Sistemele de dezinfecție a apei care utilizează diode emițătoare de lumină ultravioletă (LED-uri UV) în gama germicidă sau UV-C au fost introduse pentru prima dată în comerț în 2012.
Istoria LED-urilor UV
Sistemele inițiale au fost mai mici decât produsele UV convenționale, dar cu debite mai mici și un cost de câteva mii de dolari. De atunci, LED-urile UV-C s-au concentrat în primul rând pe aplicațiile la punctul de utilizare (POU), sistemele fiind din ce în ce mai mici până la punctul în care pot fi integrate cu ușurință sau retro-montate în produsele existente. Pe măsură ce designul sistemelor LED UV-C s-a îmbunătățit, acestea s-au maturizat în design, robustețe și, cel mai important, eficiență și costuri, astfel încât au devenit în cele din urmă competitive pentru produsele consacrate pe piața de dezinfecție UV la punctul de intrare (POE).
Comparații cu sistemele convenționale
În esența lor, sistemele de dezinfecție UV se bazează pe două principii – eficiența lămpii UV și eficiența proiectării reactorului. De obicei, lămpile UV convenționale sunt mai eficiente, producând mai multă lumină UV decât căldură în comparație cu sursele de lumină LED UV-C. Opusul este valabil și în cazul proiectării convenționale a reactoarelor cu lămpi cu mercur, deoarece designul cilindric este de obicei mai puțin eficient decât reactoarele moderne cu LED-uri UV-C, care pot fi proiectate personalizat pe baza flexibilității LED-urilor. De-a lungul timpului, eficiența luminii UV a LED-urilor UV-C s-a îmbunătățit, iar designerii au avansat semnificativ eficiența reactoarelor LED UV-C. În timp ce aceste progrese au solidificat tehnologia LED pentru aplicațiile POU, a început, de asemenea, să deschidă piața POE. Soluțiile LED UV-C pentru debitele mai mari asociate cu tratarea apei POE au ajuns acum la vârsta majoratului.
Alți factori care trebuie luați în considerare atunci când se compară lămpile convenționale cu mercur UV și LED-urile UV-C includ aspecte ale cerințelor generale de întreținere a sistemului și ale costului de proprietate. În primul rând, datorită proprietăților unice ale LED-urilor UV-C, murdărirea este mult mai puțin o preocupare, deoarece descărcarea de căldură este gestionată în partea din spate a sistemului și nu pe lampa sau manșonul de cuarț unde are loc faultul. Tehnologia LED "Instant on" permite alimentarea LED-urilor numai atunci când apa curge, eliminând astfel acumularea de căldură care duce la murdărirea adesea găsită în sistemele care utilizează lămpi cu mercur alimentate permanent De asemenea, printr-o gestionare atentă a căldurii, sistemele LED UV-C pot dura până la 10.000 de ore de utilizare intermitentă. Proprietățile instantanee de pornire/pornire ale LED-urilor și capacitatea de a fi alimentate numai atunci când este necesar reduc drastic intervalul de înlocuire a lămpii în comparație cu lămpile convenționale cu mercur. Această caracteristică, împreună cu cererea de energie reglementată a fluxului, înseamnă că energia electrică necesară pentru dezinfecție este substanțial mai mică pentru sistemele cu LED-uri UV-C.
Flexibilitatea selecției lungimii de undă UV-C în gama germicidă de 260 nm până la 280 nm este un alt semn distinctiv al LED-urilor în comparație cu emisiile fixe de 253,7 nm produse de lămpile cu mercur. Acest lucru permite proiectarea mai orientată a sistemelor LED UV-C pentru aplicații specifice.
În cele din urmă, capacitatea de a încorpora monitorizarea intensității UV în stare solidă fără a fi nevoie de module de senzori externi scumpe și adesea destul de nesigure, așa se găsește în sistemele convenționale de lămpi cu mercur, este un bonus semnificativ și oferă automat liniștea că sistemul de dezinfecție funcționează efectiv așa ar trebui, oferind apă dezinfectată în siguranță.
LED-uri coming online
Sistemele LED UV-C au făcut parte din mai multe studii de caz, inclusiv un studiu pilot universitar și un Acord de Cooperare pentru Cercetare și Dezvoltare (CRADA) cu EPA din SUA. Aceste studii de caz, datând din 2016, oferă un indicator de fiabilitate și longevitate care este adesea dorit în ceva la fel de important ca tratarea apei potabile. Scopul principal al acordului de cercetare și dezvoltare EPA din SUA a fost proiectarea, fabricarea și testarea unui sistem integrat de tratare a apei care încorporează tehnologii avansate de dezinfecție și filtrare cu LED-uri UV-C. Dispozitivul integrat a vizat debite mai mari și calități ale apei mai dificile decât cele utilizate în sistemele comerciale disponibile în prezent. Rezultatul final al acestui acord de cercetare și dezvoltare a dus la primul sistem de tratament UV-C LED POE disponibil în comerț.
Unități rezidențiale POE
Acum, că sistemele LED UV-C au trecut ferm pragul POE, cel mai evident "loc dulce" pentru tehnologie este în tratarea apei la domiciliu, cuprinzând nu numai dezinfectarea apei potabile, ci și protecția pentru dușuri, robinete de baie și multe altele. Există acum o alternativă complet viabilă la sistemele mai tradiționale de lămpi cu mercur care, pentru a fi pe deplin eficiente, au nevoie de obicei ca lămpile să funcționeze întotdeauna la putere maximă, datorită timpului necesar de încălzire a lămpilor cu mercur. Utilizatorii sistemelor UV convenționale vor fi mult prea familiarizați cu "fotografia de apă caldă" care apare după perioade lungi de fără flux (de exemplu, primul lucru dimineața). Această iritare este eliminată de caracteristica "instant on" a sistemelor LED. Intervale de înlocuire cu LED-uri de cinci ani bazate pe utilizarea intermitentă a apei în casa tipică, împreună cu un consum redus de energie electrică și fără lampă cu conținut de mercur pentru a elimina adaugă la atractivitatea soluției cu LED-uri.
Unități comerciale
Aplicabilitatea LED-urilor la tipul de aplicații POE descrise mai sus se pretează, de asemenea, la ceea ce poate fi descris ca "comercial ușor", unde debitele de apă necesare nu sunt atât de foarte diferite de cele găsite într-un cadru rezidențial. Exemple ar putea fi mici centre comunitare și arene, școli mici, birouri mici, săli de incendiu și magazine de vânzare cu amănuntul. Pentru facilități mai mari, mai multe module POE pot fi instalate în paralel, dar în viitorul foarte apropiat, deoarece atât dezvoltarea produselor, cât și cererea crescută duc la costuri și amprente reduse, vor deveni disponibile sisteme pentru întreaga gamă de aplicații comerciale.
Unități municipale
Prin însăși natura lor, sistemele municipale de tratare a apei au cele mai mari debite ale aplicațiilor discutate. O considerație suplimentară este abordarea tipică "multi-barieră", care va încorpora adesea dezinfecția UV, precum și furnizarea unei reziduuri de clor. Cantitatea de energie UV necesară în toate, dar cele mai mici sisteme este substanțială și va fi dominată de tehnologia convențională a lămpii cu mercur de ceva timp. Cu toate acestea, după s-a menționat mai sus, cercetarea și dezvoltarea tehnologiei LED pentru aplicațiile UV-C progresează rapid, iar raportul cost/putere/eficiență se îmbunătățește continuu. Testele sistemului municipal folosind tehnologia LED atât pentru dezinfecție, cât și pentru oxidare avansată (AOP) au fost deja inițiate în Marea Britanie și este cu siguranță un semn al lucrurilor viitoare.
Tendințele pieței LED-urilor UV-C
Dimensiunea totală a pieței UV POE: În sensul acestui articol, vom lua în considerare doar aplicațiile comerciale rezidențiale și ușoare în care debitele sunt, în general, în intervalul 5 până la 15 gpm (20 până la 60 lpm). Dimensiunea pieței pentru acest segment este estimată la aproximativ 0,3 miliarde de dolari anual, ceea ce echivalează cu aproximativ 300.000 de sisteme la nivel global.
Creștere recentă /COVID-19: Creșterea gradului de conștientizare a utilizatorilor finali cu privire la problemele legate de calitatea apei prin evenimente foarte mediatizate, ar fi Flint, Michigan și altele, împreună cu niveluri mai generale sporite de anxietate pentru sănătate ca urmare a COVID-19, duce la o creștere de două cifre pentru piața de dezinfecție UV în general. Aceasta include aplicații de suprafață și aer în plus față de apa potabilă.
Creșterea sistemelor cu LED-uri UV pe piață: Cerințele tot mai mari și nevoia de soluții durabile la problemele legate de sănătate și calitatea vieții ar trebui să garanteze un loc din ce în ce mai important pentru tehnologia LED UV-C în domeniul metodologiilor îmbunătățite de tratare a apei. Îmbunătățirea continuă a performanței și reducerea costurilor permite deja acest lucru și nu vor face decât să sporească penetrarea pieței în viitor.
