленным иммунитетом, например онкобольных в активной фазе заболевания. Также если в доме пребывает большое количество посторонних людей (к примеру, у репетиторов), то такое устройство не будет лишним».
Источник: ria.ru
Преимущества рециркуляторов ДЕЗАР-«КРОНТ»
- Электробезопасность — II класс. Двойная изоляция. Не требуется розетка с заземлением.
- Наличие счетчика наработки УФ-ламп. Визуальный контроль ресурса ламп.
- Наличие индикаторов неисправности (питания) ламп и вентиляторов.
- Наличие фильтрации воздушного потока (Фильтры воздушные ФВС / угольные ФУС). Защита ламп и внутренней поверхности камеры облучения от пыли. Поглощение паров токсичных веществ.
- Простота замены фильтра, без использования инструмента.
- Пластиковый корпус без острых углов повышает травмобезопасность персонала.
- Более тихая работа вентиляторов в пластиковом корпусе с использованием панели гасящей вибрации.
- Легкость дезинфекции наружных поверхностей корпуса и фильтровального блока, устойчивость к любым дезсредствам, разрешенным к использованию в РФ. Минимальные зазоры сопрягаемых деталей, отсутствие мест для скопления бактерий и грязи.
- Легкость замены и обслуживания УФ ламп и внутренних компонентов специалистами медучреждения, без привлечения ремонтной организации. Блоковая схема и клеммные колодки.
- Время работы не регламентировано. Дезар может работать непрерывно в течение суток.
Фильтрация воздушного потока
В рециркуляторах ДЕЗАР осуществлена фильтрация воздушного потока, которая позволяет защитить персонал и пациентов от пыли — сложного комплекса аллергенов. В ее состав входят: пыльца, споры растений, различные химические вещества, используемые для дезинфекции, аэрозольные лекарственные препараты, чешуйки кожи, волосы, высохшая слюна. Фильтрация воздушного потока осуществляется с помощью воздушного фильтра (класс G2 по ГОСТ Р ЕН 779-2014 «Фильтры очистки воздуха общего назначения»), в котором используется фильтрующий материал, соответствующий требованиям современных международных стандартов.
Фильтр изготовлен из нетканого, экологически чистого фильтрующего материала (100 % полиэстер) высокого качества из синтетических, неломающихся волокон.
Воздушные фильтры, снижая запыленность помещения, предохраняют лампы и внутреннюю поверхность рециркулятора от запыления, что обеспечивает более высокую эффективность обеззараживания воздушного потока и существенно снижает трудозатраты по очистке ламп рециркулятора, связанные с удалением пыли.
Бактерицидная эффективность рециркулятора ДЕЗАР зависит от своевременной замены воздушного фильтра. Замену фильтра воздушного рекомендуется проводить по мере запыленности, но не реже 1 раза в месяц. Одновременно с заменой фильтра рекомендуется проводить дезинфекционную обработку решетки защитной и решетки–фильтродержателя.
Замена фильтра может производиться медицинским персоналом, так как данная процедура безопасна и проста. Конструкция корпуса рециркулятора позволяет проводить замену фильтра без использования инструмента.
Используя УФ-лампы и вентиляторы различной мощности и производительности, предприятие «КРОНТ» выпускает рециркуляторы для помещений всех категорий:
ВНИМАНИЕ! Отслужившие бактерицидные лампы и составные части рециркулятора подлежат утилизации. Подробнее…
ВНИМАНИЕ! Облучатели-рециркуляторы воздуха ОРУБ-«КРОНТ» (торговая марка «ДЕЗАР» зарегистрированы Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения и внесены в государственный реестр медицинских изделий.
Использование Облучателей-рециркуляторов должно осуществляться строго в соответствии с их исполнением, указанным в Регистрационном удостоверении Росздравнадзора:
— ДЕЗАР-2н, ДЕЗАР-3, ДЕЗАР-5 — настенное исполнение;
— ДЕЗАР-2п, ДЕЗАР-4, ДЕЗАР-7 — передвижное исполнение.
Изменение исполнения является самовольным вмешательством в установленный порядок эксплуатации (конструкцию) облучателей, при котором указанные медицинские изделия в соответствии с законодательством становятся недоброкачественными.
Передвижная опора для рециркуляторов ДЕЗАР-2н, ДЕЗАР-3, ДЕЗАР-5, не предусмотрена конструкцией. Указанные рециркуляторы не могут устанавливаться на неоригинальные передвижные опоры.
Передвижная опора облучателей спроектирована таким образом, чтобы обеспечить безопасное перемещение и эксплуатацию изделия, что подтверждается протоколами технических испытаний на стадии государственной регистрации и не может быть заменена на другие неоригинальные передвижные опоры.
Источник: kront.com