中央空调消毒组件与空调系统安全运行

2020年伊始的疫情已经将全体国人困在自己居所内半个月,让中国人首次过了一个不一样的春节。疫情在继续,未来我们还要在家封闭多久,我们的家居是否安全?复工后我们的工作环境是否安全?如何应对未来发生的类似情况?这提出了一个长久以来被忽视的问题---与我们息息相关的建筑空间环境安全问题。这次疫情也许在提醒我们---亡羊补牢,为时未晚。

建筑环境通常是指是指建筑物的空气环境。空气环境在四个方面影响人们的生活,通常简称为“四度”,即空气温度、空气湿度、空气的洁净度以及空气的速度风速。温湿度、风速主要对舒适度影响较大,洁净度与人们的健康密切相关,但却往往最容易被忽视。尤其在大型公建的中央空调系统中更是如此,机组只有简单过滤装置,设计中基本不考虑杀毒灭菌功能,这可能会使在疫情下采用全空气空调系统的建筑成了交叉感染的放大器,一人患病全楼遭殃,本文旨在提出一种通过快速安装在风道内的紫外线消毒设备及必要控制手段解决空气交叉污染问题,使空调安全运行的技术方案。

1、消毒原理
? ? ? ? 紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构,造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡,达到杀菌消毒的效果。紫外线消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上,利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的UVC波段紫外光照射流水或空气,将其中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死。

研究表明,紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体) 的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死,从而达到消毒的目的。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等,从而改变了DNA的生物活性,使微生物自身不能复制,这种紫外线损伤也是致死性损伤。

? ? ? ? ?当前,在全国肆虐的新型冠状病毒(2019-nCoV),是一类具有包膜的RNA病毒,可通过RNA复制。当包膜被破坏后,RNA很容易降解,从而使病毒失活。据新华网报道,中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所的专家研究成果表明:虽然新型冠状病毒的生存能力较强,但这种病毒对热辐射和紫外线辐射敏感。研究人员用强度大于90微瓦/平方厘米的紫外线照射,30分钟即可灭杀这种病毒。相对于高温消毒、药液消毒,紫外线消毒具有无色、无味、无化学物质遗留等优点,有显著的比较优势。推广紫外线消毒,对于防控新型冠状病毒的散播,减少各类传染病的发生和流行具有十分重要的意义。

杀菌效果是由微生物所接受的照射剂量决定的,同时,也受到紫外线的输出能量,与灯的类型,光强和使用时间有关,随着灯的老化,它将丧失30%-50%的强度。紫外照射剂量是指达到一定的细菌灭活率时,需要特定波长紫外线的量:照射剂量(J/m2)=照射时间(s)×UVC强度(W/m2)照射剂量越大,消毒效率越高,由于设备尺寸要求,一般照射时间只有几秒。

2、 范围及条件

  • 紫外线可以杀灭各种微生物,包括细菌繁殖体、芽胞、分支杆菌、病毒、真菌、立克次体和支原体等,凡被上述微生物污染的表面,水和空气均可采用紫外线消毒。
  • 紫外线辐照能量低,穿透力弱,仅能杀灭直接照射到的微生物,因此消毒时必须使消毒部位充分暴露于紫外线下。
  • 紫外线消毒的最适宜温度范围是20-40℃,温度过高过低均会影响消毒效果,可适当延长消毒时间,用于空气消毒时,消毒环境的相对湿度低于80%为好,否则应适当延长照射时间。
  • 用紫外线杀灭被有机物保护的微生物时,应加大照射剂量。空气和水中的悬浮粒子也可影响消毒效果。
  • 严禁使紫外线光源照射到人,以免引起损伤。

紫外线253.7短波杀灭常见病毒和细菌的时间

 

3、?中央空调机组紫外线消毒方法
? ? ? ? 中央空调系统是一个相互连通的系统。如果其中某一个部分暴发了致病菌的污染,致病菌很有可能通过中央空调的回风系统进入新回风混合室,再通过送风系统传播到建筑内的各个角落。紫外线作为一种传统的消毒手段,在应对病毒的防治过程中起到了重要作用。
? ? ? ? ?将紫外灯设置在回风管内,以防污染空调送风或通过集中回风形成交叉传播。由于户外新风中的病原微生物含量很少,直径较大的细菌芽胞可以被过滤器有效阻留下来,采用风管内照法可有效避免紫外线对人体的辐射。使用紫外灯在回风段对空气进行循环消毒,可以大量减少对补给新风的要求,降低能耗,提高系统运行的经济性。由于国内空调机组风阀密封能力问题,回风管内紫外线消毒措施,在全新风工况下也是一种不可或缺的安全防护措施。
? ? ? ? ?风管内照法紫外灯一般垂直于气流方向布置成多排,紫外灯的数量、布置形式等由目标微生物种类、数量及风管断面尺寸、气流速度等决定。内照法紫外线消毒的效果与气流流速、温湿度、内衬反射材料及紫外灯布置等诸多因素有关。紫外灯在环境温度为20qC的静止空气中具有最大的辐射输出。环境温度升高或降低,灯管周围空气流速发生变化时,都会影响灯管表面与空气的换热,进而影响灯管内部的温度场,使辐射输出减小,杀菌率降低。由于紫外灯的有效输出取决于灯管内汞蒸气温度的高低,因此,在一定范围内空气温度和速度对紫外灯有效输出的相反影响可以相互抵消。由于水分子能够吸收紫外线,湿度较大会减弱紫外线的辐射强度,使消毒效果变差。当相对湿度为70%、80%、90%时,为达到同样的消毒效果,辐射强度需分别增加50%、80%、90%。同时,多数微生物在湿度较高的环境中对紫外线的敏感性较弱。因此,环境湿度较高时应该增加紫外灯的功率。对于一般空调系统(空气温度20~26~C,相对湿度40~60%左右)而言,空气湿度变化对紫外线辐射强度的影响较小。风管壁面内衬材料的反射特性也影响空间辐射场的分布。风管内采用对紫外线反射率高的内衬材料可显著增加空间辐射场的强度。此外,紫外灯的布置形式也影响空气消毒的实际效果。如果紫外灯布置不合理,空间辐射场强度分布不均匀,空气消毒效果也会减弱。紫外灯的辐射强度会随着使用时间的增加而逐渐降低,工程设计时需要考虑紫外灯使用寿命期内辐射强度能否满足要求。国外推荐的紫外灯替换时间大约为5000h,国内生产的紫外灯使用寿命较短,约为1000~3000h。因此需要精细的监控手段有效利用紫外灯寿命并防止紫外灯失效后带来的感染风险。

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