Comparaisons de technologies
Les lampes à vapeur de mercure dans diverses itérations (moyenne et basse pression) sont au cœur de la désinfection UV depuis plusieurs décennies. Bien que l’utilisation des LED sur le marché de la lumière visible de masse soit devenue courante au cours de la dernière décennie, leur utilisation dans le domaine de la désinfection a d’abord été limitée à des applications de niche spécialisées en raison du coût relativement élevé et de l’efficacité limitée de la production UV. Au cours des dernières années, de grands progrès ont été réalisés dans le raffinement de la technologie LED UV-C au point où l’analyse coûts-avantages est devenue plus favorable, d’abord dans les applications POU (par exemple, la distribution d’eau) et, plus récemment, dans les applications POE. Les premiers aspects négatifs de la toxicité des matériaux, de la gestion de la chaleur et du coût ont été abordés. Tous les matériaux utilisés sont maintenant conformes à la réduction des substances dangereuses (RoHS), les dissipateurs thermiques intégrés gèrent efficacement la gestion thermique et l’amélioration continue des coûts par rapport à la production est bien démontrée par la représentation graphique de la loi de Haitz (voir Figure 1). La loi de Haitz est l’amélioration observée et prévue des LED au fil des ans. Cette loi a constaté que chaque décennie, le coût diminue d’un facteur 10 et la quantité de lumière générée augmente d’un facteur 20. Cette évolution se produit en même temps que la pression pour éliminer l’utilisation et l’élimination ultérieure du mercure augmente.
À la base, les systèmes de désinfection UV sont basés sur deux principes : l’efficacité de la lampe UV et l’efficacité de la conception du réacteur. En règle générale, les lampes UV conventionnelles sont plus efficaces, produisant plus de lumière UV que de chaleur par rapport aux sources lumineuses LED UV-C. L’inverse est vrai avec la conception conventionnelle des réacteurs à lampe au mercure, car la conception cylindrique est généralement moins efficace que les réacteurs LED UV-C modernes, qui peuvent être conçus sur mesure en fonction de la flexibilité des LED. En plus des améliorations du coût par rapport au rendement mentionnées ci-dessus, le réacteur LED UV-C et l’efficacité de sortie UV bénéficient tous deux d’une amélioration continue à un rythme rapide, accélérant la pénétration de la technologie LED dans les applications à débit plus élevé. Un avantage particulier offert par la technologie LED UV-C est la possibilité d’adapter les longueurs d’onde UV pour des applications spécifiques et ciblées, car elle n’est pas contrainte par la sortie de 254 nm des lampes à vapeur de mercure à basse pression.
Alors que les systèmes de désinfection UV conventionnels à base de lampes au mercure continueront de dominer certains secteurs du marché, plus particulièrement les applications commerciales et industrielles à haut débit, d’autres facteurs (tels que le coût de possession et les exigences de maintenance à long terme) stimuleront l’adoption des dispositifs LED UV-C dans un nombre croissant d’applications. En raison des propriétés uniques des LED UV-C, l’encrassement est beaucoup moins préoccupant car la décharge de chaleur est gérée à l’arrière du système à l’aide de la technologie de dissipateur thermique plutôt que de l’interface lampe à quartz / manchon / eau, où l’encrassement et la transmission UV réduite qui en résulte peuvent se produire dans l’eau contenant des minéraux de dureté. Dans les systèmes conventionnels, la technologie LED instantanée permet d’alimenter les LED uniquement lorsque l’eau coule, éliminant ainsi l’accumulation de chaleur qui entraîne un encrassement dans des conditions stagnantes (sans écoulement) que l’on trouve souvent dans les systèmes utilisant des lampes au mercure alimentées en permanence. L’élimination du tir d’eau chaude familier associé aux systèmes conventionnels non équipés d’une vanne de vidange de gestion de la température est un avantage supplémentaire. Les propriétés d’allumage / arrêt instantané des LED et la capacité conséquente d’être alimentées uniquement en cas de besoin réduisent considérablement les intervalles de remplacement des lampes par rapport aux lampes au mercure conventionnelles. Sur la base de la demande moyenne en eau des ménages de 2 à 3 heures par jour, l’intervalle de remplacement des LED est généralement de cinq ans, par rapport au remplacement annuel des lampes au mercure. L’avantage à la demande, associé à la demande de puissance régulée par le débit, signifie que les besoins en énergie électrique à long terme sont considérablement inférieurs pour les systèmes LED UV-C.
