[recovery mode] Типовой китайский увлажнитель — инкубатор для заразы28.01.2016 14:52

На данный момент я занимаюсь созданием системы вентиляции типа «умный дом». О всей системе в комплексе готовлю большую статью, которую планирую опубликовать немного позднее.
Важная характеристика, определяющая качество воздуха — это влажность. В процессе выбора системы увлажнения через мои руки прошло множество разных устройств. Среди таких устройств оказался типовой ультразвуковой увлажнитель.
Именно препарирование типичного дешёвого ультразвукового увлажнителя и стало причиной написания этой статьи/заметки.
Вода — источник жизни.
Вода создает прекрасные условия для развития микроорганизмов. Недаром именно в воде зародилась первая жизнь. На самом деле суши просто не было, поэтому у первой жизни не было вариантов…
У воды есть важная характеристика, определяющая ее пригодность для размножения — температура.
Разные виды микроорганизмов приспособлены к разной температуре, но бОльшая часть лучше всего развивается в условиях температуры в районе 30–40 градусов.
Например, если среднесуточная температура реки Волги поднимается выше 28 градусов, то вводится запрет на купание, так как значительно повышается риск подхватить серьезную инфекцию, глотнув водички во время купания.
Одна из весьма популярных бактерий — легионелла. Эта бактерия широко распространена, но в маленьких количествах. В воде комнатной температуры она практически не размножается и угрозы не представляет.
Если посмотреть в Википедии, то видим следующие цифры:

• 25—45 °C — Промежуток температур, где происходит рост
• 32—42 °C — Идеальный промежуток температур для роста

Даже если у вас в квартире нет легионеллы (а ее скорее всего нет) — это не повод радоваться. Есть десятки других бактерий, которые только и ждут пока вы нагреете стаканчик водички до 30–40 градусов и оставите без присмотра ненадолго.Устройство типового ультразвукового увлажнителя
Ультразвуковой увлажнитель состоит из трех важных частей.

Самая главная часть — пьезоэлемент, который, вибрируя, расщепляет воду на мельчайшие капли, которые потоком воздуха выносятся из резервуара в помещение и частично испаряются в воздухе, увлажняя его.

Для функционирования пьезоэлементу требуется переменный ток с частотой от 45 килогерц. За эту операцию отвечает инвертор, который берет, как правило, 12 вольт постоянного тока и преобразует его в высокочастотный переменный. Иногда с повышением.

Для функционирования инвертора требуется последний элемент нашей мозаики — блок питания DC220→AC12.

А теперь о плохом
Все три перечисленных элемента греются.
И если блок питания просто греется, то инвертор (а вернее — силовой транзистор на нем) и пьезоэлемент ГРЕЮТСЯ .
Греются настолько сильно, что через секунду после включения и пьезокристалл, и силовой транзистор оставят ожог, если к ним прикоснуться.
И куда же девается тепло от этих кипятильников?
Китайские инженеры рассудили просто и эффективно — у нас 3–5 литров воды. Это офигенной мощности аккумулятор тепла. И пусть рассеивание тепла минимально — все равно бака хватит лишь на несколько часов работы. За это время температура всей системы не превысит 30–40 градусов, а там — свежая холодная вода и новый простор для нагрева и аккумулирования тепла.
Пьезокристалл и так находится в контакте с водой. Тут и придумывать ничего не надо. Да и не так он сильно греется, если работает в штатном режиме.
Совсем другое дело — силовой транзистор.
Недолго думая инженеры закрепили транзистор так, чтобы и он охлаждался водой.

Справа пьезоэлемент под крышкой. Сверху прикручен транзистор на отполированный и смазанный термопастой участок пластины.
«Ну и что?» — скажете вы. За несколько часов работы системы, даже в теплой воде не успеет развиться колония бактерий величины, достаточной для создания угрозы здоровью. Ведь достаточно после использования слегка промыть резервуар для воды, налить свежую порцию прохладной воды и все будет ок…О плохом. Вторая часть
Поговорим еще об одном важном элементе конструкции ультразвукового увлажнителя — резервуаре для воды.
Проблема ультразвукового распылителя в том, что система очень требовательна к уровню воды.
С одной стороны, пьезоэлемент должен быть покрыт слоем воды, чтобы было что расщеплять на капли, но с другой — слой воды не должен быть слишком большим, иначе расщепленные капли просто растворятся в толще воды, не попав в воздух.
Заставлять пользователя каждые 10 минут подливать воды в блюдце с распылителем — негуманно. Поэтому инженеры придумали достаточно большой бачок воды с простым принципом функционирования:

1. бачок расположен горлышком вниз.
2. горлышко находится на необходимом для функционирования распылителя уровне.
3. пока уровень воды в рабочей зоне достаточен — горлышко находится в воде и воздух внутрь резервуара попасть не может.

Соответственно, и вода из резервуара не выливается. Как только уровень воды в рабочей зоне опускается ниже горлышка резервуара — туда попадает воздух и часть воды выливается в рабочую зону, уровень поднимается до горлышка и система опять зависает в состоянии равновесия.
И всем эта система замечательна.
Вот только такой принцип работы требует от резервуара полной герметичности. Если будет хотя бы малейшая щёлка, то вода будет выливаться, независимо от уровня в рабочей зоне, и выльется наружу из прибора, залив стол пользователя. Пользователь такой хернёй будет крайне недоволен.
А зачем нам недовольный клиент? Поэтому резервуар делают герметичным и неразборным.
И тут мы подходим к проблеме… Резервуар невозможно полностью вымыть. Единственной точкой доступа является горлышко резервуара. И диаметр у него несколько сантиметров. В лучшем случае для мытья доступна половина резервуара. И то, только если очень постараться.

Диаметр горлышка порядка 5 сантиметров.И что?
Даже если вы будете каждый день тщательно полоскать резервуар чистой водой после использования — это не поможет.
В недоступных для мойки углах в идеальных условиях (30–40 градусов, помните?) будет развиваться всякая гадость.
Даже дистиллированная вода вас не спасет. Через несколько недель слизь внутри бака станет неотъемлемой и неистребимой частью системы.
Напомню, что — в отличие от испарительных увлажнителей — всё, что есть в воде ультразвуковой распылитель поднимет в воздух. Откуда оно прямой дорогой полетит в ваши легкие.

Самое страшное, что увлажнители именно такой конструкции — это самый распространенный и дешевый увлажнитель на рынке. Они продаются в каждом магазине бытовой техники, в каждой захудалой лавке.
Такая серьезная распространенность и отсутствие эпидемии легионеллёза наводит меня на мысль, что не всё так страшно как мне кажется… Но у себя дома я такое устройство точно не поставлю.

На этом всё. Удачи, и берегите своё здоровье.

Страшилка:

Полезное мнение от химика-биолога StanislavHabr:

Отвечу как химик-биолог, работающий в микробиологической лаборатории. По-видимому, ваши страхи всё же преувеличены.Некрасивый коричневый налёт на фотографиях — скорее всего оксиды железа. Видимо, использовалась водопроводная вода, богатая этим самым железом. Далее, даже автотрофы, способные синтезировать биомассу из воды и углекислого газа, не смогут жить в дистиллированной воде и вряд ли выживут в водопроводной, которая всё же проходит обеззараживанием и в которой всё же маловато минеральных солей для полноценного обмена веществ. Также сомневаюсь в том, что увлажнитель стоит на ярком солнечном свету, который также необходим для фотосинтеза. Для гетеротрофов ситуация ещё хуже, ибо органику им взять негде (главное — не всыпьте в резервуар сахар). Регулярная промывка резервуара дистиллированной водой, как ни странно, поможет — многие микроорганизмы погибнут от осмотического шока.

Так что бактерий я бы не боялся. Другое дело плесени. Вот у них и клеточная стенка часто весьма прочная, и набор ферментов поражает воображение, и споры весьма живучие. Я сталкивался с плесенями, которые вызывали коррозию пластмассы. Рискну предположить, что в условиях увлажнителя скорее выживет и разовьётся какая-нибудь неприхотливая и живучая плесень, а её споры, разносимые по всей комнате могут (но необязательно) вызвать аллергию.

Я бы для всех пользователей увлажнителей рекомендовал каждый десятый раз обрабатывать ёмкость антисептиком — любым по вкусу. Можно и фунгицидным.

P.S.

© Geektimes