Система и способ очистки воды методом перекристаллизации - RU2780068C1

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Данное техническое решение относится к системам и способам очистки воды методом перекристаллизации и используемым в них теплообменным устройствам для периодического замораживания и оттаивания льда, в частности, к системам с двух и многоступенчатыми схемами перекристаллизации, и может использоваться в быту, пищевой промышленности, на предприятиях общественного питания, сельском хозяйстве и в медицине для очистки технической, загрязненной, засоленной и морской воды, которые используют для получения талой питьевой воды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Очистка воды всегда была острой проблемой для всего человечества, и с каждым годом растет потребность в новых технологичных и энергоэффективных методах очистки как водопроводной воды и естественных источников, так и очистки стоков и опреснения морской воды.

[003] Из уровня техники известна международная заявка WO2015111405 «Water purifier, method of purifying water, fluid purifier and method of purifying a fluid» (заявитель: Sharp Kabushiki Kaisha, дата публикации 30.07.2015), состоящая из двух теплообменных устройств, содержащих камеры для замораживания воды и оттаивания льда и охлаждающие и нагревательные элементы, с возможностью слива предварительно очищенной воды из одной камеры и подачи ее для окончательной очистки в другую камеру, контура циркуляции хладагента, соединенного с охлаждающими и нагревательными элементами с возможностью попеременного замораживания воды и оттаивания льда в камерах теплообменных устройств и передачи тепла хладагента, образующегося в камере при замораживании воды, в камеру для оттаивания льда, и средства управления и контроля, соединенного с упомянутыми контурами с возможностью изменения направления движения хладагента в попеременных режимах замораживания воды и оттаивания льда. Водяной контур содержит средство для подачи исходной воды, средство для слива концентрата загрязненной воды, средство для слива чистой воды, емкость для концентрата загрязненной воды, емкость для чистой воды и насос для подачи чистой воды в упомянутую емкость.

[004] Контур циркуляции хладагента содержит компрессор, по меньшей мере, один конденсатор с водяным охлаждением, связанный по теплообмену с емкостью для концентрата загрязненной воды после ее слива из камер теплообменных устройств, по меньшей мере, два теплообменных регенератора, фильтр хладагента и расширительный клапан, соединенный с входами и выходами охлаждающих и нагревательных элементов.

[005] Средство управления и контроля содержит контроллер и связанные с ним регулирующие клапаны для изменения направления потоков воды и хладагента в упомянутых контурах.

[006] Недостатком данного технического решения является низкое качество очистки воды, обусловленное получением чистой воды без выделения из нее тяжелой воды. Таким образом система ограничена функциональными возможностями и увеличивает затраты на ее эксплуатацию при сравнительно невысоком качестве очистки воды.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[007] Данное техническое решение устраняет недостатки, известные в уровне техники у аналогичных технических решений.

[008] Технической проблемой или технической задачей, решаемой в данном техническом решении, является осуществление очистки воды методом перекристаллизации.

[009] Техническим результатом, достигаемым при решении вышеуказанной технической проблемы, является повышение степени очистки и качества воды.

[0010] Очистка воды в теплообменных устройствах происходит за счет организации торообразного (кольцевого) движения воды и ее кристаллизации на охлаждаемой поверхности теплообменного устройства в результате разницы температур между охлажденной стенкой и теплой стенкой вытеснителя.

[0011] Повышение степени очистки и качества воды, полученной из растопленного льда, достигается за счет подачи воздуха в нижнюю часть охлаждаемой полости теплообменников теплообменного блока.

[0012] Повышение степени очистки и качества воды, полученной из растопленного льда, достигается за счет работы циркуляционных насосов, перекачивающих воду из рециркуляционной полости теплообменного устройства в охлаждаемую полость теплообменного устройства.

[0013] Повышение степени очистки и качества воды, полученной из растопленного льда, достигается за счет комбинации подачи воздуха в нижнюю часть охлаждаемой полости теплообменников теплообменного блока и за счет работы циркуляционных насосов, перекачивающих воду из рециркуляционной полости теплообменного устройства в охлаждаемую полость теплообменного устройства, а так же за счет разности температур между охлаждаемой стенкой теплообменника и теплотой стенки вытеснителя.

[0014] Указанный технический результат достигается посредством осуществления системы очистки воды методом перекристаллизации, которая содержит:

• теплообменный блок, содержащий теплообменное устройство в количестве одного или кратно двум, циркуляционный насос и/или воздушный компрессор и набор датчиков для определения показателей воды, выполненный с возможностью

• наполнения водой теплообменного устройства;

• слива загрязненной воды по окончании цикла охлаждения намораживающей стенки теплообменного устройства в дренажную систему приёмного блока;

• перевода теплообменного устройства в режим подогрева или охлаждения;

• организации движения воды через нижнюю часть под перегородкой теплообменного устройства из рециркуляционной полости теплообменного устройства в его охлаждаемую полость;

• холодильно-агрегатный блок, содержащий по меньшей мере один компрессор или инверторный компрессор, конденсатор, электромотор с вентилятором, ресивер, соленоидные электромагнитные клапаны или вентили, обратные клапаны, датчики и реле давления, смотровые стёкла, выполненный с возможностью

• соединения через соленоидные электромагнитные клапаны или вентили по холодными и горячими линиям с теплообменным и приемным блоками, а также с возможностью подогорева вытеснителя в теплообменном устройстве и поддержания температуры емкости приемного блока;

• приёмный блок, содержащий термоизолированную приемную ёмкость в количестве одной или кратно двум с функцией поддержания заданной температуры, дренажный насос, выполненный с возможностью

• получения загрязненной воды по окончании цикла охлаждения намораживающей стенки теплообменного устройства в дренажную систему;

• получения растопленного льда с намораживающей стенки теплообменного устройства в приемную ёмкость;

• управляющий блок, содержащий по меньшей мере один микропроцессор, выполненный с возможностью

• получения требуемых параметров воды по чистоте (ppm), водородному показателю pH, окислительно-восстановительному потенциалу воды;

• выбора алгоритма работы системы по холоду, теплу, интенсивностям работы компрессора и циркуляционных насосов посредством контроллера управляющего блока;

• осуществления охлаждения намораживающей стенки теплообменного устройства на основании параметров выбранного алгоритма работы системы;

• слива растопленного льда с намораживающей стенки теплообменного устройства в приемную ёмкость приёмного блока.

[0015] В некоторых вариантах реализации технического решения движение воды через нижнюю часть под перегородкой теплообменного устройства из рецилькуляционной полости теплообменного устройства в его охлаждаемую полость осуществляется посредством работы циркуляционного насоса и/или воздушного компрессора.

[0016] В некоторых вариантах реализации технического решения теплообменное устройство в теплообменном блоке является теплоизолированным.

[0017] В некоторых вариантах реализации технического решения теплообменный блок содержит воздушный компрессор с регулировкой интенсивности подачи воздуха и обратными клапанами.

[0018] В некоторых вариантах реализации технического решения теплообменный блок содержит водяной насос циркуляционный.

[0019] В некоторых вариантах реализации технического решения теплообменный блок содержит водяные соединительные патрубки и изолированные трубопроводы для подачи и отвода фреона.

[0020] В некоторых вариантах реализации технического решения теплообменное устройство имеет вытеснитель, который всегда имеет положительную температуру.

[0021] В некоторых вариантах реализации технического решения на перегородку теплообменного устройства подается напряжение постоянного тока.

[0022] В некоторых вариантах реализации технического решения величина и длительность подачи напряжения зависит от заранее заданных параметров pH и/или ОВП.

[0023] В некоторых вариантах реализации технического решения теплообменное устройство выполнено из стали или титана.

[0024] некоторых вариантах реализации технического решения элементы теплообменного устройства имеют напыление и/или покрытие из платины и/или иридия.

[0025] В некоторых вариантах реализации технического решения при работе двух теплообменных устройств их работа протекает в противофазе: если в первом теплообменном устройстве происходит процесс намораживания льда, то во втором теплообменном устройстве происходит процесс таяния льда.

[0026] В некоторых вариантах реализации технического решения набор датчиков для определения показателей воды включает датчик уровня жидкости и/или датчик температуры, и/или датчик контроля состава воды по физико-химическим свойствам воды, и/или солемер кондуктометрический для определения общего солесодержания.

[0027] В некоторых вариантах реализации технического решения в холодильно-агрегатном блоке компрессор является холодильным со встроенным электромотором.

[0028] В некоторых вариантах реализации технического решения приемный блок содержит электромагнитные соленоидные клапаны или вентили по воде и фреону (хладону), и коллектор подачи очищенной воды в приемные емкости, и коллектор отвода загрязненной воды, и водяной дренажный насос для отвода загрязненной воды, и водяной насос для чистой воды.

[0029] В некоторых вариантах реализации технического решения приемный блок содержит датчик протечки воды.

[0030] В некоторых вариантах реализации технического решения насос содержит датчик наличия воды.

[0031] В некоторых вариантах реализации технического решения датчики контроля состава воды определяют водородный показатель воды pH и/или окислительно-восстановительный потенциал воды ОВП.

[0032] В некоторых вариантах реализации технического решения датчики контроля состава воды анализируют воду на входе в теплообменник.

[0033] В некоторых вариантах реализации технического решения управляющий блок имеет отдельный источник питания постоянного тока с возможностью изменения напряжения от 6 до 72 вольт.

[0034] В некоторых вариантах реализации технического решения управляющий блок выполнен с возможностью контроля температуры воды на входе, и/или температуры воды в теплообменниках, и/или температуры на охлаждаемых стенках теплообменников, и/или температуры на вытеснителях теплообменников, и/или температуры воды в емкостях приемного блока.

[0036] В некоторых вариантах реализации технического решения датчики определения состава воды расположены в приемных емкостях или на выходе из теплообменника.

[0036] В некоторых вариантах реализации технического решения температура воды в приемной емкости поддерживается в интервале от 4 до 16°С.

[0037] В некоторых вариантах реализации технического решения температура в приемной емкости контролируется датчиками температуры и регулируется посредством подачи хладоносителя от холодильно-агрегатного блока.

[0038] В некоторых вариантах реализации технического решения регулировка температуры приемной емкости осуществляется посредством переключения электромагнитных клапанов.

[0039] В некоторых вариантах реализации технического решения очищенная вода в приемной емкости хранится до 16 часов, после чего сливается через соленоидные клапаны или вентили в дренажную систему приемного блока. Термостатированная приемная емкость позволяет более длительное время сохранять полезные физические и биохимические свойства талой воды (высокий pH и низкий ОВП).

[0040] В некоторых вариантах реализации технического решения холодильно-агрегатный блок работает в различных режимах производительности по холоду за счет регулировки работы компрессора.

[0041] В некоторых вариантах реализации технического решения холодильно-агрегатный блок через соленоидные электромагнитные клапаны или вентили соединен с теплообменным и приемным блоками, по холодным и горячим линиям.

[0042] Также указанный технический результат достигается посредством реализации способа очистки воды методом перекристаллизации (вымораживания), выполняемым по меньшей мере одним микропроцессором и включающим следующие шаги:

• получают требуемые параметры воды по чистоте (ppm), водородный показатель pH, окислительно-восстановительный потенциал воды;

• наполняют водой теплообменное устройство в количестве одного или кратно двум теплообменного блока;

• выбирают алгоритм работы системы по холоду, теплу, интенсивностям работы компрессора и циркуляционных насосов посредством контроллера управляющего блока;

• осуществляют охлаждение намораживающей стенки теплообменного устройства посредством управляющего блока на основании параметров выбранного алгоритма работы системы;

• сливают загрязненную воду по окончании цикла охлаждения намораживающей стенки теплообменного устройства в дренажную систему приёмного блока;

• переводят теплообменное устройство в режим подогрева;

• сливают растопленный лёд с намораживающей стенки теплообменного устройства в ёмкость в количестве одной или кратно двум приёмного блока посредством управляющего блока.

[0043] В некоторых вариантах реализации технического решения получают требуемые параметры воды по чистоте (ppm), водородный показатель pH, окислительно-восстановительный потенциал воды с графического интерфейса пользователя системы.

[0044] В некоторых вариантах реализации технического решения получают требуемые параметры воды по чистоте (ppm), водородный показатель pH, окислительно-восстановительный потенциал воды с удаленного сервера.

[0045] В некоторых вариантах реализации технического решения наполнение воды в теплообменное устройство производится через отверстие, расположенное в нижней части теплообменного устройства.

[0046] В некоторых вариантах реализации технического решения уровень воды при наполнении в теплообменном устройство контролируется посредством датчика уровня воды.

[0047] В некоторых вариантах реализации технического решения при наполнении воды в теплообменное устройство включают бактерицидную лампу.

[0048] В некоторых вариантах реализации технического решения охлаждение намораживающей стенки начинается до или после наполнения теплообменного устройства водой.

[0049] В некоторых вариантах реализации технического решения температура на охлаждаемой стенке теплообменника составляет до -30°С.

[0050] В некоторых вариантах реализации технического решения температура контролируется датчиком температуры на стенке теплообменного устройства и регулируется работой компрессора холодильного агрегата.

[0051] В некоторых вариантах реализации технического решения длительность охлаждения намораживающей стенки в теплообменном устройстве составляет от 10 до 90 минут.

[0052] В некоторых вариантах реализации технического решения после охлаждения намораживающей стенки теплообменного устройства осуществляют слив растопленного пристенного льда.

[0053] В некоторых вариантах реализации технического решения длительность таяния льда не превышает времени работы теплообменника в режиме намораживания.

[0054] В некоторых вариантах реализации технического решения в режиме работы подогрева температура контролируется датчиком температуры вытеснителя теплообменного устройства и регулируется работой соленоидных клапанов, обеспечивающих подачу тепла в нагревающий элемент вытеснителя.

[0055] В некоторых вариантах реализации технического решения параметры воды измеряют приборы на входе в систему и/или на выходе.

[0056] В некоторых вариантах реализации технического решения выбирают алгоритм работы системы по холоду, теплу, интенсивностям работы компрессора, воздушного компрессора и/или циркуляционных насосов посредством алгоритма работы машинного обучения.

[0057] В некоторых вариантах реализации технического решения регулировка водородного показателя pH осуществляется за счет подачи напряжения постоянного тока на стену корпуса и перегородку теплообменного устройства.

[0058] В некоторых вариантах реализации технического решения значения pH получается в воде от уровня pH воды на входе до 12,5.

[0059] В некоторых вариантах реализации технического решения окислительно-восстановительный потенциал регулируется за счет подачи и изменения напряжения постоянного тока, подаваемого на корпус и перегородку теплообменника теплообменного блока.

[0060] В некоторых вариантах реализации технического решения диапазон значений окислительно-восстановительного потенциала принимает значение от исходного значения входящей воды до минус 180 мВ.

[0061] Инновационный аспект состоит в простоте очистке воды - используя только природный эффект заморозки, без использования углеродных или мембранных фильтров, без использования химических адсорбентов и восстановителей возможно получить чистую питьевую воду вне зависимости от степени загрязнения исходной воды.

[0062] Преимуществами технологии являются: низкое потребление энергии (охлаждение воды до 0 градусов энергетически выгодней ее нагрева до 100 градусов), возможность тонкой настройки параметров очистки, проточный метод (струя воды в трубе разделяется на две фракции - чистую воду и рассол), продукты отходов составляют менее 1% от исходного объема, что упрощает их утилизацию (имеется возможность безотходного производства).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0063] Признаки и преимущества настоящего технического решения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:

[0064] На Фиг. 1 показан вариант реализации системы очистки воды методом перекристаллизации (вымораживания) в виде блок-схемы.

[0065] На Фиг. 2 показан вариант реализации теплообменного блока, содержащего по меньшей мере одно теплообменное устройство, циркуляционный насос и/или воздушный компрессор и набор датчиков для определения показателей воды.

[0066] На Фиг. 3 показан вариант реализации холодильно-агрегатного блока в виде блок-схемы.

[0067] На Фиг. 4 показан вариант реализации управляющего блока, который может быть реализован в виде вычислительной системы 400 осуществления очистки воды методом перекристаллизации (вымораживания).

[0068] На Фиг. 5 показан пример реализации приемного блока в виде блок-схемы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0069] Ниже будут подробно рассмотрены термины и их определения, используемые в описании технического решения.

[0070] В данном изобретении под системой подразумевается компьютерная система, ЭВМ (электронно-вычислительная машина), ЧПУ (числовое программное управление), ПЛК (программируемый логический контроллер), компьютеризированные системы управления и любые другие устройства, способные выполнять заданную, четко определенную последовательность операций (действий, инструкций), централизованные и распределенные базы данных, смарт-контракты.

[0071] Под процессором подразумевается электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (программы), смарт-контракт, виртуальная машина Ethereum (EVM) или подобное. Устройство обработки команд считывает и выполняет машинные инструкции (программы) с одного или более устройства хранения данных. В роли устройства хранения данных могут выступать, но, не ограничиваясь, жесткие диски (HDD), флеш-память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), твердотельные накопители (SSD), оптические приводы.

[0072] Программа - последовательность инструкций, предназначенных для исполнения устройством управления вычислительной машины или устройством обработки команд.

[0073] Перекристаллизация - метод очистки вещества, основанный на различии растворимости вещества в растворителе при различных температурах (обычно интервал температур от комнатной до температуры кипения растворителя, если растворитель - вода, или до какой-то более высокой температуры).

[0074] Теплообменное устройство - устройство, предназначенное для передачи тепла, необходимого для нормального проведения технологического процесса.

[0075] Электромагнитный клапан - эффективное электромеханическое устройство, предназначено для регулирования потоков всех типов жидкостей и газов.

[0076] Компрессор (от лат. compressio - сжатие) — устройство для сжатия и подачи газов под давлением(воздуха, паров хладагента и т.д.).

[0077] Циркуляционный насос - устройство, которое использует рециркуляционный принцип действия, заключающийся в нагнетании перекачиваемой среды на основе вращения специальных элементов и увеличении скорости перемещения теплоносителя по теплоснабжению, напора. Это обусловлено тем, что агрегат создает благоприятные условия для эффективной перекачки теплового носителя по трубам.

[0078] Бактерицидная лампа - электрическая газоразрядная лампа низкого давления с колбой из увиолевого стекла или другого материала, обеспечивающего заданный спектр пропускания ультрафиолетового излучения.

[0079] Технологический процесс очистки воды методом перекристаллизации (вымораживания) и алгоритм работы системы подробно раскрыты ниже.

[0080] Система очистки воды (показанная на Фиг. 1 в виде блок-схемы) состоит из четырех основных блоков:

• Теплообменный блок 110;

• Холодильно-агрегатный блок 120;

• Приемный блок 130;

• Управляющий блок 140.

[0081] Теплообменный блок 110 состоит из одного или двух термоизолированных теплообменных устройств 210 (допускается увеличение количества теплообменников) с датчиками уровня жидкости, датчиками температуры, электромагнитных соленоидных клапанов или вентилей по воде и фреону (хладону) терморегулирующие вентили (ТРВ), бактерицидной (УФ - ультрафиолетовая) лампы, приемной емкости чистящего средства, датчиков уровня жидкости, датчиков контроля состава воды по физико-химическим свойствам воды, определяющие - водородный показатель воды pH, окислительно-восстановительный потенциал воды ОВП, солемер кондуктометрический для определения общего солесодержания и температуры воды (показаны на Фиг. 2 как 220). Выше описаны основные показатели, которые можно измерить цифровыми приборами контроля. В некоторых вариантах реализации могут использоваться более сложные приборы контроля, также цифровые. Указанные выше приборы выдают достаточное количество параметров для получения качественной воды по чистоте.

[0082] В некоторых вариантах реализации теплообменные устройства 210 могут быть изолированы посредством каучука K-FLEX, термофлекса, лавсана, ПОРИЛЕКСА, тилита и т.д., не ограничиваясь. Количество теплообменных устройств 210 может быть не ограничено, все зависит от мощности и производительности компрессора, но их количество должно быть или одно, либо кратным двум, так как они работают в противофазе. Теплоизолирующим материалом может быть, например, оксид алюминия, графит, керамические материалы, стеклокерамика Macor®, оксиды магния, огнеупорные материалы или другие известные изоляционные материалы, не ограничиваясь.

[0083] Также данный блок 110 имеет водяные соединительные патрубки и изолированные трубопроводы (не показаны) для подачи и отвода фреона. Воздушный компрессор 230 с регулировкой интенсивности подачи воздуха и обратными клапанами. Блок 110 дополнительно содержит водяной насос циркуляционный 240, причем количество насосов соответствует количеству теплообменных устройств 210.

[0084] Холодильно-агрегатный блок 120, показанный на Фиг. 3, представляет из себя классический холодильный агрегат. В состав холодильного агрегата входит: холодильный компрессор 310 со встроенным электромотором или инверторный компрессор, конденсатор 320 (теплообменник), электромотор с вентилятором 330, ресивер, соленоидные электромагнитные клапаны или вентили, обратные клапаны, датчики и реле давления, смотровые стекла (не показаны). В конкретном варианте реализации применен поршневой компрессор 310, содержащий две или более ступеней, однако применение инверторного компрессора позволяет получать воду с более точными заданными параметрами.

[0085] Альтернативным вариантом реализации в данном технологическом процессе являются термоэлектрические модули на основе принципа Пельтье. При данном варианте охлаждения/нагрева отсутствует необходимость в применении большого количества соленоидных электромагнитных клапанов или вентилей, обратных клапанов и иных элементов классического холодильного агрегата 120. Данный вариант охлаждения/нагрева достаточно эффективен, однако требуются значительные затраты на электроэнергию. Управление, при применении термоэлектических модулей, осуществляется более простое.

[0086] Приемный блок 130, показанный на Фиг. 5, состоит из одной или двух термоизолированных емкостей 510 с функцией поддержания заданной температуры. Поддержание осуществляется за счет подачи хладагента от компрессора, температура контролируется датчиком температуры на каждой емкости, регулировка производится путем балансирования подачи хладагента. В данный блок 130 входят также датчики температуры, датчики уровня жидкости, датчики контроля состава воды по физико-химическим свойствам воды (показаны как поз. 520), определяющие - водородный показатель воды pH, окислительно-восстановительный потенциал воды ОВП, солемер кондуктометрический для определения общего солесодержания в ppm. Уровень солености проверяют с использованием измерителя солености (солемера) посредством взятия образца из резервуара и его тестирования. Чтобы скорректировать соленость, можно добавлять соль или воду. В блок 130 входят электромагнитные соленоидные клапаны или вентили по воде и фреону (хладону), коллектор подачи очищенной воды в приемные емкости 530, коллектор отвода загрязненной воды 540, водяной дренажный насос для отвода загрязненной воды, водяной насос для чистой воды, все насосы имеют датчики наличия воды. Раздаточный патрубок чистой воды или кран раздачи чистой воды. Соленоидные клапаны могут быть двухходовыми нормально-открытыми или нормально-закрытыми.

[0087] Двухходовой нормально закрытый соленоидный клапан (не показан) прямого действия имеет входное и выходной отверстия. Мембранный уплотнитель смонтирован непосредственно на плунжер, который совершая поступательные движения вверх или вниз открывает или закрывает основное пропускное отверстие. В тот момент, когда на катушку не подано напряжение, плунжер находится в крайнем нижнем положении, закрывая мембраной пропускной отверстие и не пропуская жидкость к выходному отверстию. При подаче напряжения на катушку плунжер перемещается в крайнее верхнее положение, открывая тем самым пропускное отверстие и дает возможность жидкости протекать к выходному отверстию соленоидного клапана.

[0088] Принцип действия является противоположным по отношению к принципу действия нормально-закрытого соленоидного клапана. Это означает, что при отсутствии питания на катушке, электромагнитный клапан открыт и жидкость свободно протекает от входного отверстия к выходному. При подаче питания на катушку, плунжер перемещается в крайнее нижнее положение и перекрывает пропускное отверстие, перекрывая тем самым протекание жидкости через клапан.

[0089] Приемный блок 130 оборудован датчиком протечки воды. Датчик протечки (англ. leak sensor), или датчик затопления (англ. flood sensor) - сигнализатор, способный зафиксировать разлив воды. В основе работы датчика протечки лежит электрическая проводимость воды. Датчик оснащен двумя или тремя контактами и устанавливается в местах, где в первую очередь появится вода при протечке. Когда вода попадает на контакты, между ними образуется слабый электрический ток, и датчик срабатывает.

[0090] Управляющий блок 140 состоит из микропроцессора (подробно будет раскрыт ниже, функционал которого позволяет анализировать физико-химический состав воды на входе в систему очистки по данным, полученным от датчиков контроля воды на входе и по заданному выбору параметров воды пользователем управляет работой системы. В зависимости от параметров воды на входе (например, ppm, pH, ОВП) процессор из памяти выбирает режим работ для достижения заданных пользователем желаемых параметров воды на выходе.

[0091] Управляющий блок 140 управляет работой элементов всех блоков системы.

[0092] Измерение физико-химического состава воды на входе в систему очистки посредством анализа данных, полученных от датчиков контроля состава воды по физико-химическим свойствам воды, определяющих - водородный показатель воды pH, окислительно-восстановительный потенциал воды ОВП, солемера кондуктометрического, определяющего общее солесодержание воды. Аналогичный контроль осуществляется за состоянием чистой воды в емкостях приемного блока 130.

[0093] В некоторых вариантах реализации посредством управляющего блока 140 может измеряться до 45 показателей воды, например,

• обобщенные показатели воды: водородный показатель, общая минерализация, окисляемость перманганантная, фенольный индекс, нефтепродукты;

• неорганические вещества в воде: азот аммонийный (NH4+), алюминий (Al3+), барий (Ва2+), железо (Fе, суммарно), кадмий (Сd, суммарно), марганец (Мn, суммарно), медь (Сu, суммарно), молибден (Мо, суммарно), мышьяк (Аs, суммарно), никель (Ni, суммарно), нитраты (по NO3-), нитриты (по NO2-), ртуть (Hg, суммарно), свинец (Рb, суммарно), селен (Se, суммарно), стронций (Sr2+), сульфаты (SO42-), фториды (F-), хлориды (Сl-), хром, цианиды (СN-), цинк (Zn2+);

• органические вещества в воде: γ -изомер ГХЦ (линдан), ДДТ (сумма изомеров), 2,4-Д, четыреххлористый углерод, бензол, бенза(а)пирен;

• химические вещества в воде: хлор остаточный свободный, хлор остаточный связанный, хлороформ, озон остаточный, формальдегид, полиакриламид, активированная кремнекислота (по Si), полифосфаты (по РО43-);

• органолептические свойства воды: цветность, мутность, запах;

• радиологические вещества в воде: общая β-радиоактивность.

[0094] Управляющий блок 140 имеет отдельный источник питания постоянного тока (не показан) достаточной мощности с возможностью изменения напряжения от 6 до 72 вольт для обеспечения процесса электролиза в теплообменных устройствах 210. В зависимости от количества примесей в воде, на входе при одном и том же напряжении, ток может иметь различные значения, причем чем грязней вода, тем выше ток. Чем чище вода, тем ток меньше. При образовании льда и росте льда на стене ток уменьшается. Также на величину тока влияет температура воды. Максимальный ток возникает только в начале процесса электролиза. Опытным путем доказано, что использовать ток более 5А не безопасно, и этого достаточно, так как есть другие возможности для получения высокого значения рН и отрицательного значения ОВП.

[0095] Управляющий блок 140 контролирует температуру воды на входе в систему, температуру воды в теплообменных устройствах 210, температуру на охлаждаемых стенках теплообменных устройств 210, температуру на вытеснителях теплообменных устройств 210, температуру воды в емкостях 510 приемного блока 130. К процессору управляющего блока 140 подключены датчики температуры, уровня давления, все соленоидные клапаны по воде и по газу, компрессор, мотор вентилятора, насосы.

[0096] Управляющий блок 140 управляет работой холодильно-агрегатного блока 120, по всем блокам управляет работой электромагнитных соленоидных клапанов или вентилей по воде и по фреону, в зависимости от заданного режима работы, а также работай циркуляционных насосов воды теплообменных устройств 510 и воздушного компрессора 230, включением и отключением бактерицидной лампы, дренажным насосом и насосом подачи чистой воды.

[0097] Управляющий блок 140 позволяет выбрать режим работы системы и автоматически выбирает алгоритм работы системы для получения в емкостях 510 приемного блока 130 воды с заданными потребителем параметрами. Потребитель-пользователь может выбрать (или задать) желаемые им параметры по чистоте воды в ppm, задать желаемое значение pH, и значение ОВП. Также допускается комбинированный выбор параметров.

[0098] Реализация изобретения при обычных условиях может осуществляться дистанционно и часто под автоматическим компьютерным управлением (например, посредством машинного обучения) для минимизации времени работы оператора. Таким образом, осуществление большинства действий возможно дистанционно в предпочтительных реализациях изобретения. Поэтому метод данного изобретения подразумевает применение автоматизированных клапанов, дистанционно управляемых двигателей и подающих механизмов, датчиков с дистанционными дисплеями и связями с логическим контроллером процесса или PLC, который может быть реализован в управляющем блоке 140. Также эти средства управления могут активировать и контролировать процесс получения необходимых параметров воды.

[0099] Программируемый логический контроллер PLC (не показан) представляет собой компьютер, запрограммированный управлять всеми важнейшими функциями системы именно в той последовательности, которая требуется для безопасного запуска, эксплуатации и окончания работы системы по изобретению. Это минимизирует количество операторов, которые должны осуществлять мониторинг системы. Программируемый логический контроллер PLC также является более совершенным средством оптимизации эксплуатации системы, чем программируемые аналоги, которыми операторам было бы сложно управлять, так как это требует обширной подготовки.

[00100] Программируемый логический контроллер PLC осуществляет мониторинг параметров каждый несколько секунд и способен распознать и корректировать эксплуатационные проблемы, посылать предупреждения и сигналы тревоги, а также безопасно прекращать работу системы. Оптимизации эксплуатации можно достичь за счет изменения скоростей насосов, положения клапанов, а также добавления химических реагентов для регулирования уровня pH или в качестве антипенных реагентов, а также изменения режимов работы системы.

[00101] Программируемый логический контроллер PLC взаимодействует с человеко- машинным интерфейсом или сокращенно HMI (Human Machine Interface), который использует специализированный местный экран или один или более удаленных компьютерных экранов на компьютерах, которые могут быть расположены в диспетчерской. Такие компьютеры также могут быть расположены где угодно на заводе или во всем мире и быть доступны за счет сети Интернет. Это позволяет контролерам, руководству (супервайзерам, менеджменту) и поставщикам сырья осуществлять дистанционный мониторинг системы для должной работы системы и последующей ее оптимизации.

[00102] Человеко-машинный интерфейс HMI также способен регистрировать данные системы для постоянного хранения записей, для анализа параметров системы и создания административных отчетов для эксплуатации системы по изобретению. Данные анализы и отчеты могут предупредить руководство о предстоящей необходимости ремонта. Даже такие проблемы, как очистка мембран клапанов и т.д., могут быть решены автоматически между использованием порций применяемых по изобретению веществ.

[00103] Управляющий блок 140 может быть оснащен тремя основными кнопками и двумя регулировочными больше/меньше:

• Кнопка включения/выключения системы.

• Кнопка выбора программы работы системы.

• Кнопка запуска системы в работу/остановки работы, в том числе для изменения выбора программы.

• Кнопка больше.

• Кнопка меньше.

[00104] Предусмотрена функция дистанционного управления системой через смартфон, планшет компьютер, с подключением к системам умный дом или аналогичным системам централизованного дистанционного управления.

[00105] Режимы работы системы и алгоритм работы раскрыты подробно ниже.

1. Основной режим работы с требуемой чистотой воды на дисплее и в процессоре и температурой воды на выходе.

2. Промывка системы без промывки приемного блока 130 (режим рекомендован при ежедневном использовании, с учетом того, что ночью система была отключена).

3. Промывка системы без промывки приемного блока теплообменных устройств 210 с применением чистящего средства (может использоваться, например, лимонная кислота как раствор для пищевого применения - рекомендованное чистящее средство).

4. Промывка системы полная.

5. Промывка системы полная с применением чистящего средства.

6. Режим работы системы с заданным водородным показателем воды pH.

7. Режим работы системы с заданным окислительно-восстановительным потенциалом воды ОВП.

8. Режим работы системы с заданной чистотой воды в ppm, pH и ОВП.

[00106] Для работы системы необходимы:

[00107] подключение системы к электросети переменного тока;

[00108] подключение системы к источнику водоснабжения;

[00109] подключение системы к канализации или иной приемной емкости достаточного объема для сбора загрязненной воды.

[00110] Включения системы и выбор программы осуществляются следующим образом в примерном варианте реализации.

[00111] Нажимается кнопка включения. Система подключена к электропитанию.

- Кнопкой выбор программы выбирается программа, например: Основной режим работы.

- Кнопками больше/меньше выбирается желаемое значение чистоты воды на выходе системы в ppm. Для других программ выбираются возможные значения pH и ОВП.

- Далее происходит переход к выбору заданной температуры воды на выходе из системы

-+ Нажать кнопку пуск. Система запущена в работу.

- На дисплее отображаются все заданные параметры программы, время до окончания цикла, количество готовой воды в приемном блоке 130, ее минерализация, уровень pH и значение ОВП, ее температура, время до окончания цикла, иные параметры системы, в том числе при переводе дисплея в информационный режим (для технических специалистов) можно вывести иные технические параметры контролируемые при работе системы: температуры воды в теплообменном устройстве 210 на охлаждаемой/нагретой стенке теплообменного устройства 210, температуру на стенке вытеснителя, качество воды на входе, температуру кипения фреона в разных точках системы и т.д.

[00112] Технология очистки воды и алгоритм работы подробно раскрывается ниже в подробном примере реализации.

[00113] Теплообменное устройство 210 наполняется водой, например, из водопровода.

[00114] Бактерицидная лампа (не показана на чертежах) включается при любой подаче воды в систему в момент подачи воды или с опережением, при полной или частичной промывке, любом наполнение теплообменных устройств 210. Бактерицидная лампа включается всегда при подаче воды в систему.

[00115] Наполнение теплообменного устройства 210, слив воды при промывке, слив загрязненной воды и слив чистой воды, полученной в результате таяния льда, производится через отверстие, расположенное в нижней части теплообменника 210. Распределение потоков воды осуществляется посредством работы соленоидных электромагнитных клапанов. Уровень воды в теплообменном устройстве контролируется датчиком уровня. Если достигается определенный уровень, поток останавливается. При замораживании большого количества льда допускается перелив незамерзшей воды через дренажный канал в дренажную систему приемного блока 130. Для максимальной эффективности работы, вода в теплообменное устройство 210 наливается по максимуму, лед по мере нарастания расширяется и общий объем, вместе с водой, увеличивается. Поднимается общий уровень воды, и вода перетекает в дренаж. В системе используется дренажный насос, в приемной емкости, насосы подачи чистой воды из приемных емкостей, и циркуляционные насосы в каждом теплообменном устройстве 210.

[00116] Охлаждение намораживающей стенки теплообменного устройства 210 начинается, в зависимости от программы очистки, до или после наполнения теплообменного устройства 210 водой.

[00117] Охлаждение теплообменного устройства 210 начинается заблаговременно, до залива воды в теплообменное устройство 210, температура на охлаждаемой стенке устройства 210 может доходить до -20°С. В зависимости от качественных показателей воды на входе и заданных параметров воды, которую надо получить стенка теплообменного устройства 210 охлаждается от 1 до 15 минут, до начала заполнения теплообменного устройства 210 водой. Также есть варианты реализации, когда сначала в теплообменное устройство 210 поступает вода, а потом включается охлаждение.

[00118] Низкая температура на охлаждаемой стенке способствует максимально быстрой кристаллизации воды, при этом лед получается максимально плотным и имеет очень высокую степень прозрачности. Плотность и прозрачность льда достигается за счет скорости движения воды вдоль намораживаемой стенки теплообменного устройства 210 и температуры стенки. Чем больше скорость, тем чище лед и как следствие вода из этого льда. Из данного льда получается вода очень высокой чистоты с минимальным количеством примесей.

[00119] В зависимости от заданных параметров воды, которую пользователь желает получить на выходе, варьируется степень первичного охлаждения теплообменного устройства 210. Чем ниже температура и быстрее движение воды, тем чище полученная изо льда вода.

[00120] Для отдельных режимов допускается первичное заполнение теплообменного устройства 210 водой и ее постепенное охлаждение, при различных температурных режимах. При одновременном заполнении теплообменного устройства 210 водой и началом его охлаждения температура на стенке теплообменного устройства 210 снижается постепенно. При данном варианте охлаждения в первом слое льда, который легко отделить от основного массива льда, собирается большое количество изотопов кислорода и водорода, так называемых тяжелых составляющих воды. И мы в итоге получаем облегченную воду на выходе.

[00121] Температура контролируется датчиком температуры на стенке теплообменного устройства 210 и регулируется работой компрессора холодильного агрегата 120.

[00122] Длительность намораживания льда в теплообменном устройстве 210 от 10 до 90 минут. На практике доказано, что 5-10 минут - это минимальное время для кристаллизации льда на стенке теплообменного устройства 210, а за 90 минут, в теплообменном устройстве 210, в конкретном варианте реализации, при самом медленном режиме работы лед упрется в перегородку, и вода перестанет циркулировать. В примерном варианте реализации работает следующий режим: 8 минут охлаждение стенки, заполнение теплообменного устройства 210 водой, намораживание льда длится 52 минуты, лед не достает до стенки 1-2 мм. На выходе получают порядка 55-60% чистой воды, относительно первично залитого в теплообменное устройство 210. По окончании цикла намораживания происходит слив загрязненной воды в дренажную систему 540 приемного блока 130, возможен слив растопленного пристенного льда. Вся грязь остается в незамерзшей воде, как минимум основная часть. Во льду остается только то, что должно остаться в чистой воде. За один цикл работы системы можно получить чистую воду с содержанием 3-3.5ppm, практически дистиллированная вода. Теплообменное устройство 210 переводится режим подогрева и далее сливается растопленный лед в емкости 510 приемного блока 130. Температура в режиме подогрева поднимается до 60°С, но вытекающая чистая вода имеет температуру не более 12°С. Температура повышается постепенно.

[00123] Слив в дренажную систему 540 растопленного пристенного льда позволяет получить воду с минимальным количеством примесей, в том числе в первом слое льда собирается максимальное количество тяжелых изотопов водорода и кислорода (тяжелая вода) вредных для организма. При движении воды в низкотемпературной среде замерзают только молекулы воды. Если движение воды медленное, грязи получается больше, если движения нет совсем, и заморозить весь массив воды все что было то и останется.

[00124] Длительность таяния льда не превышает времени работы теплообменного устройства 210 в режиме намораживания.

[00125] Вытеснитель теплообменного устройства 210 находится в теплом состоянии постоянно, независимо от цикла намораживания или оттаивания, то есть подогреваются и его стенки, которые имеют положительные температуры. Температура контролируется датчиком температуры вытеснителя и регулируется работой соленоидных клапанов, обеспечивающих подачу тепла в нагревающий элемент вытеснителя.

[00126] Вытеснитель, имеющий постоянную положительную температуру, способствует ускоренному движению воды вдоль его стен сверху вниз, так как при температуре +4⁰C имеет максимальную плотность, и массу соответственно, из этого следует, что эта вода «тонет» в воде. Вода за счет примесей замерзает не при температуре 0°С, вода начинает замерзать при температуре +3.8°С. Причем перед началом кристаллизации вода сжимается и уплотняется. Соответственно при большой плотности удельный вес воды становится больше обычного. Соответственно, получают разность температур между стенкой охлаждаемой и стенкой вытеснителя. Для того, чтобы развести потоки, между ними находится перегородка. В результате со внешней стороны перегородки и между стенкой вытеснителя вода движется вверх, а меду внутренней стенкой перегородки и вытеснителем вода движется вниз. Дополнительно для ускорения движения воды используется подача воздуха и/или циркуляционные насосы.

[00127] Подогреваемый вытеснитель препятствует переохлаждению воды в теплообменном устройстве 210 и препятствует образованию бинарного (игольчатого) льда.

[00128] Постоянно подогреваемый вытеснитель способствует ускорению таяния льда в процессе разморозки.

[00129] Постоянно подогреваемый вытеснитель способствует стабилизации работы классического холодильного агрегата 120, так как ходильный агрегат 120 выделяет больше тепла, чем производит холода.

[00130] В зависимости от выбранного режима очистки воды включается воздушный компрессор 310 и/или циркуляционный насос. Чем чище необходимо получить воду, тем интенсивнее компрессор и/или циркуляционные насосы должны работать. Компрессор 310 и насос могут работать как совместно, так и по отдельности в зависимости от выбранного режима работы (все зависит от заданных параметров воды, которую надо получить.). Интенсивность работы компрессора 310 и насоса регулируема в значительных пределах.

[00131] Воздушный компрессор 310 и циркуляционный насос могут работать как вместе, параллельно, так по отдельности, в зависимости от предъявленных к воде на выходе требованиях.

[00132] Интенсивность работы насоса и компрессора 310 так же влияют на качественные характеристики воды. Чем интенсивнее работа, тем чище вода.

[00133] При необходимости получения чистой воды с повышенным значением pH и/или отрицательным значением ОВП на стенку перегородки вытеснителя подается напряжение постоянного тока. Величина и длительность подачи напряжения зависит от заданных параметров pH и, или ОВП.

[00134] Электролиз включается при определенной температуре охлаждаемой стенки и воды соответственно (от +6 до +10°С, это зависит от того, что надо получить на выходе). Так же регулируется величина постоянного напряжения и силы тока для получения заданных параметров рН и ОВП. Например, если надо получить ОВП -40 и pH 11, 5 подаем 36 V при t воды +10°С. Если надо получить ОВП -80 и рН 11, подаем 42 V при t воды +6°С

[00135] Причем отрицательные значения ОВП получаются только в первых слоях льда, в связи с этим имея цель получить воду с высоким рН и отрицательными значениями ОВП намораживать много льда нет смысла.

[00136] Для достижения высоких значений рН и ОВП целесообразно использование теплообменного устройства 210, выполненного из титана, более того, элементы теплообменного устройства 210, задействованные в процессе электролиза, должны иметь специальное покрытие, напыление из платины, иридия или аналогичных по свойствам металлов.

[00137] Теплообменное устройстве 210 в системе может работать как один, так и два (также далее четно 2). При работе двух теплообменных устройств 210 их работа протекает в противофазе. То есть если в первом теплообменном устройстве происходит процесс намораживания льда, то во втором теплообменном устройстве происходит процесс таяния льда.

[00138] Работа двух или кратного количества теплообменных устройств в противофазе считается оптимальным вариантом, так как рационально, сбалансировано используется как холод, так и тепло, идет равномерный процесс работы аппарата, особенно холодильного агрегата 120.

[00139] Работа устройства с одним теплообменным устройством 210 может быть предпочтительна в домашних условиях и при необходимости получения небольшого количества воды с заданными параметрами, особенно ОВП и рН. Изъять из системы часть воды с большим отрицательным значением ОВП достаточно сложно, так как ОВП достаточно быстро стремится перейти в положительные значения. С рН проблем особых нет, рН держится достаточно долго, так при хранении воды в холодильнике при температуре +6°С за 40 дней рН опустился всего на 0.5 единиц, что можно списать на погрешность измерения в теории. Воду с отрицательным ОВП из полноценной системы необходимо очень быстро сливать и использовать по назначению.

[00140] Если требуется вода с высокими значениями рН выгоднее использовать систему с двумя и более теплообменниками.

[00141] Датчики контроля состава воды по физико-химическим свойствам воды, определяющие - водородный показатель воды pH, окислительно-восстановительный потенциал воды ОВП, солемер кондуктометрический для определения общего солесодержания и температуры воды анализируют воду на входе в теплообменное устройство.

[00142] Контрольные датчики так же расположены в приемных емкостях 510 или на выходе из теплообменного устройства 210.

[00143] В зависимости от данных, полученных от датчиков, управляющий блок 140 выбирает параметры работы системы по температурам, времени заполнения теплообменных устройств водой, выбирается время цикла охлаждения.

[00144] Приемный блок 130 состоит из одной, двух или более термоизолированных приемных емкостей 510. Температура воды в приемных емкостях 510 поддерживается в интервале от 4 до 16°С. Контролируется датчиками температуры и осуществляется посредством подачи хладоносителя от холодильно-агрегатного блока 120. Регулировка температуры приемных емкостей 510 осуществляется переключение электромагнитных клапанов.

[00145] Сначала чистая вода поступает в первую емкость до момента срабатывания датчика уровня воды в этой емкости. Далее происходит наполнение второй приемной емкости до момента срабатывания датчика уровня воды во второй емкости.

[00146] Ниже +4°С охлаждать воду нет смысла, так как вода начинает замерзать при температуре +3,8°С, возможно переохлаждение воды, в закрытой полости до температуры -8 - -9°С, но в этом случае, с большой долей вероятности, при любом воздействие будет образован бинарный (игольчатый) лед. Выше 16°С вода начинает терять свои физические свойства.

[00147] При отсутствии расхода чистой воды из приемных емкостей и срабатывание датчиков уровня в первой и второй емкостях 510 происходит остановка процесса намораживания и таяния льда в теплообменных устройствах 210, холодильно-агрегатный блок 120 продолжает поддерживать заданную температуру только в приемных емкостях 510.

[00148] При начале расхода воды из емкостей 510 возобновляется работа теплообменных устройств 210 по очистке воды.

[00149] Первые 16 часов или заданное потребителем время чистая вода из теплообменных устройств 210 поступает в первую приемную емкость 510. Вторые 16 часов или заданное потребителем время вода из теплообменных устройств 210 вода поступает во вторую приемную емкость.

[00150] Длительность хранения готовой воды в приемных емкостях 510 ориентировочно 16 часов (время хранения чистой воды задает пользователь). Через 16 часов или заданное потребителем время вода сливается из первой емкости и через 16 часов или заданное потребителем время из второй. В результате потребитель всегда имеет возможность пользоваться чистой и свежей водой.

[00151] Слив воды происходит через соленоидные клапаны или вентили в дренажную систему 540 приемного блока 130.

[00152] Хранить воду более 16 часов особого смысла нет, так как несмотря на то, что вода остается чистой она теряет свои физические свойства. В регионах с ограниченном количеством воды и ее высокой стоимостью данное время хранения может быть не принципиально.

[00153] Дренажная система 540 приемного блока 130 состоит из соленоидных электромагнитных клапанов или вентилей, датчика наличия воды в системе и насоса откачки воды - дренажного насоса. Дренажный насос срабатывает от датчика наличия воды в системе или команды от управляющего блока 140. Наличие воды в системе может быть в результате перелива воды из теплообменных устройств 210 в процессе намораживания льда, из-за расширения льда и вытеснения воды из теплообменного устройства 210. В результате слива загрязненой воды из теплообменного устройства 210. При сливе воды из приемной емкости 510.

[00154] Приемные емкости 510 имеют насосы с датчиками наличия воды. При работе насоса первой емкости и полном расходе воды насос начинает подавать потребителю воду из второй емкости.

[00155] Приемный блок 130 имеет датчик протечки воды. При срабатывании датчика протечки воды управляющий блок 140 перекрывает воду на входе в систему и система переводится в аварийный режим работы.

[00156] Холодильно-агрегатный блок 120 работает в различных режимах производительности по холоду, за счет инвертера компрессора 310, для достижения качественных показателей чистой воды.

[00157] Производительностью компрессора 310 регулируется температура на охлаждаемой стенке теплообменного устройства 210.

[00158] В системе для оптимизации процессов, экономии электроэнергии и повышения КПД используется тепловыделение холодильного агрегата 120, то есть за счет использования тепла от холодильного агрегата 120 осуществляется оттаивание замороженного льда в теплообменных устройствах 210, подогреваются вытеснители в теплообменных устройствах 210.

[00159] Холодильно-агрегатный блок 120 через соленоидные электромагнитные клапана или вентили соединен с теплообменным 110 и приемным блоками 130, по холодными и горячими линиям.

[00160] При использовании термоэлектрических модулей Пельтье не нужен компрессор, конденсатор, и все электромагнитные клапаны газового контура.

[00161] Система становится много проще, в том числе с точки зрения управления, так, по сути, модуль Пельтье управляется напряжением и током. Однако, в связи с ростом цен на энергоносители и электроэнергию данное устройство в разы дороже в эксплуатации.

[00162] Также надо понимать, что модуль Пельтье - это последовательное соединение множества полупроводников и выход из строя одного из них влечет отказ всего модуля. Основные недостатки - низкий КПД и высокие затраты на электроэнергию. В круглом теплообменнике, и в прямоугольном, как вариант если одна часть охлаждается, то в это место нельзя подать тепло, или надо заводить электронагревательный шнур или подводить иной источник тепла, но это все приводит только к росту затрат на электроэнергию.

[00163] И вытеснитель в данном варианте реализации греется теплыми парами от компрессора, здесь надо делать стандартный электрический тен подогрева, что опять влечет затраты на электроэнергию.

[00164] Управляющий блок 140 осуществляет работу всей системы.

[00165] По выбранной программе управляющий блок 140 включает/выключает бактерицидную лампу при любой подаче воды в систему.

[00166] Управляет подачей и распределением воды по теплообменникам 210, приемным емкостям 510 и удалением воды из системы через дренажный насос 540 приемного блока 130.

[00167] Управляет подачей чистой воды из приемных емкостей 510 потребителю.

[00168] Управляющий блок 140 управляет работой всех соленоидных электромагнитных клапанов контура с хладоносителем, и горячим, и холодным - газовый контур.

[00169] Все управление происходит за счет открытия/закрытия соленоидных электромагнитных клапанов водяного и газового контура.

[00170] Управляющий блок 140 контролирует работу и анализирует данные полученные от всех датчиков температуры и датчиков уровня и наличия воды теплообменного 110 и приемного блоков 130.

[00171] Анализируя работу датчиков температуры, датчиков уровня и наличия воды управляющий блок 140 в зависимости от выбранной программы очистки посредством переключения клапанов регулирует или поддерживает необходимые температурные режимы в теплообменниках 210 и приемных емкостях 510, управляет работой дренажного насоса 540 приемного блока 130.

[00172] При протекании воды и срабатывании датчика протечки управляющий блок 140 переводит систему в аварийный режим и останавливает работу до устранения неисправности - протечки.

[00173] Ссылаясь на Фиг. 4, управляющий блок 140 может быть реализован в виде вычислительной системы 400 осуществления очистки воды методом перекристаллизации (вымораживания), которая содержит один или более из следующих компонентов:

• компонент 401 обработки, содержащий по меньшей мере один процессор 402,

• память 403,

• компонент 405 мультимедиа,

• компонент 406 аудио,

• интерфейс 407 ввода / вывода (I / O),

• сенсорный компонент 408,

• компонент 409 передачи данных.

[00174] Компонент 401 обработки в основном управляет всеми операциями системы 400, например, осуществляет обработку данных о пользователе или его запросе на выполнение необходимых параметров воды, а также управляет дисплеем, передачей данных, работой камеры. Компонент 401 обработки может включать в себя один или более процессоров 402, реализующих инструкции для завершения всех или части шагов из указанных выше способов. Кроме того, компонент 401 обработки может включать в себя один или более модулей для удобного процесса взаимодействия между другими модулями 401 обработки и другими модулями. Например, компонент 401 обработки может включать в себя мультимедийный модуль для удобного облегченного взаимодействия между компонентом 405 мультимедиа и компонентом 401 обработки.

[00175] Память 403 выполнена с возможностью хранения различных типов данных для поддержки работы системы 400, например, базу данных с полученными ранее параметрами воды для автоматизации процесса работы технического решения. Примеры таких данных включают в себя инструкции из любого приложения или способа, контактные данные, данные адресной книги, сообщения, изображения, видео, и т. д., и все они работают на системе 400. Память 403 может быть реализована в виде любого типа энергозависимого запоминающего устройства, энергонезависимого запоминающего устройства или их комбинации, например, статического оперативного запоминающего устройства (СОЗУ), Электрически-Стираемого Программируемого постоянного запоминающего устройства (ЭСППЗУ), Стираемого Программируемого постоянного запоминающего устройства (СППЗУ), Программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), магнитной памяти, флэш-памяти, магнитного диска или оптического диска и другого, не ограничиваясь.

[00176] Компонент 405 мультимедиа включает в себя экран, обеспечивающий выходной интерфейс между системой 400, которая может быть установлена на мобильном устройстве связи пользователя и пользователем. В некоторых вариантах реализации, экран может быть жидкокристаллическим дисплеем (ЖКД) или сенсорной панелью (СП). Если экран включает в себя сенсорную панель, экран может быть реализован в виде сенсорного экрана для приема входного сигнала от пользователя. Сенсорная панель включает один или более сенсорных датчиков в смысле жестов, прикосновения и скольжения по сенсорной панели. Сенсорный датчик может не только чувствовать границу прикосновения субъекта или жест перелистывания, но и определять длительность времени и давления, связанных с режимом работы на прикосновение и скольжение. В некоторых вариантах осуществления компонент 405 мультимедиа включает одну фронтальную камеру и/или одну заднюю камеру. Когда система 400 находится в режиме работы, например, режиме съемки или режиме видео, фронтальная камера и/или задняя камера могут получать данные мультимедиа извне. Каждая фронтальная камера и задняя камера может быть одной фиксированной оптической системой объектива или может иметь фокусное расстояние или оптический зум.

[00177] Компонент 406 аудио выполнен с возможностью выходного и/или входного аудио сигнала. Например, компонент 406 аудио включает один микрофон (MIC), который выполнен с возможностью получать внешний аудио сигнал, когда система 400 находится в режиме работы, например, режиме вызова, режима записи и режима распознавания речи. Полученный аудио сигнал может быть далее сохранен в памяти 403 или направлен по компоненту 409 передачи данных. В некоторых вариантах осуществления компонент 406 аудио также включает в себя один динамик выполненный с возможностью вывода аудио сигнала.

[00178] Интерфейс 407 ввода / вывода (I / O) обеспечивает интерфейс между компонентом 401 обработки и любым периферийным интерфейсным модулем. Вышеуказанным периферийным интерфейсным модулем может быть клавиатура, руль, кнопка, и т. д. Эти кнопки могут включать, но не ограничиваясь, кнопку запуска, кнопку регулировки громкости, начальную кнопку и кнопку блокировки.

[00179] Сенсорный компонент 408 содержит один или более сенсоров и выполнен с возможностью обеспечения различных аспектов оценки состояния системы 400. Например, сенсорный компонент 408 может обнаружить состояния вкл./выкл. системы 400, относительное расположение компонентов, например, дисплея и кнопочной панели, одного компонента системы 400, наличие или отсутствие контакта между субъектом и системой 400, а также ориентацию или ускорение/замедление и изменение температуры системы 400. Сенсорный компонент 408 содержит бесконтактный датчик, выполненный с возможностью обнаружения присутствия объекта, находящегося поблизости, когда нет физического контакта. Сенсорный компонент 408 содержит оптический датчик (например, КМОП или ПЗС-датчик изображения) выполненный с возможностью использования в визуализации приложения. В некоторых вариантах сенсорный компонент 408 содержит датчик ускорения, датчик гироскопа, магнитный датчик, датчик давления или датчик температуры.

[00180] Компонент 409 передачи данных выполнен с возможностью облегчения проводной или беспроводной связи между системой 400 и другими устройствами. Система 400 может получить доступ к беспроводной сети на основе стандарта связи, таких как GSM (2G, 3G, 4G, 5G), Wi-Fi, Bluetooth, DECT, СDMA, PHS или их комбинации. В одном примерном варианте компонент 409 передачи данных получает широковещательный сигнал или трансляцию, связанную с ними информацию из внешней широковещательной системы управления через широковещательный канал. В одном варианте осуществления компонент 409 передачи данных содержит модуль коммуникации ближнего поля (NFC), чтобы облегчить ближнюю связь. Например, модуль NFC может быть основан на технологии радиочастотной идентификации (RFID), технологии ассоциации передачи данных в инфракрасном диапазоне (IrDA), сверхширокополосных (UWB) технологии, Bluetooth (BT) технологии и других технологиях.

[00181] В примерном варианте осуществления система 400 может быть реализована посредством одной или более Специализированных Интегральных Схем (СИС), Цифрового Сигнального Процессора (ЦСП), Устройств Цифровой Обработки Сигнала (УЦОС), Программируемым Логическим Устройством (ПЛУ), логической микросхемой, программируемой в условиях эксплуатации (ППВМ), контроллером, микроконтроллером, микропроцессором или другим электронным компонентом, и может быть сконфигурирован для реализации способа 200 осуществления очистки воды.

[00182] В примерном варианте осуществления энергонезависимый машиночитаемый носитель содержит память 403, которая включает инструкции, где инструкции выполняются процессором 401 системы 400 для реализации описанных выше способов очистки воды. Например, энергонезависимым машиночитаемым носителем может быть ПЗУ, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), компакт-диск, магнитная лента, дискеты, оптические устройства хранения данных и тому подобное.

[00183] Вычислительная система 400 может включать в себя интерфейс дисплея, который передает графику, текст и другие данные из коммуникационной инфраструктуры (или из буфера кадра, не показан) для отображения на компоненте 405 мультимедиа. Вычислительная система 400 дополнительно включает в себя устройства ввода или периферийные устройства. Периферийные устройства могут включать в себя одно или несколько устройств для взаимодействия с мобильным устройством связи пользователя, такие как клавиатура, микрофон, носимое устройство, камера, один или более звуковых динамиков и другие датчики. Периферийные устройства могут быть внешними или внутренними по отношению к мобильному устройству связи пользователя. Сенсорный экран может отображать, как правило, графику и текст, а также предоставляет пользовательский интерфейс (например, но не ограничиваясь ими, графический пользовательский интерфейс (GUI)), через который субъект может взаимодействовать с мобильным устройством связи пользователя, например, получать доступ и взаимодействовать с приложениями, запущенными на устройстве.

[00184] Элементы заявляемого технического решения находятся в функциональной взаимосвязи, а их совместное использование приводит к созданию нового и уникального технического решения. Таким образом, все блоки функционально связаны.

[00185] Все блоки, используемые в системе, могут быть реализованы с помощью электронных компонент, используемых для создания цифровых интегральных схем, что очевидно для специалиста в данном уровне техники. Не ограничиваюсь, могут использоваться микросхемы, логика работы которых определяется при изготовлении, или программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), логика работы которых задается посредством программирования. Для программирования используются программаторы и отладочные среды, позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства в виде принципиальной электрической схемы или программы на специальных языках описания аппаратуры: Verilog, VHDL, AHDL и др. Альтернативой ПЛИС могут быть программируемые логические контроллеры (ПЛК), базовые матричные кристаллы (БМК), требующие заводского производственного процесса для программирования; ASIC - специализированные заказные большие интегральные схемы (БИС), которые при мелкосерийном и единичном производстве существенно дороже.

[00186] Обычно, сама микросхема ПЛИС состоит из следующих компонент:

• конфигурируемых логических блоков, реализующих требуемую логическую функцию;

• программируемых электронных связей между конфигурируемыми логическими блоками;

• программируемых блоков ввода/вывода, обеспечивающих связь внешнего вывода микросхемы с внутренней логикой.

[00187] Также блоки могут быть реализованы с помощью постоянных запоминающих устройств.

[00188] Таким образом, реализация всех используемых блоков достигается стандартными средствами, базирующимися на классических принципах реализации основ вычислительной техники.

[00189] Как будет понятно специалисту в данной области техники, аспекты настоящего технического решения могут быть выполнены в виде системы, способа или компьютерного программного продукта. Соответственно, различные аспекты настоящего технического решения могут быть реализованы исключительно как аппаратное обеспечение, как программное обеспечение (включая прикладное программное обеспечение и так далее) или как вариант осуществления, сочетающий в себе программные и аппаратные аспекты, которые в общем случае могут упоминаться как «модуль», «система» или «архитектура». Кроме того, аспекты настоящего технического решения могут принимать форму компьютерного программного продукта, реализованного на одном или нескольких машиночитаемых носителях, имеющих машиночитаемый программный код, который на них реализован.

[00190] Также может быть использована любая комбинация одного или нескольких машиночитаемых носителей. Машиночитаемый носитель хранилища может представлять собой, без ограничений, электронную, магнитную, оптическую, электромагнитную, инфракрасную или полупроводниковую систему, аппарат, устройство или любую подходящую их комбинацию. Конкретнее, примеры (неисчерпывающий список) машиночитаемого носителя хранилища включают в себя: электрическое соединение с помощью одного или нескольких проводов, портативную компьютерную дискету; жесткий диск, оперативную память (ОЗУ), постоянную память (ПЗУ), стираемую программируемую постоянную память (EPROM или Flash-память), оптоволоконное соединение, постоянную память на компакт-диске (CD-ROM), оптическое устройство хранения, магнитное устройство хранения или любую комбинацию вышеперечисленного. В контексте настоящего описания, машиночитаемый носитель хранилища может представлять собой любой гибкий носитель данных, который может содержать или хранить программу для использования самой системой, устройством, аппаратом или в соединении с ними.

[00191] Программный код, встроенный в машиночитаемый носитель, может быть передан с помощью любого носителя, включая, без ограничений, беспроводную, проводную, оптоволоконную, инфракрасную и любую другую подходящую сеть или комбинацию вышеперечисленного.

[00192] Компьютерный программный код для выполнения операций для шагов настоящего технического решения может быть написан на любом языке программирования или комбинаций языков программирования, включая объектно-ориентированный язык программирования, например Python, R, Java, Smalltalk, С++ и так далее, и обычные процедурные языки программирования, например язык программирования «С» или аналогичные языки программирования. Программный код может выполняться на компьютере пользователя полностью, частично, или же как отдельный пакет программного обеспечения, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере, или же полностью на удаленном компьютере. В последнем случае, удаленный компьютер может быть соединен с компьютером пользователя через сеть любого типа, включая локальную сеть (LAN), глобальную сеть (WAN) или соединение с внешним компьютером (например, через Интернет с помощью Интернет-провайдеров).

[00193] Аспекты настоящего технического решения были описаны подробно со ссылкой на блок-схемы, принципиальные схемы и/или диаграммы способов, устройств (систем) и компьютерных программных продуктов в соответствии с вариантами осуществления настоящего технического решения. Следует иметь в виду, что каждый блок из блок-схемы и/или диаграмм, а также комбинации блоков из блок-схемы и/или диаграмм, могут быть реализованы компьютерными программными инструкциями. Эти компьютерные программные инструкции могут быть предоставлены процессору компьютера общего назначения, компьютера специального назначения или другому устройству обработки данных для создания процедуры, таким образом, чтобы инструкции, выполняемые процессором компьютера или другим программируемым устройством обработки данных, создавали средства для реализации функций/действий, указанных в блоке или блоках блок-схемы и/или диаграммы.

[00194] Эти компьютерные программные инструкции также могут храниться на машиночитаемом носителе, который может управлять компьютером, отличным от программируемого устройства обработки данных или отличным от устройств, которые функционируют конкретным образом, таким образом, что инструкции, хранящиеся на машиночитаемом носителе, создают устройство, включающее инструкции, которые осуществляют функции/действия, указанные в блоке блок-схемы и/или диаграммы.

[00195] Ниже в Таблице 1 показано достижение технического результата данного технического решения. В Таблице 1 показания сняты при следующих условиях:

• чистота исходный воды равняется 249 ppm;

• напряжение в вольтах постоянное и указано в таблице;

• ток в амперах указан в начальный момент подачи напряжения на перегородку;

• температура воды в начальный период подачи напряжения на перегородку равна 10 градусам Цельсия.

Реферат

Техническое решение относится к системам и способам очистки воды методом перекристаллизации и используемым в них теплообменным устройствам для периодического замораживания и оттаивания льда. Согласно способу получают требуемые параметры воды по чистоте (ppm), водородный показатель pH, окислительно-восстановительный потенциал воды. Наполняют водой теплообменное устройство в количестве одного или кратно двум теплообменного блока. Выбирают алгоритм работы системы по холоду, теплу, интенсивностям работы компрессора и циркуляционных насосов посредством контроллера управляющего блока. Осуществляют охлаждение намораживающей стенки теплообменного устройства посредством управляющего блока на основании параметров выбранного алгоритма работы системы. Сливают загрязненную воду по окончании цикла охлаждения намораживающей стенки теплообменного устройства в дренажную систему приемного блока. Переводят теплообменное устройство в режим подогрева. Сливают растопленный лед с намораживающей стенки теплообменного устройства в емкость в количестве одной или кратно двум приемного блока посредством управляющего блока. Технический результат: повышение степени очистки и качества воды. 2 н. и 44 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Формула