Cách xác định yêu cầu về bức xạ UV-C cho các ứng dụng khử trùng

Với sự phát triển nhanh chóng của đèn LED UV-C trong các ứng dụng diệt khuẩn và khử trùng, nhu cầu định lượng và xác định xem một loại đèn hoặc thiết bị UV-C cụ thể có hoàn thành được các mục tiêu khử trùng hay không ngày càng tăng. Không giống như các sản phẩm chiếu sáng thông thường mà chúng tôi có thể xác nhận bằng trực quan xem nó có “đủ sáng hay không”, UV-C không thể nhìn thấy bằng mắt thường và điều này có thể khiến nó trở nên đặc biệt khó khăn từ góc độ đo lường. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu các nguyên tắc và phương pháp đo cơ bản, sau đó xem qua một số ví dụ giúp thực hiện các bước cần thiết trong việc xác định yêu cầu về bức xạ cho một cách bố trí cụ thể.

Liều lượng = Lượng tia cực tím + Thời gian

Khi thiết kế khử trùng bằng UV-C, chúng ta cần bắt đầu với liều lượng UV-C , vì mục tiêu cuối cùng là đạt được liều lượng UV-C nhất định cần thiết để vô hiệu hóa mầm bệnh. Nhưng trước tiên, liều lượng chính xác là gì và nó được đo lường như thế nào?

Liều lượng UV-C, còn được gọi là liều lượng tiếp xúc hoặc mức độ lưu loát, là một cách để đo tổng năng lượng UV-C đã tỏa ra trên một bề mặt cụ thể. Đây là yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế hệ thống UV-C, bởi vì liều lượng UV-C là yếu tố chính quyết định liệu chúng ta có đạt được thành công việc vô hiệu hóa mầm bệnh hay không.

Liều lượng được xác định không chỉ bởi cường độ tia UV-C chiếu trên bề mặt mà còn cả thời gian bề mặt đó tiếp xúc với bức xạ UV-C. Nói cách khác, tất cả đều như nhau, một đèn UV-C có cường độ bằng một nửa có thể đạt được liều lượng UV-C tương đương nếu nó được sử dụng trong khoảng thời gian gấp đôi.

Cường độ của tia UV-C chiếu lên một bề mặt được gọi là độ chiếu xạ và được đo bằng W/m2 (hoặc một số biến thể của công suất trên diện tích bề mặt). Thời gian phơi sáng được đo bằng giây.

Dạng đơn giản của công thức được hiển thị bên dưới:

Liều lượng phơi nhiễm (J/m2) = Bức xạ UV (W/m2) x Thời gian (giây)
Chúng ta cũng có thể xác minh điều này bằng cách thấy rằng các đơn vị ở đây phù hợp (1 Joule = 1 Watt) -thứ hai).

Chính xác thì bức xạ UV-C là gì?

Thành phần khó nhất và có lẽ là quan trọng nhất trong phương trình này là giá trị bức xạ. Bức xạ là thước đo lượng năng lượng rơi trên một bề mặt cụ thể. Sự bức xạ có thể bị ảnh hưởng bởi ba yếu tố chính: (1) cường độ đèn UV, (2) khoảng cách từ đèn và (3) góc so với đèn. Có thể hữu ích khi nghĩ về hoạt động của bóng đèn thông thường – chẳng hạn, một bóng đèn rất sáng được đặt ở xa và có góc cạnh so với bề mặt sẽ không cung cấp đủ ánh sáng trên mặt bàn.

Thận trọng: Đừng nhầm lẫn giữa watt bức xạ với watt điện! Mặc dù có thể hấp dẫn nhưng việc chỉ dựa vào định mức điện của đèn UV là chưa đủ vì hai lý do. Đầu tiên, công suất định mức của đèn điện đề cập đến lượng năng lượng điện mà nó tiêu thụ. Điều này khác với lượng năng lượng tia cực tím mà nó tạo ra (“công suất đo bức xạ”). Ví dụ, một đèn UV 20 watt chỉ có thể tạo ra 2 watt năng lượng UV-C thực tế (tức là nó có giá trị hiệu suất là 10%). Thứ hai, ngay cả khi chúng ta biết đèn UV tạo ra bao nhiêu watt phóng xạ, chúng ta cũng không biết năng lượng UV được phân bổ như thế nào và ở đâu. Bức xạ thực sự là thước đo UV-C ở một vị trí và khoảng cách cụ thể với đèn UV.

Cách diễn giải biểu đồ bức xạ UV-C của nhà sản xuất

Nếu bạn xem xét giá trị bức xạ UV-C đại diện cho điều gì, bạn sẽ có thể đánh giá cao sự khó khăn to lớn khi so sánh các sản phẩm UV-C giữa các nhà sản xuất khác nhau. Cách tốt nhất để so sánh chính xác là xem biểu đồ bức xạ của các sản phẩm UV-C để xác định mức độ bức xạ UV-C mà bạn có thể mong đợi. Nếu nhà sản xuất không công bố biểu đồ bức xạ hoặc không biết bạn đang yêu cầu gì thì rất có thể nhà sản xuất đó không hiểu sản phẩm hoặc nguyên tắc đằng sau việc khử trùng bằng UV-C.

Dưới đây là ảnh chụp màn hình từ biểu đồ bức xạ được xuất bản cho dải đèn LED cleanUV™ của chúng tôi, với chú thích màu đỏ. Các giá trị trong mỗi ô vuông biểu thị các giá trị bức xạ, tính bằng W/m2, có thể dự kiến ở vị trí cụ thể đó, so với nguồn UV-C. Đây là hình minh họa ảo về hướng của biểu đồ so với dải đèn LED UV-C.

Ví dụ: chúng ta có thể sử dụng biểu đồ này để thấy rằng giá trị bức xạ ở khoảng cách xấp xỉ 6″ và góc 45 độ sẽ là 0,13 W/m2 và một điểm cách đó 12″ nhưng vuông góc trực tiếp với dải đèn LED UV-C sẽ có giá trị bức xạ là 0,19 W/m2.

Bằng trực giác, bạn sẽ thấy rằng các giá trị bức xạ càng cao thì càng gần nguồn UV-C và càng gần trục vuông góc. Ngoài ra, bằng cách sử dụng biểu đồ bức xạ, bạn có thể ước tính hiệu quả hơn lượng bức xạ UV mà bạn có thể mong đợi từ nguồn UV-C ở khoảng cách và góc nhất định. Không có quy tắc hoặc công thức cứng nhắc và nhanh chóng nào để tính toán các giá trị này, vì vậy biểu đồ bức xạ thường là lựa chọn tốt nhất cho bạn.

Ví dụ 1: Đạt được liều lượng 50 J/m2

Giả sử bạn được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống UV-C với liều lượng mục tiêu là 50 J/m2. Chúng ta sẽ làm như thê nào?

May mắn thay, bạn không bị đưa ra thêm bất kỳ ràng buộc nào nữa nên bạn có thể đạt được điều này theo nhiều cách khác nhau.

Đầu tiên, chúng ta lấy công thức bên dưới:

Liều lượng phơi nhiễm (J/m2) = Bức xạ UV (W/m2) x Thời gian (giây) và thấy rằng miễn là bức xạ UV nhân với thời gian cho chúng ta 50 J/m2, chúng ta sẽ đáp ứng được yêu cầu ở đây. Ví dụ: 50 W/m2 trong 1 giây, 25 W/m2 trong 2 giây hoặc 1 W/m2 trong 50 giây đều tạo ra 50 J/m2 và có thể chấp nhận được để đạt được liều lượng yêu cầu.

Ví dụ 2: Đạt được Liều lượng 50 J/m2 trong vòng 25 giây

Trong ví dụ này, chúng ta được đưa ra cùng một mục tiêu về liều lượng nhưng có hạn chế về thời gian.

Thay các giá trị vào cùng một công thức và giải bức xạ UV:
50 J/m² = bức xạ UV x 25 giây cho chúng ta kết quả là 2 W/m².

Bằng cách sử dụng biểu đồ bức xạ, chúng tôi có thể tìm kiếm các vị trí cung cấp 2 W/m2 trở lên và tự tin rằng những khu vực này sẽ nhận đủ bức xạ UV-C để đạt liều lượng mục tiêu là 50 J/m2 trong giới hạn thời gian 25 giây.

Ví dụ 3: Xác định phạm vi liều lượng của dải đèn LED cleanUV™ trên bề mặt 9 inch vuông từ khoảng cách 6 inch sau 1 phút

Ví dụ cuối cùng của chúng tôi có vẻ khó khăn nhất do có nhiều điều kiện mà chúng tôi phải đối mặt. Tuy nhiên, sau khi chia nhỏ nó ra, chúng ta sẽ thấy rằng nó thực sự khá đơn giản nếu chúng ta tra cứu biểu đồ liều phơi nhiễm, có khái niệm tương tự như biểu đồ bức xạ được hiển thị ở trên, nhưng được hiển thị bằng các giá trị liều phơi nhiễm dựa trên các khung thời gian nhất định.

Câu hỏi ví dụ yêu cầu liều lượng sau 1 phút tiếp xúc, vì vậy trước tiên chúng tôi đưa ra biểu đồ hiển thị lượng liều lượng tiếp xúc sau 1 phút (trang 2 của bản PDF). Tiếp theo, vì chúng ta đang xem mặt cắt ngang của dải đèn LED nên diện tích 9 inch vuông cũng sẽ được biểu thị dưới dạng mặt cắt ngang và do đó được biểu thị là rộng 3 inch. Vì mỗi hình vuông đại diện cho một inch nên chúng tôi tìm kiếm ba hình vuông đại diện cho một cạnh của khu vực 9 inch vuông nằm cách nguồn UV-C 6 inch.

Chúng tôi thấy rằng các con số là 23,6, 24,3 và 23,6, có nghĩa là phạm vi liều lượng tiếp xúc của chúng tôi trên diện tích bề mặt này sẽ nằm trong khoảng từ 23,6 J/m2 đến 24,3 J/m2.

Xem thêm: Sử dụng liều tia UV để giúp tìm ra hệ thống UV phù hợp

Để tìm hiểu thêm về hệ thống lọc nước mạnh mẽ và độc đáo khác do Song Phụng phân phối, hãy đặt hàng online tại trang web https://thietbinganhnuoc.com/san-pham hoặc gọi hotline 0913.90.72.74 – 0984.620.494 để được tư vấn chi tiết.

Follow Fanpage: https://www.facebook.com/SongPhungthietbinganhnuoc/ để cập nhật sản phẩm mới