Vanddesinficeringssystemer, der anvender ultraviolet lysdioder (UV-lysdioder) i germicidal- eller UV-C-serien, blev først introduceret kommercielt tilbage i 2012.
Historie UV LYSDIODER
De oprindelige systemer var mindre end konventionelle UV-produkter, men med lavere flowrates og en pris på flere tusinde dollars. Siden da har UV-C LED'er primært fokuseret på anvendelsespunktsapplikationer (POU), hvor systemer bliver mindre og mindre til det punkt, hvor de let kan integreres eller eftermonteres i eksisterende produkter. Efterhånden som designet af UV-C LED-systemer forbedres, modnede de i design, robusthed og vigtigst af alt effektivitet og omkostninger og er derfor endelig blevet konkurrencedygtige over for etablerede produkter på markedet for UV-desinfektion på indgangsstedet (POE).
Sammenligninger med konventionelle systemer
Kernen i UV-desinfektionssystemerne er baseret på to principper : UV-lampens effektivitet og reaktordesignets effektivitet. Typisk er konventionelle UV-lamper mere effektive og producerer mere UV-lys end varme sammenlignet med UV-C LED-lyskilder. Det modsatte er tilfældet med konventionelle kviksølvlampe reaktor design, som den cylindriske design er typisk mindre effektiv end moderne UV-C LED-reaktorer, som kan specialdesignes baseret på fleksibiliteten i lysdioder. Over tid er UV-lyseffektiviteten af UV-C LED'er forbedret, og designere har betydeligt avanceret effektiviteten af UV-C LED-reaktorer. Mens disse fremskridt har størknet LED-teknologi til POU-applikationer, er det også begyndt at åbne POE-markedet. UV-C LED-løsninger til de højere strømningshastigheder, der er forbundet med POE-vandbehandling, er nu blevet ældre.
Andre faktorer, der skal tages i betragtning ved sammenligning af konventionelle UV-kviksølvlamper og UV-C-lysdioder, omfatter aspekter af de overordnede krav til systemvedligeholdelse og ejeromkostninger. For det første, på grund af de unikke egenskaber uv-C lysdioder, begroning er langt mindre af en bekymring som varmeudladning forvaltes på bagsiden af systemet og ikke på kvarts lampe eller ærme, hvor begroning opstår. "Instant on" LED-teknologi giver mulighed for at drive lysdioder kun, når vandet flyder, og dermed fjerne den varmeopbygning, der resulterer i begroning ofte findes i systemer ved hjælp af permanent drevne kviksølv lamper Også ved omhyggelig varmestyring, UV-C LED-systemer kan vare op til 10.000 timers periodisk brug. Led'ernes øjeblikkelige til/fra-egenskaber og den deraf følgende evne til kun at blive tændt, når det er nødvendigt, reducerer lampeudskiftningsintervallet drastisk sammenlignet med konventionelle kviksølvlamper. Denne funktion sammen med flowreguleret strømbehov betyder, at den elektriske energi, der er nødvendig for desinfektion, er væsentligt lavere for UV-C LED-systemer.
Fleksibiliteten i UV-C bølgelængdevalget i 260 nm til 280 nm kimholdigt område er et andet kendetegn ved lysdioder sammenlignet med den faste 253,7 nm emission produceret af kviksølvlamper. Dette giver mulighed for mere målrettet design af UV-C LED-systemer til specifikke applikationer.
Endelig er evnen til at inkorporere solid state UV-intensitetsovervågning uden behov for dyre og ofte ret upålidelige eksterne sensormoduler, som findes med konventionelle kviksølvlampesystemer, en betydelig bonus og giver automatisk ro i sindet, at desinfektionssystemet faktisk fungerer som det skal, hvilket giver sikkert desinficeret vand.
LED'er kommer online
UV-C LED-systemer har været en del af flere casestudier, herunder en universitetspilotundersøgelse og en cooperative research and development agreement (CRADA) med U.S. EPA. Disse casestudier, der går tilbage til 2016, tilbyder en pålideligheds- og levetidsindikator, der ofte ønskes i noget så vigtigt som drikkevandsbehandling. Det primære mål med den amerikanske EPA R &D-aftale var at designe, fremstille og teste et integreret vandbehandlingssystem, der indeholder avancerede UV-C LED-desinfektions- og filtreringsteknologier. Den integrerede enhed var målrettet mod højere strømningshastigheder og mere udfordrende vandkvaliteter end i de nuværende kommercielle systemer. Slutresultatet af denne F&U-aftale resulterede i verdens første kommercielt tilgængelige UV-C LED POE-behandlingssystem.
Poe-enheder til beboelse
Nu, UV-C LED-systemer har fast krydset POE tærsklen, den mest oplagte "sweet spot" for teknologien er i hele hjemmet vandbehandling, der omfatter ikke kun drikkevand desinfektion, men også beskyttelse af brusere, badeværelse vandhaner og meget mere. Der er nu et helt levedygtigt alternativ til de mere traditionelle kviksølvlampesystemer, som for at være fuldt effektive typisk har brug for, at lamperne altid kører ved fuld effekt på grund af den krævede opvarmningstid for kviksølvlamper. Brugere af konventionelle UV-systemer vil være alt for bekendt med "varmt vand skud", der opstår efter længere perioder uden flow (f.eks første ting om morgenen). Denne irritation elimineres af "instant on"-funktionen i LED-systemer. Femårige LED-udskiftningsintervaller baseret på det intermitterende vandforbrug i det typiske hjem sammen med reduceret elforbrug og ingen kviksølvholdige lamper til bortskaffelse øger LED-opløsningens tiltrækningskraft.
Kommercielle enheder
Anvendeligheden af lysdioder på den slags POE applikationer, der er beskrevet ovenfor også egner sig til, hvad der kan beskrives som "lys kommercielle", hvor de krævede vandgennemstrømning satser er ikke så meget forskellig fra dem, der findes i en bolig indstilling. Eksempler kunne være små samfundscentre og arenaer, små skoler, små kontorer, brandhaller og detailbutikker. Til større faciliteter kan flere POE-moduler installeres parallelt, men i den nærmeste fremtid, da både produktudvikling og øget efterspørgsel fører til reducerede omkostninger og fodaftryk, vil systemer til hele spektret af kommercielle applikationer blive tilgængelige.
Kommunale enheder
Kommunale vandbehandlingssystemer har i sagens natur de højeste strømningshastigheder af de ansøgninger, der drøftes. En yderligere overvejelse er den typiske "multi-barriere" tilgang, som ofte vil omfatte UV-desinfektion samt levering af en klor resterende. Mængden af UV-strøm, der kræves i alle, men de mindste systemer er betydelige og vil blive domineret af konventionelle kviksølv lampe teknologi i nogen tid endnu. Som nævnt ovenfor skrider forskning og udvikling af LED-teknologi til UV-C-applikationer imidlertid hurtigt frem, og omkostnings-/effekt-/effektivitetsgraden forbedres løbende. Kommunale systemforsøg ved hjælp af LED-teknologi til både desinfektion og avanceret oxidation (AOP) er allerede blevet indledt i Storbritannien og er helt sikkert et tegn på kommende ting.
UV-C LED markedstendenser
Samlet POE UV-markedsstørrelse: I forbindelse med denne artikel vil vi kun overveje bolig- og lette kommercielle applikationer, hvor strømningshastighederne generelt er i intervallet 5 til 15 gpm (20 til 60 lpm). Markedsstørrelsen for dette segment anslås til omkring $ 0.3 milliarder årligt, hvilket svarer til omkring 300.000 systemer globalt.
Nylig vækst /COVID-19: Øget slutbrugerbevidsthed om vandkvalitetsproblemer gennem meget omtalte begivenheder som Flint, Michigan og andre sammen med mere generelle forhøjede sundhedsangstniveauer som følge af COVID-19 resulterer i en tocifret vækst for UV-desinfektionsmarkedet generelt. Dette omfatter overflade- og luftapplikationer ud over drikkevand.
Vækst i UV LED-systemer på markedet: De stigende krav og behovet for bæredygtige løsninger på sundheds- og livskvalitetsrelaterede spørgsmål bør sikre en stadig vigtigere plads til UV-C LED-teknologi inden for forbedrede vandbehandlingsmetoder. En løbende forbedring af resultaterne og omkostningsreduktionen gør det allerede muligt at gøre dette og vil kun øge markedsindtrængningen i fremtiden.
