Системи знезаражування води, що використовують діоди, що випромінюють ультрафіолетові промені (УФ-світлодіоди) у бактерицидному або УФ-С діапазоні, вперше були введені в продаж у 2012 році.
Історія УФ-світлодіодів
Початкові системи були меншими, ніж звичайні ультрафіолетові вироби, але з меншими витратами і вартістю в кілька тисяч доларів. З тих пір світлодіоди UV-C в основному фокусуються на застосуванні (POU), а системи стають все меншими та меншими до рівня, коли їх можна легко інтегрувати або модернізувати в існуючі продукти. У міру вдосконалення дизайну світлодіодних систем UV-C вони дозрівали в дизайні, надійності, а головне, в ефективності та вартості, і, нарешті, стали конкурентоспроможними до усталених продуктів на ринку УФ-дезінфекції (POE).
Порівняння із звичайними системами
В основі своїх систем УФ-дезінфекції базуються два принципи - ефективність УФ-лампи та ефективність конструкції реактора. Як правило, звичайні УФ-лампи ефективніші, виробляючи більше УФ-світла, ніж тепла, порівняно з УФ-С світлодіодними джерелами світла. Що стосується звичайних конструкцій реакторів з ртутними лампами, то це навпаки, оскільки циліндрична конструкція, як правило, менш ефективна, ніж сучасні світлодіодні реактори UV-C, які можуть бути розроблені на замовлення на основі гнучкості світлодіодів. З часом ефективність ультрафіолетового випромінювання світлодіодів UV-C покращилася, і дизайнери значно покращили ефективність реакторів UV-C LED. Хоча ці досягнення затвердили світлодіодну технологію для додатків POU, вона також почала відкривати ринок POE. Ультрафіолетові рішення UV-C для більш високих витрат, пов’язаних з очищенням води POE, тепер стали повнолітніми.
Інші фактори, які слід враховувати при порівнянні звичайних ртутних УФ-ламп та світлодіодів UV-C, включають аспекти загальних вимог до обслуговування системи та вартості володіння. По-перше, завдяки унікальним властивостям світлодіодів UV-C, забруднення викликає набагато меншу стурбованість, оскільки тепловий розряд управляється в задній частині системи, а не на кварцовій лампі або гільзі, де відбувається забруднення. Технологія "Миттєво увімкнено" дозволяє живити світлодіоди лише тоді, коли тече вода, тим самим усуваючи накопичення тепла, що призводить до забруднень, які часто зустрічаються в системах із постійно працюючими ртутними лампами. може тривати до 10 000 годин періодичного використання. Миттєві властивості ввімкнення / вимкнення світлодіодів і, як наслідок, здатність живлення лише при необхідності різко зменшують інтервал заміни лампи у порівнянні зі звичайними ртутними лампами. Ця особливість разом із регульованою витратою енергії означає, що електрична енергія, необхідна для дезінфекції, значно нижча для світлодіодних систем UV-C.
Гнучкість вибору довжини хвилі ультрафіолетового випромінювання в діапазоні бактерицидів від 260 до 280 нм - ще одна відмітна риса світлодіодів у порівнянні з фіксованим випромінюванням 253,7 нм, що виробляється ртутними лампами. Це дозволяє більш цілеспрямовано розробити світлодіодні системи UV-C для конкретних застосувань.
Нарешті, можливість включення твердотільного моніторингу інтенсивності ультрафіолетового випромінювання без потреби в дорогих і часто досить ненадійних зовнішніх модулях датчиків, як це можна знайти у звичайних системах ртутних ламп, є значним бонусом і автоматично забезпечує спокій, що система дезінфекції насправді працює як це повинно, забезпечуючи безпечно знезаражену воду.
Світлодіоди в мережі Інтернет
Системи світлодіодів UV-C були частиною кількох тематичних досліджень, включаючи університетське пілотне дослідження та Угоду про співпрацю з дослідженнями та розробками (CRADA) з Американською агенцією охорони навколишнього середовища. Ці тематичні дослідження, починаючи з 2016 року, пропонують показник надійності та довговічності, який часто бажаний для чогось такого важливого, як очищення питної води. Основною метою угоди США EPA R&було розробка, виготовлення та випробування інтегрованої системи очищення води, що включає передові технології дезінфекції та фільтрації світлодіодів UV-C. Інтегрований пристрій націлений на більш високі витрати та більш складні якості води, ніж ті, що використовуються в наявних комерційних системах. Кінцевий результат цієї угоди R& D призвів до першої у світі комерційно доступної системи очищення POE від UV-C.
Житлові підрозділи POE
Тепер, коли світлодіодні системи UV-C міцно перетнули поріг POE, найочевидніше “солодке місце” для цієї технології - це обробка води цілим будинком, що охоплює не лише дезінфекцію питної води, а й захист душових кабін, змішувачів у ванній кімнаті тощо. Зараз існує цілком життєздатна альтернатива більш традиційним системам ртутних ламп, які, щоб бути повністю ефективними, зазвичай потребують постійної роботи ламп з повною потужністю, через необхідний час нагрівання ртутних ламп. Користувачі звичайних ультрафіолетових систем будуть занадто добре знайомі з «пострілом гарячої води», який відбувається після тривалого періоду відсутності потоку (наприклад, перше, що відбувається вранці). Це подразнення усувається завдяки функції миттєвого включення світлодіодних систем. П'ятирічні інтервали заміни світлодіодів на основі періодичного використання води в типовому будинку разом зі зменшеним споживанням електроенергії та відсутністю лампи, що містить ртуть, щоб утилізувати, додає привабливості світлодіодного рішення.
Комерційні одиниці
Застосовність світлодіодів до описаних вище видів POE також піддається тому, що можна описати як «легкий комерційний», де необхідні витрати води не так сильно відрізняються від тих, що зустрічаються в житлових умовах. Прикладами можуть бути невеликі громадські центри та арени, невеликі школи, невеликі офіси, пожежні зали та роздрібні магазини. Для великих об'єктів паралельно можуть бути встановлені декілька модулів POE, але найближчим часом, оскільки як розробка продукту, так і збільшений попит призводять до зниження витрат та розміру, стануть доступними системи для всього спектру комерційних застосувань.
Муніципальні підрозділи
За своєю природою муніципальні системи очищення води мають найвищі витрати з обговорюваних застосувань. Додатковим фактором є типовий «багатобар'єрний» підхід, який часто включає УФ-дезінфекцію, а також забезпечення залишків хлору. Кількість УФ-енергії, необхідна у всіх, але найменших системах є значною, і ще деякий час в ній буде панувати звичайна технологія ртутних ламп. Однак, як зазначалося вище, дослідження та розробка світлодіодної технології для застосування ультрафіолетових променів швидко прогресує, і співвідношення витрат / потужності / ефективності постійно покращується. Випробування муніципальної системи, що використовують світлодіодні технології як для дезінфекції, так і для подальшого окислення (AOP), вже розпочаті у Великобританії, і це, безумовно, ознака майбутнього.
Тенденції ринку світлодіодів UV-C
Загальний обсяг ринку POE для УФ: Для цілей цієї статті ми розглядатимемо лише житлові та легкі комерційні програми, де швидкість потоку, як правило, знаходиться в діапазоні від 5 до 15 г / хв (20 до 60 л / хв). Обсяг ринку для цього сегменту оцінюється приблизно в 0,3 млрд. Доларів щороку, що дорівнює приблизно 300 000 систем у всьому світі.
Останній ріст / COVID-19: Підвищення обізнаності кінцевих споживачів з проблемами якості води за допомогою широко розрекламованих заходів, таких як Флінт, Мічиган та інші, а також більш загальний підвищений рівень тривожності щодо здоров’я в результаті COVID-19 призводить до двозначного зростання ринок УФ-дезінфекції загалом. Це включає поверхневі та повітряні додатки, крім питної води.
Зростання ультрафіолетових світлодіодних систем на ринку: Зростаючі вимоги та потреба у стійких рішеннях щодо здоров’я та питань, пов’язаних із життям, повинні гарантувати все більш важливе місце для світлодіодних технологій UV-C в області вдосконалених методологій очищення води. Постійне вдосконалення продуктивності та зменшення витрат вже дозволяє це статися, і лише збільшить проникнення на ринок у майбутньому.
