Способ и устройство для коррекции микроклиматических параметров, содержания аэроионов в воздухе компьютерных кабинетов учебных заведений (как составные элементы здоровьесберегающей технологии в системе образования)

Изобретение относится к медицине и касается технического оснащения и организации учебного процесса с позиций соблюдения санитарно-гигиенических требований в компьютерных кабинетах образовательных учреждений. Способ включает размещение в компьютерном кабинете генератора отрицательных аэроионов и перемещение его по направляющим вдоль стен. Устройство включает генератор аэроионов, механическое устройство, состоящее из направляющих для перемещения генератора реверсивного электродвигателя, роликов, закрепленных на оси редуктора электродвигателя и на оси кронштейна, тросика и концевых микровыключателей для переключения направления вращения электродвигателя. Генератор отрицательных аэроионов непрерывно передвигают по направляющим из конца в конец помещения. Скорость перемещения подбирается в зависимости от размеров помещения и, соответственно, длины направляющих. Способ и устройство позволяют обеспечить равномерное распределение концентрации отрицательных аэроионов в объеме воздушного пространства помещения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к медицине и касается технического оснащения и организации учебного процесса с позиций соблюдения санитарно-гигиенических требований в компьютерных кабинетах образовательных учреждений.

К наиболее актуальной проблеме обеспечения норм существующих санитарно-гигиенических требований в учебных заведениях относятся вопросы разработки и внедрения здоровьесберегающих технологий в образовании. Технологий, которые позволят устранить нарастающее противоречие между необходимостью повсеместного внедрения современной компьютерной техники и факторами неблагоприятного воздействия этой техники на здоровье человека.

Вопросам искусственной ионизации воздуха, изучению благоприятного воздействия легких отрицательных аэроионов на живые организмы и возможностям нейтрализации губительного воздействия техногенной среды при нарушении баланса в ионном составе воздуха посвящено множество научных исследований. Опубликованные работы всесторонне освещают их с позиций биологии, физиологии, медицины и многих дисциплин существующих на стыке этих наук (Чижевский А.Л., 1919-1959; Васильев Л.Л., 1960; Скипетров В.П., 1997; Скипетров В.П. и соавт., 1995, 2001; Зорькина А.В., 2001; Финогенов С.Н., 1963; Черкасов Г.В., Яковлев С.А., 2000; Мещеряков А.Ю., Федотов Ю.А., 1998 и др.).

Сложности соблюдения, в повседневной и повсеместной практике, существующих санитарно-гигиенических норм аэроионного состава воздуха в учебных помещениях, оборудованных компьютерной техникой, заключаются в отсутствии методических указаний по правильному выбору и оптимальному использованию средств искусственной аэроионизации в учебных заведениях.

Известен способ ионизации воздуха в помещении, заключающийся в излучении аэроионов и обеспечении заданной концентрации аэроионов, при котором излучение аэроионов осуществляют с помощью двух групп излучателей, разнесенных по помещению. Устройство для осуществления этого способа содержит источник питания, излучатели аэроионов, блок управления и высоковольтный коммутатор, посредством которого одна группа излучателей подсоединяется к отрицательному полюсу источника высокого напряжения (ИВН), а другая одновременно с первой подсоединяется к положительному полюсу ИВН, заданную концентрацию обеспечивают, изменяя полярность подключения к ИВН всех или части излучателей, входящих в обе группы (Горетов Ю.Н., патент на изобретение №2098151 в БИ №28 (I ч.) 10.10.1997 г.).

Недостатками данного способа являются сложность оснащения и безопасной эксплуатации подобного комплекса аппаратуры в учебных заведениях. Излучатели аэроионов разной полярности создадут области повышенной концентрации ионов как отрицательной, так и положительной полярности в местах расположения излучателей, в этих зонах могут находиться учащиеся.

Известен также способ преобразования положительных ионов атмосферного воздуха в отрицательные, заключающийся в том, что в данном объеме, заполненном атмосферным воздухом, помещают не менее одного отрицательно заряженного электрода и создают вблизи поверхности электрода электрическое поле с напряженностью, достаточной для осуществления при нейтрализации положительного иона эмиссии электронов с поверхности электрода и ударной ионизации газа этими электронами, причем один положительный ион, вызвавший при нейтрализации эмиссию электрона, создает N^- отрицательных ионов, число которых определяется соотношением N^-=1+η_eN⁺+(η_еN⁺)²+(η_еN+)³ ..., где η_e - вероятность эмиссии электрона при нейтрализации положительного иона на поверхности отрицательного электрода, a N⁺ - число вторичных положительных ионов, возникающих вблизи отрицательного электрода. В качестве электрода может применяться проводящая нить или несколько нитей, соединенных электрически с источником высокого напряжения отрицательной полярности. Или в качестве отрицательного электрода используют иглы живых растений типа алоэ, кактусов, роз, шиповника, хвойных растений и др., причем на корневую систему, ствол или стебель подают высокое напряжение отрицательной полярности (Ляпидевский В. К., заявка на изобретение № 2000100068/14 от 05.01.2000 в БИ №30 (I ч.), 27.10.2001, стр.23).

Недостатками данного способа является малая эффективность, а также повышенная опасность для учащихся при использовании его в компьютерных классах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ создания заданной концентрации легких аэроионов отрицательной полярности в непосредственной близости от экранов видеотерминальных устройств, используется для обеспечения в зоне непосредственной близости от экранов видеотерминальных устройств концентрации легких аэроионов отрицательной полярности на заданном уровне, заключается в том, что в помещении с видеотерминальными устройствами устанавливают аэроионизатор, либо несколько аэроионизаторов, каждый из которых генерирует направленный в зону дыхания оператора поток легких аэроионов отрицательной полярности, создающих концентрацию аэроионов в зоне от 3·10³ до 5·10⁴ ион/см³ (Научно-экологический центр им. А.Л.Чижевского, заявка на изобретение, БИ №13, 10.05.1995, стр.37).

Недостатками указанного способа является то, что технически и экономически сложно в учебных заведениях установить аэроионизатор возле каждого монитора для создания направленного в зону дыхания оператора потока аэроионов, создающего концентрацию 3-50 тысяч отрицательных ионов в см³. Кроме того, при таком способе в этих зонах нарушается необходимый баланс с концентрацией положительных ионов, не соблюдаются требования санитарных норм (СН 1225- 80) к допустимой величине показателя полярности.

Техническим результатом предлагаемого способа является, более равномерная, в сравнении с вышеописанными способами стационарного размещения ионизаторов, коррекция содержания аэроионов и микроклиматических параметров в воздухе компьютерных кабинетов по всему объему помещения. Преимущество обеспечивается тем, что портативный генератор аэроионов, обеспечивая коррекцию содержания отрицательно и положительно заряженных аэроионов и очищение воздуха от взвешенных частиц пыли в общем объеме помещения, перемещается по направляющим нужной длины, закрепленной на стене, на высоте 2 метра от пола, при этом перемещение осуществляется непрерывно автоматически в обе стороны, из конца в конец, с помощью реверсивного электродвигателя, протягивающего тросик или нить, передвигающие ионизатор.

Устройство для коррекции содержания аэроионов, при высоте потолка помещения не более 3,5 метров, выполняется так, что портативный аэроионизатор крепится к легкой площадке, автоматически перемещающейся по карнизу “струна” (две параллельно расположенные стальные проволоки, натяжение которых осуществляется закручиванием гаек, обеспечивающим передвижение болтов, к которым присоединены концы проволоки), закрепленному на потолке.

Предлагаемые способ и устройство позволяют обеспечивать оптимальную концентрацию отрицательных аэроионов и величину показателя полярности в помещениях, оборудованных компьютерами, используя меньшее количество передвигающихся генераторов аэроионов, нежели стационарно установленных. Тем самым применение искусственной ионизации становится более доступно для практического внедрения в системе образования.

Указанный технический результат достигался с использованием портативных ионизаторов ANION в компьютерных кабинетах Пятигорского филиала Таганрогского государственного радиотехнического университета и НОУ “Колледж информационных технологий”. В кабинете площадью более 60 м² (объем свыше 260 м³), оборудованном 14 компьютерами, ионизаторы работали у противоположных стен вдоль рядов рабочих мест на уровне 2 м от пола. Замеры концентрации ионов положительной и отрицательной полярности и показателя полярности производились сертифицированным и прошедшим государственную поверку малогабаритным счетчиком ионов MAC-01. В одних и тех же точках, на линии середины комнаты, замеры производились на высоте 1,5 метра от пола при различных вариантах количества работающих ионизаторов ANION (2-4 шт.).

Для обоснования выбора модели ионизатора были определены критерии, которым они должны отвечать с позиций безопасности и технической применимости в специфических условиях учебных заведений. Сделан сравнительный анализ технических характеристик и эксплуатационных параметров большинства выпускаемых в настоящее время ионизаторов. Полученные результаты позволили сделать вывод о возможности применения портативного ионизатора воздуха ANION для оборудования компьютерных кабинетов учебных заведений. Его вес и конструкция, предусмотренные в корпусе гнезда для крепления, позволяют без всякой доработки использовать ANION в разработанном устройстве где он перемещается по направляющим, в автоматическом режиме, и производит очищение воздуха от взвешенных частиц пыли и аэрозолей.

Дополнительно были проведены измерения концентраций ионов обеих полярностей на различных расстояниях от ионизатора ANION с помощью поверенного счетчика аэроионов конструкции Ибрагимова АИ-1М. Все полученные результаты позволили в достаточной степени корректно сопоставить на сводном графике реальные показатели работы 11-ти моделей ионизаторов. Безопасный уровень концентрации отрицательных ионов при работе ионизатора ANION устанавливается на расстоянии 0,8 метра от прибора, а необходимая по санитарно-гигиеническим нормам минимальная концентрация отрицательных аэроионов (600 ионов/см³) измеряется на расстоянии около 4 метров, таким образом, эффективная рабочая зона ионизатора ANION имеет ширину более 3 метров. Эти расстояния обеспечивают оптимальную коррекцию микроклиматических параметров, содержания аэроионов в воздухе компьютерных кабинетов учебных заведений, поскольку соответствуют средним габаритам таких помещений.

Отличительной особенностью предлагаемых способа и устройства искусственной аэроионизации является профилактическая направленность, реализуемая как составной элемент здоровьесберегающей технологии в системе образования, в целях защиты и укрепления здоровья подрастающего поколения.

1. Способ коррекции содержания аэроионов в воздухе компьютерного кабинета, включающий размещение в нем генератора отрицательных аэроионов, отличающийся тем, что портативный генератор отрицательных аэроионов, закрепленный на площадке, передвигают по направляющим вдоль стен в обе стороны из конца в конец кабинета со скоростью, обеспечивающей равномерное распределение концентрации отрицательных ионов в объеме воздуха кабинета.

2. Устройство для коррекции содержания аэроионов в воздухе компьютерного кабинета, включающее генератор отрицательных аэроионов и устройство для его перемещения, отличающееся тем, что устройство для перемещения содержит направляющие, реверсивный электродвигатель, ролики, закрепленные на оси редуктора электродвигателя и на оси кронштейна, тросик и концевые микровыключатели для переключения направления вращения электродвигателя, при этом генератор закреплен на площадке, расположенной на направляющих.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что направляющие выполнены в виде двух стальных параллельных проволок, натяжение которых осуществляют закручиванием гаек для передвижения болтов в закрепленных кронштейнах, при этом концы проволоки присоединены к болтам.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что направляющие закреплены на стене на высоту двух метров.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что направляющие закреплены на потолке кабинета при высоте помещения не более 3,5 м.