A csíraölő vagy UV-C tartományú ultraibolya fénykibocsátó diódákat (UV LED-eket) alkalmazó vízfertőtlenítő rendszereket először még 2012-ben vezették be kereskedelmi forgalomba.
Az UV LED-ek története
A kezdeti rendszerek kisebbek voltak, mint a hagyományos UV-termékek, de alacsonyabb áramlási sebességgel és több ezer dolláros költséggel. Azóta az UV-C LED-ek elsősorban a felhasználási pontok (POU) alkalmazására összpontosítanak, a rendszerek egyre kisebbek és kisebbek ahhoz a ponthoz, ahol könnyen integrálhatók vagy visszahelyezhetők a meglévő termékekbe. Az UV-C LED rendszerek tervezésének javulásával érlelődtek a tervezés, a robusztusság, és ami a legfontosabb, a hatékonyság és a költség tekintetében, és így végül versenyképessé váltak a belépési pont (POE) UV fertőtlenítési piacának bevett termékei számára.
Összehasonlítás a hagyományos rendszerekkel
Az UV fertőtlenítő rendszerek lényegükben két alapelvre épülnek: az UV lámpa hatékonyságára és a reaktor tervezésének hatékonyságára. Jellemzően a hagyományos UV-lámpák hatékonyabbak, több UV-fényt termelnek, mint hő, összehasonlítva az UV-C LED-fényforrásokkal. Az ellenkezője igaz a hagyományos higanylámpa-reaktorok kialakításával, mivel a hengeres kialakítás általában kevésbé hatékony, mint a modern UV-C LED reaktorok, amelyek egyedi tervezésűek lehetnek a LED-ek rugalmassága alapján. Az idő múlásával az UV-C LED-ek UV-fény-hatékonysága javult, és a tervezők jelentősen továbbfejlesztették az UV-C LED-reaktorok hatékonyságát. Noha ezek az előrelépések megszilárdították a POU alkalmazások LED-technológiáját, a POE piac megnyitását is megkezdte. A POE vízkezelésével járó nagyobb áramlási sebességű UV-LED megoldások már megnőttek.
A hagyományos UV higanylámpák és az UV-C LED-ek összehasonlításakor figyelembe veendő egyéb tényezők magukban foglalják a rendszer általános karbantartási követelményeinek és a használati költségeknek a szempontjait. Először is, az UV-C LED-ek egyedi tulajdonságai miatt a szennyeződés sokkal kevésbé aggasztó, mivel a hőleadást a rendszer hátsó részén kezelik, és nem a kvarclámpán vagy a hüvelyen, ahol a szennyeződés előfordul. Az „azonnali bekapcsolás” LED technológia lehetővé teszi a LED-ek áramellátását csak akkor, ha víz folyik, ezáltal kiküszöböli a hő felhalmozódását, amely a tartósan működő higanylámpákat használó rendszerekben gyakran előforduló szennyeződéseket is okozza akár 10 000 óra szakaszos használat is eltarthat. A LED-ek azonnali be- / kikapcsolási tulajdonságai és ebből következően csak szükség esetén táplálható képesség drasztikusan csökkenti a lámpa cseréjének intervallumát a hagyományos higanylámpákhoz képest. Ez a tulajdonság az áramlás által szabályozott teljesítményigénnyel együtt azt jelenti, hogy a fertőtlenítéshez szükséges elektromos energia lényegesen alacsonyabb az UV-C LED rendszereknél.
Az UV-C hullámhossz-választás rugalmassága a 260 nm-től 280 nm-ig terjedő csíraölő tartományban a LED-ek másik jellemzője a higanylámpák által előállított fix 253,7 nm-es emisszióhoz képest. Ez lehetővé teszi az UV-C LED rendszerek célzottabb tervezését speciális alkalmazásokhoz.
Végül, a szilárdtest-UV-intenzitás monitorozás beépítésének képessége a hagyományos higanylámpa-rendszereknél tapasztalt drága és gyakran meglehetősen megbízhatatlan külső érzékelőmodulok igénye nélkül jelentős bónuszt jelent és automatikusan nyugalmat biztosít, hogy a fertőtlenítő rendszer valóban biztonságosan fertőtlenített vizet kell biztosítani.
LED-ek online
Az UV-C LED rendszerek számos esettanulmány részét képezték, ideértve az egyetemi kísérleti tanulmányt, valamint az USA EPA-val kötött együttműködési kutatási és fejlesztési megállapodást (CRADA). Ezek a 2016-ig visszanyúló esettanulmányok megbízhatósági és hosszú élettartam-mutatót kínálnak, amelyet gyakran kívánnak oly fontos dologban, mint az ivóvízkezelés. Az amerikai EPA R& D megállapodásának elsődleges célja egy integrált vízkezelő rendszer megtervezése, gyártása és tesztelése volt, amely fejlett UV-C LED fertőtlenítési és szűrési technológiákat tartalmaz. Az integrált eszköz nagyobb áramlási sebességeket és nagyobb vízminőséget célzott meg, mint a jelenleg rendelkezésre álló kereskedelmi rendszerek. Ennek az R& D megállapodásnak a végeredménye a világ első kereskedelmi forgalomban kapható UV-C LED POE kezelési rendszerét eredményezte.
Lakossági POE egységek
Most, hogy az UV-C LED rendszerek határozottan túllépték a POE küszöböt, a technológia legkézenfekvőbb „édes pontja” az egész otthoni vízkezelés, amely nemcsak az ivóvíz fertőtlenítését, hanem a zuhanyok, a fürdőszobai csaptelepek és egyebek védelmét is magában foglalja. Most egy teljesen életképes alternatíva létezik a hagyományosabb higanylámpa-rendszerek számára, amelyek teljes hatékonyságukhoz általában a lámpáknak mindig teljes teljesítményen kell működniük, a higanylámpák szükséges felmelegedési ideje miatt. A hagyományos UV-rendszerek felhasználói túlságosan is ismerik a „melegvíz-felvételt”, amely hosszabb ideig tartó áramlás nélkül következik be (pl. Reggel első dolog). Ezt az irritációt kiküszöböli a LED-rendszerek „azonnali bekapcsolása” funkciója. Ötéves LED-csereintervallumok, amelyek a tipikus otthon időszakos vízhasználatán alapulnak, csökkentett elektromos fogyasztással és higanytartalmú lámpa nélkül, növeli a LED-es megoldás vonzerejét.
Kereskedelmi egységek
A LED-ek alkalmazhatósága a fent leírt POE-alkalmazásokra szintén „könnyű kereskedelmi” -nek nevezhető, ahol az előírt vízáramlás nem annyira különbözik a lakossági környezetben meglévőtől. Ilyenek lehetnek például a kis közösségi központok és arénák, kis iskolák, kis irodák, tűzoltók és kiskereskedelmi üzletek. Nagyobb létesítmények esetében több POE modul telepíthető párhuzamosan, de a közeljövőben, mivel mind a termékfejlesztés, mind a megnövekedett kereslet csökkenti a költségeket és a lábnyomot, elérhetővé válnak a kereskedelmi alkalmazások teljes skálájához tartozó rendszerek.
Városi egységek
Jellegüknél fogva a települési vízkezelő rendszerek rendelkeznek a szóban forgó alkalmazások legnagyobb áramlási sebességével. További szempont a tipikus „többsoros” megközelítés, amely gyakran magában foglalja az UV-fertőtlenítést, valamint a klórmaradék biztosítását. Az összes szükséges UV-energia mennyisége, de a legkisebb rendszerek jelentősek, és még egy ideig a hagyományos higanylámpa-technológia uralja majd. Azonban, amint azt fentebb megjegyeztük, az UV-C alkalmazásokhoz szükséges LED-technológia kutatása és fejlesztése gyorsan halad, és a költség / teljesítmény / hatékonyság arány folyamatosan javul. Az Egyesült Királyságban már megkezdték az önkormányzati rendszerek kipróbálását, amelyek LED technológiát alkalmaztak fertőtlenítésre és fejlett oxidációra (AOP).
UV-C LED piaci trendek
A POE ultraibolya piacának teljes mérete: E cikk alkalmazásában csak azokat a lakossági és könnyű kereskedelmi alkalmazásokat vesszük figyelembe, ahol az áramlási sebesség általában 5-15 gpm (20-60 lpm) tartományban van. Ennek a szegmensnek a piaci méretét évente körülbelül 0,3 milliárd dollárra becsülik, ami globálisan körülbelül 300 000 rendszernek felel meg.
Legutóbbi növekedés / COVID-19: A végfelhasználók tudatosságának növelése a vízminőséggel kapcsolatos kérdésekről olyan nagy népszerűségnek örvendő események révén, mint Flint, Michigan és mások, valamint a COVID-19 eredményeként általánosságban megnövekedett egészségügyi szorongás szintje kétszámjegyű növekedést eredményez a az UV-fertőtlenítő piac általában. Ez magában foglalja az ivóvíz mellett a felszíni és a levegő alkalmazását is.
Az UV LED-rendszerek növekedése a piacon: Az egészségre és az életminőséggel kapcsolatos kérdések fenntartható megoldása iránti növekvő igényeknek és igényeknek garantálniuk kell az UV-C LED-technológia egyre fontosabb helyét a továbbfejlesztett vízkezelési módszerek területén. A teljesítmény folyamatos javulása és a költségcsökkentés már ezt lehetővé teszi, és a jövőben csak növeli a piaci penetrációt.
