Mikrop öldürücü veya UV-C aralığında ultraviyole ışık yayan diyotlar (UV LED'ler) kullanan su dezenfeksiyon sistemleri ilk olarak 2012 yılında ticari olarak kullanılmaya başlandı.
UV LED'lerin Tarihçesi
İlk sistemler geleneksel UV ürünlerinden daha küçüktü, ancak daha düşük akış hızları ve birkaç binlerce dolarlık bir maliyetle. O zamandan beri, UV-C LED'leri öncelikle mevcut ürünlere kolayca entegre edilebilecekleri veya retro olarak takılabilecekleri kadar küçülen sistemlere sahip kullanım noktası (POU) uygulamalarına odaklanmıştır. UV-C LED sistemlerinin tasarımı geliştikçe, tasarım, sağlamlık ve en önemlisi verimlilik ve maliyette olgunlaştılar ve sonunda giriş noktası (POE) UV dezenfeksiyon pazarındaki yerleşik ürünlere karşı rekabetçi hale geldiler.
Konvansiyonel Sistemlere Karşılaştırmalar
Özünde, UV dezenfeksiyon sistemleri iki ilkeye dayanır : UV lambasının verimliliği ve reaktör tasarımının verimliliği. Tipik olarak, geleneksel UV lambaları daha verimlidir ve UV-C LED ışık kaynaklarına kıyasla ısıdan daha fazla UV ışığı üretir. Silindirik tasarım, LED'lerin esnekliğine göre özel olarak tasarlanabilen modern UV-C LED reaktörlerinden tipik olarak daha az verimli olduğundan, geleneksel cıva lambası reaktör tasarımında tam tersi geçerlidir. Zamanla, UV-C LED'lerin UV ışık verimliliği arttı ve tasarımcılar UV-C LED reaktörlerinin verimliliğini önemli ölçüde geliştirdi. Bu gelişmeler POU uygulamaları için LED teknolojisini sağlamlaştırmış olsa da, POE pazarını da açmaya başladı. POE su arıtımı ile ilişkili daha yüksek akış hızları için UV-C LED çözümleri artık yaşlandı.
Geleneksel UV cıva lambaları ve UV-C LED'leri karşılaştırırken göz önünde bulundurulacak diğer faktörler arasında genel sistem bakım gereksinimlerinin ve sahip olma maliyetinin yönleri yer almaktadır. İlk olarak, UV-C LED'lerin benzersiz özellikleri nedeniyle, kirlenmenin meydana geldiği kuvars lamba veya manşon üzerinde değil, sistemin arkasında ısı deşarjı yönetildiği için kirlenme çok daha az endişe vericidir. "Anında açma" LED teknolojisi, LED'lere yalnızca su akarken güç sağlar, böylece kalıcı olarak çalışan cıva lambaları kullanan sistemlerde sıklıkla bulunan kirlenmeye neden olan ısı birikimini ortadan kaldırır Ayrıca, dikkatli ısı yönetimi ile UV-C LED sistemleri 10.000 saate kadar aralıklı kullanıma dayanabilir. LED'lerin anlık açık/kapalı özellikleri ve bunun sonucunda sadece gerektiğinde çalıştırılabilmesi, geleneksel cıva lambalarıyla karşılaştırıldığında lamba değiştirme aralığını büyük ölçüde azaltır. Bu özellik, akış düzenlenmiş güç talebi ile birlikte, dezenfeksiyon için gereken elektrik enerjisinin UV-C LED sistemleri için önemli ölçüde daha düşük olduğu anlamına gelir.
260 nm ila 280 nm mikrop öldürücü aralığında UV-C dalga boyu seçiminin esnekliği, cıva lambaları tarafından üretilen sabit 253,7 nm emisyona kıyasla LED'lerin bir başka ayırt edici özelliğidir. Bu, belirli uygulamalar için UV-C LED sistemlerinin daha hedefli tasarlanmasına izin verir.
Son olarak, geleneksel cıva lamba sistemlerinde olduğu gibi pahalı ve çoğu zaman oldukça güvenilmez harici sensör modüllerine ihtiyaç duymadan katı hal UV yoğunluk izlemeyi dahil etme yeteneği önemli bir bonustur ve otomatik olarak dezenfeksiyon sisteminin olması gerektiği gibi performans göstermesi ve güvenli bir şekilde dezenfekte edilmiş su sağlaması için huzur sağlar.
Çevrimiçi Olan LED'ler
UV-C LED sistemleri, bir üniversite pilot çalışması ve ABD EPA ile kooperatif araştırma ve geliştirme anlaşması (CRADA) dahil olmak üzere çeşitli vaka çalışmalarının bir parçası olmuştur. 2016 yılına kadar uzanan bu vaka çalışmaları, içilebilir su arıtımı kadar önemli bir şeyde sıklıkla istenen bir güvenilirlik ve uzun ömürlülük göstergesi sunmaktadır. U.S. EPA Ar-Ge anlaşmasının birincil amacı, gelişmiş UV-C LED dezenfeksiyon ve filtrasyon teknolojilerini içeren entegre bir su arıtma sistemi tasarlamak, imal etmek ve test etmekti. Entegre cihaz, mevcut ticari sistemlerde kullanılandan daha yüksek akış hızlarını ve daha zorlu su niteliklerini hedefledi. Bu Ar-Ge anlaşmasının sonucu, dünyanın ticari olarak kullanılabilen ilk UV-C LED POE arıtma sistemiyle sonuçlandı.
Konut POE Birimleri
UV-C LED sistemleri POE eşiğini sıkıca geçtiğine göre, teknoloji için en belirgin "tatlı nokta" sadece içme suyu dezenfeksiyonu değil, aynı zamanda duşlar, banyo muslukları ve daha fazlası için korumayı da kapsayan tüm ev suyu arıtımındadır. Artık, tamamen etkili olmak için, cıva lambalarının gerekli ısınma süresi nedeniyle lambaların her zaman tam güçte çalışması gereken daha geleneksel cıva lambası sistemlerine tamamen uygulanabilir bir alternatif vardır. Geleneksel UV sistemlerinin kullanıcıları, akış olmadan uzun süre sonra (örneğin sabah ilk iş) meydana gelen "sıcak su çekimine" çok aşina olacaktır. Bu tahriş, LED sistemlerinin "anında açık" özelliği ile ortadan kalkar. Tipik evdeki aralıklı su kullanımına dayanan beş yıllık LED değiştirme aralıkları, azaltılmış elektrik tüketimi ve bertaraf edilecek cıva içeren lamba ile birlikte LED çözeltisinin çekiciliğine katkıda bulunur.
Ticari Birimler
LED'lerin yukarıda açıklanan POE uygulamalarına uygulanabilirliği, gerekli su akış hızlarının konut ortamında bulunanlardan çok farklı olmadığı "hafif ticari" olarak tanımlanabilecek şeylere de kendini ödünç verir. Örnekler küçük toplum merkezleri ve arenalar, küçük okullar, küçük ofisler, itfaiye salonları ve perakende mağazaları olabilir. Daha büyük tesisler için, paralel olarak birden fazla POE modülü kurulabilir, ancak çok yakın gelecekte, hem ürün geliştirme hem de artan talep maliyetlerin ve ayak izinin azalmasına yol yorduğu için, tüm ticari uygulamalar için sistemler kullanılabilir hale gelecektir.
Belediye Birimleri
Doğası gereği, belediye su arıtma sistemleri tartışılan uygulamaların en yüksek akış hızlarına sahiptir. Ek bir husus, genellikle UV dezenfeksiyonunun yanı sıra bir klor kalıntısı sağlayacak tipik "çoklu bariyer" yaklaşımıdır. Toplamda gereken UV gücü miktarı, ancak en küçük sistemler önemlidir ve bir süre daha geleneksel cıva lambası teknolojisinin hakimiyeti altında olacaktır. Bununla birlikte, yukarıda belirtildiği gibi, UV-C uygulamaları için LED teknolojisinin araştırma ve geliştirme çalışmaları hızla ilerlemekte ve maliyet/güç/verimlilik oranları sürekli olarak artmaktadır. Hem dezenfeksiyon hem de gelişmiş oksidasyon (AOP) için LED teknolojisini kullanan belediye sistemi denemeleri İngiltere'de zaten başlatıldı ve kesinlikle gelecek şeylerin bir işareti.
UV-C LED Pazar Trendleri
Toplam POE UV pazar büyüklüğü: Bu makalenin amaçları doğrultusunda, yalnızca akış hızlarının genellikle 5 ila 15 gpm (20 ila 60 lpm) aralığında olduğu konut ve hafif ticari uygulamaları ele alacağız. Bu segmentin pazar büyüklüğünün yılda yaklaşık 0,3 milyar dolar olduğu tahmin edilmektedir ve bu da küresel olarak yaklaşık 300.000 sisteme eşittir.
Son büyüme / COVID-19: Flint, Michigan ve diğerleri gibi son derece halka açık etkinliklerle su kalitesi sorunlarına ilişkin son kullanıcı farkındalığının artması, COVID-19'un bir sonucu olarak daha genel olarak artan sağlık anksiyete seviyeleri ile birlikte, UV dezenfeksiyon pazarı için genel olarak çift haneli bir büyüme ile sonuçlanıyor. Buna içilebilir suya ek olarak yüzey ve hava uygulamaları da dahildir.
UV LED sistemlerinin pazarda büyümesi: Sağlık ve yaşamla ilgili konuların kalitesine yönelik sürdürülebilir çözümlere yönelik artan talepler ve ihtiyaç, gelişmiş su arıtma metodolojileri alanında UV-C LED teknolojisi için giderek daha önemli bir yeri garanti etmelidir. Performans ve maliyet azaltmadaki sürekli iyileşme zaten bunun gerçekleşmesine izin veriyor ve gelecekte sadece pazar penetrasyonunu artıracak.
