В большинстве ультрафиолетовых (УФ) систем, применяемых для дезинфекции воды при потоке до 40 галлонов в минуту (gpm, галл/мин.) или 151,2 литра в минуту, используются УФ лампы низкого давления.
Это могут быть лампы низкого давления обычной мощности, которые работают при величине тока 450-500 милиампер (ма), и лампы низкого давления высокой мощности, которые работают при величине тока 800-1200 ма.
Лампы содержат незначительное количество ртути, которая испаряется при прохождении тока по лампе, и те производят УФ излучение с бактерицидной длиной волны (254 миллимикрона (нанометра)). Однако, мощность (или количество произведенного) УФ излучения пропорционально температуре "холодного пятна", которое является самым прохладным участком на поверхности лампы.
Для достижения максимальной интенсивности УФ излучения с длиной волны 254 нанометров необходимо, чтобы температура этого холодного пятна была 420 C или 1080 F.
Критическое влияние температуры
Производительность ламп низкого давления и ламп низкого давления высокой мощности зависит от температуры воздуха, окружающего лампу. Производительность ламп, которые помещены в погруженный в воду кварцевый рукав, будет меняться в зависимости от температуры воды, т.к. вода оказывает прямое влияние на воздух, окружающий лампу.
Некоторые производители УФ оборудования проектируют свои системы, ограждая лампы ультрафиолетовой прозрачной кварцевой трубкой, чтобы температура окружающего воздуха в области холодного пятна была близка к 420 C. Производители используют воду для охлаждения ламп, чтобы они не перегревали холодное пятно.
Воздушное пространство между внутренней стенкой кварцевой трубы и лампы, так же как и толщина кварцевой трубы, определяют температуру лампы для любой данной температуры воды. Эл. ток лампы и расположение электродов внутри лампы также играют важную роль в производительности УФ.
Однако, если физические и электрические свойства этой конструкции будут постоянны, то любое изменение температуры воды за пределами кварцевой трубки будет существенным образом сказываться на холодном пятне и, как результат – снижать эффективность УФ лампы.
'Холодное пятно' и условия отсутствия потока
Холодная вода может понизить температуру холодного пятна так, что УФ мощность может понизиться до 50% ниже ее максимума. Горячая вода вокруг кварцевого рукава также может понизить УФ мощность на 50%.
Возможно, вы подумали, что в норме горячая вода не должна течь через ультрафиолетовую систему; однако, когда нет никакого потока воды, тепло от ультрафиолетовой лампы нагреет окружающую воду, таким образом поднимая температуру вокруг лампы; это в свою очередь понижает продуктивность ультрафиолетовой лампы.
Это - проблема, поскольку стоит воде начать течь снова, возникает значительная задержка по времени, прежде чем: более прохладная вода послужит проводником через кварцевую трубу и воздух, холодное пятно вернется к своей оптимальной температуре, а лампа восстановит свою самую максимальную производительность.
В течение времени, которое требуется для восстановления оптимальной производительности ультрафиолетовой лампы, возможно, дозы ультрафиолета не будет достаточно для того, чтобы обезвредить болезнетворные микроорганизмы.
Потенциальная Ловушка
Для УФ систем, в состав которых входят УФ датчик и автоматический клапан отключения, перегрев лампы при отсутствии потока воды может быть даже больший.
Если датчик, установленный в стенке УФ камеры, улавливает существенное снижение УФ производительности из-за высокой температуры воды, то он сигнализирует соленоидному клапану, чтобы перекрыть водный поток. Результатом этого является ситуация Ловушки: Клапан не может открыться, чтобы охладить лампу, потому что он закрыт из-за низкого уровня УФ, вызванного перегревом ввиду отсутствия потока.
В лучшем случае, без соленоидного клапана, это условие приводит к сигналу тревоги "низкий уровень УФ".
Холодное пятно воздушного охлаждения. В системе другого типа (см. приведенные иллюстрации), обычная конструкция УФ реакторов полностью изменена: УФ лампы установлены на открытом воздухе вместо того, чтобы быть внутри кварцевой трубы. Вода, подлежащая очистке, проходит вдоль внутренней прозрачной части УФ лампы.
В этом методе температура воды оказывает небольшое воздействие на температуру лампы, поскольку лампа открыта для доступа воздуха, и холодное пятно охлаждается струёй воздуха в противоположность методу охлаждения водой, используемому в обычных конструкциях.
Следует отметить, что этот тип системы может зависеть от температуры, так как холодное пятно подвергается холодному или горячему воздействию окружающей среды помещения. Однако с надлежащей конструкцией оправы и корпуса лампы возможно поддерживать 420 C холодного пятна при широком диапазоне температуры окружающего воздуха от 10 C до 400 C.
Значение температуры
Улучшение этой конструкции включает вентилятор, которым управляет температурный датчик, расположенный около холодного пятна лампы, и УФ датчик, нацеленный на поверхность лампы. Вместе эти два датчика управляют температурой холодного пятна посредством микропроцессора, чтобы точно поддерживать максимальную интенсивность УФ излучения, независимо от изменения температуры окружающего воздуха.
Конструкция системы разработана таким образом, чтобы холодное пятно лампы имело температуру 420 C, даже когда температура воздуха в помещении или температура воды близки к замерзанию. В этом случае продуктивность лампы составит 100%.
Когда температура окружающего пространства поднимается выше температуры холодного пятна, вентилятор начинает вращаться до тех пор, пока температура холодного пятна не достигнет 400 C. Затем вентилятор останавливается, и производительность лампы составляет 100%.
Когда температура окружающего пространства поднимается, вентилятор вращается чаще до тех пор, пока температура в помещении не достигнет 400 C. Затем вентилятор продолжает работать максимально и производительность лампы по-прежнему составляет 100%.
Таким образом, УФ лампа будет постоянно сохранять максимальную производительность в соответствии со своей конструкцией, независимо от температуры окружающего пространства или температуры воды внутри кварцевой трубы.
И диапазон температуры воды, и температура окружающего воздуха - важные обстоятельства при точном определении УФ системы, которая обеспечит безопасные уровни патогенной дезактивации и исключит возможность ложной аварийной сигнализации.