מערכות חיטוי מים בהן נעשה שימוש בדיודות פולטות אור אולטרה סגול (נוריות UV) בתחום החיידקים, או UV-C הוצגו לראשונה באופן מסחרי בשנת 2012.
היסטוריה של נוריות UV
המערכות הראשוניות היו קטנות יותר ממוצרי UV קונבנציונליים, אך עם קצב זרימה נמוך יותר ועלות של כמה אלפי דולרים. מאז, נוריות ה- UV-C התמקדו בעיקר ביישומי נקודת שימוש (POU) עם מערכות שהולכות וקטנות יותר עד לנקודה בהן ניתן לשלב אותן בקלות או להשתלב במוצרים קיימים. ככל שעיצוב מערכות ה- UV-C LED השתפר, הן הבשילו בתכנון, בחוסן והכי חשוב, ביעילות ובעלות, וכך הפכו סוף סוף לתחרותיות למוצרים מבוססים בשוק חיטוי UV (POE).
השוואות למערכות קונבנציונליות
בבסיסן, מערכות חיטוי UV מבוססות על שני עקרונות - יעילות מנורת ה- UV ויעילות תכנון הכור. בדרך כלל, מנורות UV קונבנציונליות יעילות יותר, ומפיקות יותר אור UV מאשר חום בהשוואה למקורות אור LED מסוג UV-C. ההפך הוא הנכון עם תכנון כור מנורת כספית קונבנציונאלי, מכיוון שהתכנון הגלילי הוא בדרך כלל פחות יעיל מכורי UV-C מודרניים המודרניים אשר ניתן לעצב בהתאמה אישית על בסיס הגמישות של נוריות הנוריות. עם הזמן היעילות של אור ה- UV של נוריות ה- UV-C השתפרה והמעצבים קידמו משמעותית את היעילות של כורי ה- UV-C. למרות שהתקדמות זו מגבירה טכנולוגיית LED ליישומי POU, היא החלה לפתוח את שוק ה- POE. פתרונות ה- UV-C לפתרונות העומס הגבוהים יותר הקשורים לטיפול במים POE הגיעו כבר לגילם.
גורמים נוספים שיש לקחת בחשבון כאשר משווים מנורות כספית UV קונבנציונאליות ונוריות UV-C כוללות היבטים של דרישות תחזוקת המערכת הכוללות ועלות הבעלות. ראשית, בשל המאפיינים הייחודיים של נוריות ה- UV-C, עכירות מהווה הרבה פחות דאגה מכיוון שפריקת החום מנוהלת בחלקה האחורי של המערכת ולא על מנורת קוורץ או שרוול שבהם מתרחשת עכירות. טכנולוגיית LED "מיידית דולקת" מאפשרת להפעיל את נוריות הלדים רק כאשר מים זורמים, ובכך לבטל את הצטברות החום המביאה לעקירות שנמצאת לעיתים קרובות במערכות המשתמשות במנורות כספית המופעלות באופן קבוע. בנוסף, על ידי ניהול חום זהיר, מערכות LED מסוג UV-C יכול להימשך עד 10,000 שעות של שימוש לסירוגין. תכונות ההדלקה / ההפעלה המיידיות של נוריות הנורה וכתוצאה מכך להיות מופעלות רק בעת הצורך מפחיתה באופן דרסטי את מרווח החלפת המנורה בהשוואה למנורות כספית קונבנציונליות. תכונה זו יחד עם דרישת הספק מווסתת זרימה פירושה שהאנרגיה החשמלית הדרושה לחיטוי נמוכה משמעותית עבור מערכות UV-C LED.
הגמישות של בחירת אורכי גל UV-C בטווח של 260 ננומטר עד 280 ננומטר קוטל חיידקים היא סימן היכר נוסף של נוריות LED בהשוואה לפליטת 253.7 ננומטר קבועה המיוצרת על ידי מנורות כספית. זה מאפשר תכנון ממוקד יותר של מערכות UV-C LED ליישומים ספציפיים.
לבסוף, היכולת לשלב ניטור עוצמת UV של מצב מוצק ללא צורך במודולי חיישנים חיצוניים יקרים ולעיתים לא אמינים למדי, כפי שנמצאו במערכות מנורות כספית קונבנציונליות, היא בונוס משמעותי ומספקת שקט אוטומטי שמערכת החיטוי אכן מתפקדת כ הוא אמור לספק מים מחוטאים בבטחה.
נוריות LED מקוונות
מערכות UV-C LED היו חלק ממספר מקרים, כולל מחקר פיילוט באוניברסיטה, והסכם מחקר ופיתוח שיתופי (CRADA) עם ה- EPA האמריקני. מחקרי מקרה אלה, החל משנת 2016, מציעים אינדיקטור אמינות ואריכות ימים, שלעתים קרובות מבוקש במשהו חשוב כמו טיפול במים שתויים. המטרה העיקרית של הסכם המגבר האמריקאי EPA R&הייתה לתכנן, לפברק ולבדוק מערכת לטיפול במים משולבת המשלבת טכנולוגיות חיטוי וסינון LED מתקדמות מסוג UV-C. המכשיר המשולב כיוון לקצב זרימה גבוה יותר ולאיכויות מים מאתגרות יותר מאשר בשימוש במערכות מסחריות הקיימות כיום. התוצאה הסופית של הסכם מגבר R&זה הביאה למערכת הטיפול הראשונה בעולם ב- UV-C LED POE.
יחידות POE למגורים
כעת, כאשר מערכות ה- UV-C LED חצו היטב את סף ה- POE, ה"נקודה המתוקה "הברורה ביותר לטכנולוגיה היא טיפול במים ביתיים שלמים, המקיף לא רק חיטוי מים, אלא גם הגנה למקלחות, ברזי אמבטיה ועוד. כיום יש אלטרנטיבה בת קיימא לחלוטין למערכות מנורות הכספית המסורתיות יותר, שכדי להיות יעילות באופן מלא, בדרך כלל נדרשות שהמנורות יפעלו תמיד במלוא העוצמה, בגלל זמן החימום הנדרש של מנורות כספית. משתמשים במערכות UV קונבנציונליות יכירו את "זריקת המים החמים" המתרחשת לאחר תקופות ממושכות ללא זרימה (למשל, דבר ראשון בבוקר). גירוי זה מתבטל באמצעות תכונת ה"הפעלה מיידית "של מערכות LED. מרווחי החלפת לדים למשך חמש שנים המבוססים על השימוש במים לסירוגין בבית האופייני יחד עם צריכת חשמל מופחתת וללא מנורה המכילה כספית להיפטר תורמת לאטרקטיביות של פתרון ה- LED.
יחידות מסחריות
תחולתן של נוריות LED לסוג יישומי ה- POE שתוארו לעיל, מתאימה גם למה שניתן לתאר כ"מסחרי קל ", כאשר קצב זרימת המים הנדרש אינו שונה כל כך מאלה שנמצאים בסביבה מגורים. דוגמאות לכך יכולות להיות מרכזים קהילתיים וזירות, בתי ספר קטנים, משרדים קטנים, אולמות כיבוי אש וחנויות קמעונאיות. עבור מתקנים גדולים יותר, ניתן להתקין מספר מודולי POE במקביל, אך בעתיד הקרוב מאוד, מכיוון שגם פיתוח מוצרים וגם ביקוש מוגבר מובילים להפחתת עלויות וטביעת רגל, מערכות לכל מגוון היישומים המסחריים יהיו זמינות.
יחידות עירוניות
מעצם טבעם, מערכת הטיפול במים העירונית מציגה את קצב הזרימה הגבוה ביותר של היישומים הנדונים. שיקול נוסף הוא הגישה האופיינית ל"רב-מחסום ", שלעתים קרובות תשלב חיטוי UV וכן מתן שאריות כלור. כמות כוח ה- UV הנדרשת בסך הכל, אך המערכות הקטנות ביותר הינן משמעותיות ותישלט על ידי טכנולוגיית מנורות הכספית המקובלת מזה זמן מה. עם זאת, כפי שצוין לעיל, מחקר ופיתוח של טכנולוגיית LED ליישומי UV-C מתקדמים במהירות ויחסי עלות / הספק / יעילות משתפרים ללא הרף. ניסויי מערכת עירוניים המשתמשים בטכנולוגיית LED הן לחיטוי והן לחמצון מתקדם (AOP) כבר החלו בבריטניה והם בוודאי סימן לבאות.
מגמות שוק LED LED UV
סה"כ גודל שוק ה- POE UV: למטרות מאמר זה נבחן רק יישומים מסחריים למגורים וקלים שבהם קצב הזרימה הוא בדרך כלל בין 5 ל -15 סל"ד (20 עד 60 ליטרים לדקה). גודל השוק של פלח זה נאמד בכ 0.3- מיליארד דולר בשנה, שמשווה לכ -300,000 מערכות ברחבי העולם.
צמיחה אחרונה / COVID-19: הגדלת המודעות של משתמשי הקצה לבעיות באיכות מים באמצעות אירועים מתוקשרים כמו פלינט, מישיגן ואחרים יחד עם רמות חרדה בריאותיות כלליות מוגברות יותר כתוצאה מ- COVID-19 מביאה לגידול דו ספרתי שוק חיטוי UV בדרך כלל. זה כולל יישומי שטח ואוויר בנוסף למים לשתייה.
צמיחה של מערכות LED מסוג UV בשוק: הדרישות הגוברות והצורך בפתרונות קיימא לבריאות ואיכות נושאים הקשורים לחיים אמורים להבטיח מקום חשוב יותר ויותר לטכנולוגיית UV-C LED בתחום המתודולוגיות המשופרות לטיפול במים. שיפור מתמיד בביצועים והוזלת עלויות כבר מאפשר לזה לקרות ורק יגביר את חדירת השוק בעתיד.
