通風空調(diào)系統(tǒng)中紫外線輻射消毒的應用

吳偉明，游家松

（中國建筑第八工程局有限公司上海分公司，上海 200000）

通風空調(diào)系統(tǒng)中紫外線輻射消毒的應用

吳偉明，游家松

（中國建筑第八工程局有限公司上海分公司，上海 200000）

通風空調(diào)中的空氣過濾組合以及紫外線的消毒裝置結合起來，發(fā)揮的作用是十分巨大的，在進行紫外線輻射消毒裝置的安裝上有一些注意事項，例如要注意安裝在空氣處理機組內(nèi)的盤管的出口側上等。本文對提高通風空調(diào)系統(tǒng)中紫外線輻射消毒能力以及技術應用展開了論述。

紫外線消毒裝置；微生物滅活；通風空調(diào)系統(tǒng)

紫外線的輻射消毒在通風空調(diào)系統(tǒng)的應用上是十分重要的。從紫外線的概念出發(fā)來解釋，紫外線屬于電磁輻射，其特點是波長較小，按照波段來區(qū)分紫外線光譜，包括以下幾種。

（1）UVA，太陽光中的含量較多，波長在318～400nm之間，皮膚經(jīng)過UVA的暴曬后會變黑并且生成皺紋。

（2）UVB，波長在280～318nm之間，暴曬后會出現(xiàn)皮膚變紅的情況，引發(fā)皮膚癌癥。

（3）UVC，波長在200～280nm之間，消毒效果最佳的波長。

（4）真空紫外線或者遠紫外線。UVA和UVB能夠穿透臭氧層以及云層。但是實際工程中運用到的最適合對生物進行殺滅的是UVC,其具有破壞微生物機體細胞的DNA,也被稱為核糖核酸，其分子結構足以殺滅生物，發(fā)揮消毒作用。紫外線殺傷的微生物能夠在光復活機制下再生，其被損傷的DNA具有修復損傷的能力。當前工程上使用的汞燈人工光源，紫外線波長在264nm，接近消毒的波長265nm,這種人工紫外光源的出現(xiàn)讓紫外線的消毒應用在工程上十分便利。

在19世紀，紫外線就被用來消毒。20世紀，紫外線的輻射消毒用來控制空氣傳播傳染病的實驗，并成功地在一例手術中獲得了成功，外科手術的傷口感染被有效的控制住，同時通過一項關于麻疹疫情控制的研究表明，學生罹患麻疹的數(shù)量要遠遠少于沒有安裝紫外線消毒器的教室。因此，紫外線的消毒作用已經(jīng)被人們所認可，但是當時的人工裝置的紫外線的輻射度還不夠高，而且當時的技術條件下，紫外線的燈光老化的速度非常快，因此使用紫外線進行消毒并沒有被廣泛推廣，直到紫外線輻射消毒在醫(yī)院排風中被驗證能夠對肺結核桿狀形細菌進行有效殺滅之后，使用紫外線燈對送風系統(tǒng)以及排風系統(tǒng)中的細菌進行殺滅逐漸走進了人們的視線。人們在利用紫外線消毒的時候，一半是利用高臭氧的發(fā)生率，產(chǎn)生濃度限值后，在合適的空氣和溫度范圍內(nèi)，將消毒的效果進行控制，保持溫度在20～40攝氏度上，空氣的相對濕度不宜過高，通過降低塵埃的濃度來達到消毒的功效，延長紫外線的照射時間也可以彌補消毒的效果。紫外線消毒在送風系統(tǒng)中終于被推廣傳播了出來，改變了人們對紫外線消毒的傳統(tǒng)的看法，不再認為是只有在室內(nèi)進行直接消毒效果才好，國內(nèi)外有關標準中指出消除空調(diào)設備污染的關鍵是消除微生物滋生的最根本條件，而是開發(fā)出了循環(huán)風式紫外線消毒器，排除污染的關鍵在于消除微生物滋生的條件，包括所需要的特定波長的紫外線量，使用良好的光屏蔽性和高輻射性，進行光亮內(nèi)圓筒反射器。

1 紫外線消毒在通風空調(diào)中應用的可行性

隨著醫(yī)用空調(diào)的誘發(fā)微生物二次污染逐漸被人們重視，取得了一定的消毒效果。很多醫(yī)療場所的空調(diào)系統(tǒng)被視為疾病的傳染源。根據(jù)國家關于醫(yī)用空調(diào)機組的要求和標準，必須要消除空調(diào)設備的負面影響，打破傳統(tǒng)的設備的桎梏，按照有關標準進行空調(diào)設備的污染的排除。塵埃和水進行消毒，也就是讓空調(diào)設備中不要積存塵土和水，但是不進行清洗時，無法避免積塵等污染，那就要采取其它輔助性凈化消毒裝置，進行消毒施工。這就是紫外線燈的功能所在，其安裝便捷，使用方便，而且價格具有優(yōu)勢。

使用紫外線消毒技術后，利用紫外線輻射，使得臭氧濃度不斷地降低，但是紫外線輻射劑量達到一定的波長后，紫外線量下，微生物的滅活率涉及到的紫外線的輻射劑量以及波長，微生物對紫外線的輻射的敏感度，解決污染最基本的要求(或最低要求)是空調(diào)機組不積塵、不積水、易清洗，這是決定對微生物進行殺滅，提高消毒效率的關鍵。滅活率的要求中，紫外線輻射劑量是指達到一定的微生物滅活率時，對于無法避免積塵的空氣過濾器和盤管則靠機組的設計來確保其易更換、易清洗，一是特定波長的紫外線的輻射劑量,國內(nèi)外相關標準中最基本的要求。二是與滅活率有關的微生物對紫外線輻射的敏感程度，紫外線消毒的效果由微生物所接受的紫外線輻射劑量決定。這涉及到兩個方面,對于紫外線敏感的微生物的類群分類：最敏感類的如植物細菌，包括金黃色葡萄球菌、化膿性鏈球菌、埃希式大腸菌、銅綠假單胞菌；分支桿菌包括結合分枝桿菌、牛分枝桿菌麻風分枝桿菌；芽孢細菌、炭疸桿菌包括蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌；最不敏感類的如真菌孢子，包括雜色曲霉菌、產(chǎn)黃青霉素等。

滅活率常量k是影響紫外線總體消毒效果的關鍵參數(shù)。在工程應用中，要正確選用k值通常比較困難。k值選用不當會使由不同比例、不同種類微生物組成的微生物群的存活率計算變得更為復雜,同一種類微生物的k值有時也會差別很大。

2 微生物受到紫外線輻射劑量計算

一個空間設置幾個紫外線輻射裝置，接受到的輻射的劑量各不相同，產(chǎn)生的輻射的照度是不同的。一個微生物沿著不同的路徑進行均勻輻射的空間穿透后，紫外線輻射下的存活率與輻射劑量之間的關系，通過紫外線的輻射區(qū)域失去活性的微生物占有的百分數(shù)，以及微生物暴露在外界中，產(chǎn)生的存活、穿透率、滅活率的常量都可以作為紫外線的總體消毒效果的關鍵參數(shù)。工程應用中關于滅活率的計算較為復雜。有關系的參數(shù)，包括不同比例和不同種類的微生物組成的微生物群的滅活率的計算。同一種類的微生物的數(shù)值的差異很大，例如結核病分枝桿菌的懸浮菌的數(shù)值從0．002524～0．0777234cm2不等，另外環(huán)境空氣的相對濕度與微生物的滅活率的關系也很巨大，相對濕度低于60%的話，就會出現(xiàn)影響，因此在濕度60%以下的環(huán)境中，進行紫外線消毒裝置的安裝是較為理想的。

3 紫外線消毒在通風空調(diào)系統(tǒng)中的應用

紫外線消毒裝置的工程設計在紫外線燈制造商的工作中依賴于性能和參數(shù)，消毒裝置的建議和設計者的經(jīng)驗，仰仗于對紫外線輻射量的方法的相近的數(shù)據(jù)計算。通過數(shù)據(jù)模型、列表等給出復雜的計算方程式，使得通風空調(diào)系統(tǒng)的設計者能夠通過紫外線的消毒裝置來確保設計性能。

空氣過濾器不僅能有效減少塵埃對紫外線的干擾,與紫外線輻射裝置配合使用還能達到更好的效果。使用更高性能的空氣過濾器,還能除去像真菌孢子等對紫外線輻射不敏感的較大微生物顆粒,只要通風空調(diào)系統(tǒng)送風能力提高，系統(tǒng)內(nèi)空氣的潔凈度在更多的輻射劑量增加的前提下，能夠滅活更多的細菌和病毒，使得紫外線輻射影響發(fā)揮到最大。

紫外線消毒裝置放置在空氣處理機組中，對系統(tǒng)表面和空氣進行消毒，工況效果非常好，但是如果場所內(nèi)微生物污染較為嚴重，或者空氣濕度高于80%，溫度或者含塵濃度都適合微生物滋生，那么通過紫外線的照射，可能會使人造的纖維濾料快速降解，因此采用玻璃纖維介質(zhì)進行紫外線輻射是比較好的。不過還是要考慮紫外線設置中的電磁和射頻等儀器儀表的正常通風中的負面影響，這使得通風空調(diào)系統(tǒng)中的設計者遇到了一定的難題。

可以考慮在空氣處理機組附近的盤管的入口或者出口側進行間隔的安裝，使得紫外線的能量得到均勻的分布，將紫外線的能力集中照射在盤管的表面。不僅能夠加強盤管的出口側的凝水盤的輻射效果，還能全天連續(xù)工作，持續(xù)進行紫外線的輻照，抑制微生物的滋生。

為了彌補氣流與紫外線接觸時間較短的不足，紫外線的消毒裝置安裝在盤管的出口側，可以配置紫外線發(fā)射較大的燈光，使得空氣能夠在較長的路徑內(nèi)接受更多紫外線的輻照，將燈具安裝在盤管的出口側的通道內(nèi)是較好的方案。

4 結語

通風空調(diào)內(nèi)的消毒裝置在醫(yī)院等場所，應該持續(xù)使用。而在傳統(tǒng)商業(yè)建筑中，如辦公樓商場內(nèi)，或者在風道內(nèi)配置數(shù)量較多的紫外線燈，可以間歇使用消毒裝置，同時還要注意定期清潔和檢查更換紫外線消毒裝置，發(fā)揮出紫外線消毒技術的優(yōu)勢，盡量避免出現(xiàn)紫外線消毒技術的弊端現(xiàn)象，消除不確定的應用風險。

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