通风空调系统中紫外线辐射消毒的应用

2017-01-20吴伟明游家松

中国设备工程 2017年16期

关键词：活率盘管紫外线

吴伟明，游家松

（中国建筑第八工程局有限公司上海分公司，上海 200000）

通风空调系统中紫外线辐射消毒的应用

吴伟明，游家松

（中国建筑第八工程局有限公司上海分公司，上海 200000）

通风空调中的空气过滤组合以及紫外线的消毒装置结合起来，发挥的作用是十分巨大的，在进行紫外线辐射消毒装置的安装上有一些注意事项，例如要注意安装在空气处理机组内的盘管的出口侧上等。本文对提高通风空调系统中紫外线辐射消毒能力以及技术应用展开了论述。

紫外线消毒装置；微生物灭活；通风空调系统

紫外线的辐射消毒在通风空调系统的应用上是十分重要的。从紫外线的概念出发来解释，紫外线属于电磁辐射，其特点是波长较小，按照波段来区分紫外线光谱，包括以下几种。

（1）UVA，太阳光中的含量较多，波长在318～400nm之间，皮肤经过UVA的暴晒后会变黑并且生成皱纹。

（2）UVB，波长在280～318nm之间，暴晒后会出现皮肤变红的情况，引发皮肤癌症。

（3）UVC，波长在200～280nm之间，消毒效果最佳的波长。

（4）真空紫外线或者远紫外线。UVA和UVB能够穿透臭氧层以及云层。但是实际工程中运用到的最适合对生物进行杀灭的是UVC,其具有破坏微生物机体细胞的DNA,也被称为核糖核酸，其分子结构足以杀灭生物，发挥消毒作用。紫外线杀伤的微生物能够在光复活机制下再生，其被损伤的DNA具有修复损伤的能力。当前工程上使用的汞灯人工光源，紫外线波长在264nm，接近消毒的波长265nm,这种人工紫外光源的出现让紫外线的消毒应用在工程上十分便利。

在19世纪，紫外线就被用来消毒。20世纪，紫外线的辐射消毒用来控制空气传播传染病的实验，并成功地在一例手术中获得了成功，外科手术的伤口感染被有效的控制住，同时通过一项关于麻疹疫情控制的研究表明，学生罹患麻疹的数量要远远少于没有安装紫外线消毒器的教室。因此，紫外线的消毒作用已经被人们所认可，但是当时的人工装置的紫外线的辐射度还不够高，而且当时的技术条件下，紫外线的灯光老化的速度非常快，因此使用紫外线进行消毒并没有被广泛推广，直到紫外线辐射消毒在医院排风中被验证能够对肺结核杆状形细菌进行有效杀灭之后，使用紫外线灯对送风系统以及排风系统中的细菌进行杀灭逐渐走进了人们的视线。人们在利用紫外线消毒的时候，一半是利用高臭氧的发生率，产生浓度限值后，在合适的空气和温度范围内，将消毒的效果进行控制，保持温度在20～40摄氏度上，空气的相对湿度不宜过高，通过降低尘埃的浓度来达到消毒的功效，延长紫外线的照射时间也可以弥补消毒的效果。紫外线消毒在送风系统中终于被推广传播了出来，改变了人们对紫外线消毒的传统的看法，不再认为是只有在室内进行直接消毒效果才好，国内外有关标准中指出消除空调设备污染的关键是消除微生物滋生的最根本条件，而是开发出了循环风式紫外线消毒器，排除污染的关键在于消除微生物滋生的条件，包括所需要的特定波长的紫外线量，使用良好的光屏蔽性和高辐射性，进行光亮内圆筒反射器。

1 紫外线消毒在通风空调中应用的可行性

随着医用空调的诱发微生物二次污染逐渐被人们重视，取得了一定的消毒效果。很多医疗场所的空调系统被视为疾病的传染源。根据国家关于医用空调机组的要求和标准，必须要消除空调设备的负面影响，打破传统的设备的桎梏，按照有关标准进行空调设备的污染的排除。尘埃和水进行消毒，也就是让空调设备中不要积存尘土和水，但是不进行清洗时，无法避免积尘等污染，那就要采取其它辅助性净化消毒装置，进行消毒施工。这就是紫外线灯的功能所在，其安装便捷，使用方便，而且价格具有优势。

使用紫外线消毒技术后，利用紫外线辐射，使得臭氧浓度不断地降低，但是紫外线辐射剂量达到一定的波长后，紫外线量下，微生物的灭活率涉及到的紫外线的辐射剂量以及波长，微生物对紫外线的辐射的敏感度，解决污染最基本的要求(或最低要求)是空调机组不积尘、不积水、易清洗，这是决定对微生物进行杀灭，提高消毒效率的关键。灭活率的要求中，紫外线辐射剂量是指达到一定的微生物灭活率时，对于无法避免积尘的空气过滤器和盘管则靠机组的设计来确保其易更换、易清洗，一是特定波长的紫外线的辐射剂量,国内外相关标准中最基本的要求。二是与灭活率有关的微生物对紫外线辐射的敏感程度，紫外线消毒的效果由微生物所接受的紫外线辐射剂量决定。这涉及到两个方面,对于紫外线敏感的微生物的类群分类：最敏感类的如植物细菌，包括金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌、埃希式大肠菌、铜绿假单胞菌；分支杆菌包括结合分枝杆菌、牛分枝杆菌麻风分枝杆菌；芽孢细菌、炭疸杆菌包括蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌；最不敏感类的如真菌孢子，包括杂色曲霉菌、产黄青霉素等。

灭活率常量k是影响紫外线总体消毒效果的关键参数。在工程应用中，要正确选用k值通常比较困难。k值选用不当会使由不同比例、不同种类微生物组成的微生物群的存活率计算变得更为复杂,同一种类微生物的k值有时也会差别很大。

2 微生物受到紫外线辐射剂量计算

一个空间设置几个紫外线辐射装置，接受到的辐射的剂量各不相同，产生的辐射的照度是不同的。一个微生物沿着不同的路径进行均匀辐射的空间穿透后，紫外线辐射下的存活率与辐射剂量之间的关系，通过紫外线的辐射区域失去活性的微生物占有的百分数，以及微生物暴露在外界中，产生的存活、穿透率、灭活率的常量都可以作为紫外线的总体消毒效果的关键参数。工程应用中关于灭活率的计算较为复杂。有关系的参数，包括不同比例和不同种类的微生物组成的微生物群的灭活率的计算。同一种类的微生物的数值的差异很大，例如结核病分枝杆菌的悬浮菌的数值从0．002524～0．0777234cm2不等，另外环境空气的相对湿度与微生物的灭活率的关系也很巨大，相对湿度低于60%的话，就会出现影响，因此在湿度60%以下的环境中，进行紫外线消毒装置的安装是较为理想的。

3 紫外线消毒在通风空调系统中的应用

紫外线消毒装置的工程设计在紫外线灯制造商的工作中依赖于性能和参数，消毒装置的建议和设计者的经验，仰仗于对紫外线辐射量的方法的相近的数据计算。通过数据模型、列表等给出复杂的计算方程式，使得通风空调系统的设计者能够通过紫外线的消毒装置来确保设计性能。

空气过滤器不仅能有效减少尘埃对紫外线的干扰,与紫外线辐射装置配合使用还能达到更好的效果。使用更高性能的空气过滤器,还能除去像真菌孢子等对紫外线辐射不敏感的较大微生物颗粒,只要通风空调系统送风能力提高，系统内空气的洁净度在更多的辐射剂量增加的前提下，能够灭活更多的细菌和病毒，使得紫外线辐射影响发挥到最大。

紫外线消毒装置放置在空气处理机组中，对系统表面和空气进行消毒，工况效果非常好，但是如果场所内微生物污染较为严重，或者空气湿度高于80%，温度或者含尘浓度都适合微生物滋生，那么通过紫外线的照射，可能会使人造的纤维滤料快速降解，因此采用玻璃纤维介质进行紫外线辐射是比较好的。不过还是要考虑紫外线设置中的电磁和射频等仪器仪表的正常通风中的负面影响，这使得通风空调系统中的设计者遇到了一定的难题。

可以考虑在空气处理机组附近的盘管的入口或者出口侧进行间隔的安装，使得紫外线的能量得到均匀的分布，将紫外线的能力集中照射在盘管的表面。不仅能够加强盘管的出口侧的凝水盘的辐射效果，还能全天连续工作，持续进行紫外线的辐照，抑制微生物的滋生。

为了弥补气流与紫外线接触时间较短的不足，紫外线的消毒装置安装在盘管的出口侧，可以配置紫外线发射较大的灯光，使得空气能够在较长的路径内接受更多紫外线的辐照，将灯具安装在盘管的出口侧的通道内是较好的方案。