疫情防控形势下博物馆空调通风系统运行和管理方法探讨

陈 旭

(故宫博物院,北京)

0 引言

2020年以来,全球已有超过5.4亿人确诊新冠肺炎,不仅影响了人民的健康,还造成了严重的经济损失。在新冠肺炎疫情防控期间,空调系统的安全性被上升到一个新高度,它的使用及监管逐渐成为焦点。许多人担心空调系统会成为病毒扩散和交叉感染的媒介,更有甚者停止了空调系统的使用,给人们的生活、出行、工作等造成了不便。博物馆作为典藏、陈列文化遗产的公共建筑,密闭程度较高,开展教育、研究、观赏等活动相对频繁,且观众流动性大,室内空气质量很大程度上依赖于空调系统的送风质量。面对传播性较强的空气传播疾病,博物馆空调通风系统的使用和监管应引起重视,需要对空调通风系统进行合理管理以有效应对,避免其成为病毒传播的媒介。本文通过分析空调系统的分类及其对疫情防控的影响,在保障文物和展品安全的前提下,讨论博物馆展厅空调系统应对疫情传播的运行和管理方法。

1 空调通风系统对疫情防控的影响

1.1 疫情传播途径

1) 直接传播:病人打喷嚏、咳嗽、说话时产生的飞沫,呼出的气体被近距离接触的人直接吸入,导致感染。

2) 气溶胶传播:飞沫混合在空气中,形成气溶胶,被人体吸入后导致感染。

3) 接触传播:飞沫沉积在物品表面,接触、污染手后,再接触口腔、鼻腔、眼睛等器官的黏膜,导致感染。

1.2 空调通风系统运行存在的风险

在上述3种传播途径中,都提到了飞沫,飞沫可以随空气流动,含有病毒的飞沫还可形成气溶胶。在一定温湿度、污染环境中,空气中含有的液体(小水滴)、颗粒(固体)、气体(空气、水蒸气)会在局部空间聚集在一起,在室内形成气溶胶云(简称气云),产生一种新的传播方式,即气云传播[1]。气溶胶、气云中的病毒或附着在物体表面的病毒仍具有一定时间的活性,长达数小时或数天之久。空调通风系统会加速空气流动,如不正确使用空调通风系统,可能会把病毒输送到房间各个区域或其他房间,扩大病毒传播范围,且病毒还会附着在系统中,不断积累[2],如果展出文物暴露在空气中或展柜密封不严,病毒还有可能附着在文物上,文物的消杀工作可能给文物带来伤害,所以在疫情防控形势下正确运行空调通风系统至关重要。

2 空调通风系统运行管理方法

2.1 空调通风系统消毒

在空调通风系统运行过程中,空气中未被空气过滤器拦截的病毒或病毒载体会通过新风口、回风口进入系统内,使其成为可能传播病毒和扩散污染的媒介,将细菌、病毒等传播至室内各个角落或其他房间。为了预防空气传播疾病在公共场所传播,根据《公共场所集中空调通风系统清洗消毒规范》,博物馆集中空调通风系统应在必要时进行消毒,参照《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第八版)》《公共场所新型冠状病毒感染的肺炎卫生防护指南》,采用紫外线、56 ℃ 30 min、乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸、季铵盐类消毒剂和氯仿等脂溶剂均能有效灭活冠状病毒[3-5],但不同消毒方式的应用范围不尽相同,不当的使用不但会对空调系统造成影响,还会对展出的文物藏品造成不可逆的危害[6-7]。

1) 紫外线会加速有机质文物的老化、褪色,如字画类文物、古建筑类博物馆的油饰彩画和裱糊纸张等,并且波长为180～200 nm的紫外线还会产生臭氧,臭氧的氧化性对有机质文物也有一定的伤害。

2) 高温消毒产生的水蒸气和热量会影响展厅环境和文物存放环境,加速所展示文物的老化、变形等,对有机质文物的纤维造成不可控的伤害。博物馆多为砖木结构,受温湿度影响较大,局部温湿度骤然的变化会在短时间内造成木质结构形变,油饰彩画的拱起、脱落,并在裱糊纸张上留下水印。

3) 醇类消毒剂具有性质稳定、无毒、无腐蚀性等优点,但具有脂溶性,不宜用于脂溶性物体表面的消毒,且易燃易爆,存在极大的安全隐患,如发生爆燃将造成不可逆的破坏,应严禁使用。

4) 含氯消毒剂具有杀菌谱广、毒性低等优点,但氧化性强,对金属、纸张、木材等大部分文物都有较强的腐蚀性,可能引起文物表面变色,而且产生的气态氯离子也具有腐蚀性。

5) 过氧乙酸杀菌能力强,属于强氧化剂,具有腐蚀性,易燃易爆,存在极大的安全隐患,应严禁使用。

6) 季铵盐类消毒剂具有无腐蚀性、无漂白副作用、毒性低等优点,化学性质相对温和,但对亲水病毒、结核杆菌等病毒和细菌芽孢等微生物的消杀效果不好,不能与阴离子洗涤剂、碘化物、过氧化物同用,也不能用于物体表面存在有机物质时的消毒,否则会降低消毒效果。使用季铵盐类消毒剂应先确定消杀病毒或微生物的种类,并注意消毒剂浓度,避免效果不佳。

7) 氯仿消毒剂具有有毒、有害等特点,不建议在日常生活和公共环境中使用。

鉴于各种消毒方式的负面影响,尤其是对博物馆这类特殊场所的影响,博物馆等公共场所的空调系统应首先采用物理阻隔(设置多级空气过滤器过滤)、新风稀释等方法进行环境控制。在某些特殊情况下不得不对博物馆展厅空调通风系统消毒时,应在充分考虑博物馆建筑类型、展出文物的种类、展柜的密闭性、文物存放温湿度要求、空调消毒部位与展出文物和建筑结构的位置关系的前提下合理选用消毒措施,避免消毒工作直接或间接接触文物,造成文物损坏。建议根据具体情况采取如下消毒措施:

1) 对于文物无法移出展柜的情况,由于展柜的密封是相对的,挥发性气体还是会进入展柜,所以应选择较为安全的季铵盐类消毒剂对风管、过滤网、过滤器等部件消毒;对冷却水消毒不会影响室内空气,可使用含氯消毒剂,确保杀菌效果。

2) 如果文物可以移出展厅,在不存放文物的情况下,可选用的消毒方法较多,可在对风管除尘、清洗后,选用紫外线、臭氧、含氯消毒剂、季铵盐类消毒剂对风管消毒,同时应注意加大新风量,稀释室内的臭氧和气态氯离子,减少臭氧、气态氯离子在建筑内的存在时间;冷却水可用含氯消毒剂消毒;过滤网等部件可拿到室外用含氯消毒剂、季铵盐类消毒剂消毒。

文物保护和病毒消杀之间的关系是矛盾的、复杂的,没有哪种消毒措施是对文物绝对无害的,滥用消毒措施可能会适得其反,造成危害,只能根据实际情况对消杀工作的必要性进行充分评估后,选取对其伤害最小的方式,在确保文物和人员安全的前提下,尽可能地协调好防疫与文保工作的平衡。建议由防疫工作人员与文物管理人员共同参与,文物管理人员在防疫人员的监管下直接取放、消毒文物,防疫工作人员在文物管理人员的协助下,对展厅进行消毒,避免因操作不规范导致文物损坏或病毒感染、扩散。

2.2 运行方式

根据展出文物对温湿度环境的要求,博物馆展厅一般分为2种:第1种是展陈书画、丝织品等对温湿度敏感文物的展厅,空调系统一般采用恒温恒湿空调,或者展厅舒适性空调与展柜恒温恒湿空调结合的方式,24 h不间断运行;第2种是展陈瓷器、金属器、现代展出品等对温湿度要求不高的文物的展厅,空调系统一般采用舒适性空调。博物馆展厅空调系统的运行方式要考虑到观众舒适度和文物安全,在疫情下还要兼顾防疫工作,避免出现扩散病毒的情况,因此空调通风系统如何正确地运行很重要。

1) 第1种展厅空调一般采用全空气系统或风机盘管加新风系统的组合,在运行过程中需关闭回风阀全新风运行,避免室内空气与室外新风接触。根据《公共及居住建筑室内空气环境防疫设计与安全保障指南(试行)》,全空气系统新风量应不小于70%的设计送风量,风机盘管加新风系统新风量不应小于60 m3/(人·h)[8]。我国北方地区空气较为干燥,北方地区博物馆第1种展厅在全新风运行状态下,难以保持文物适宜的温湿度环境,尤其是古建筑类博物馆在建造时保温隔热技术远不如现代建筑,为达到文物存放环境要求,空调系统常处于较高的运行负荷状态,如全新风运行,更是难以达到文物适宜的温湿度环境,所以只能在满足文物温湿度环境要求的前提下,尽量加大新风比,降低室内污染物浓度。

2) 第2种展厅可采用的空调系统种类较多,如全空气系统、风机盘管加新风系统、变制冷剂流量多联机系统、分体式空调均有使用,运行方式如下:

① 全空气系统建议全新风运行,如无法全新风运行,应确保回风阀关闭。

② 风机盘管加新风系统建议开启新风装置。

③ 变制冷剂流量多联机系统和分体式空调建议开启排风、换气装置或开门、开窗进行通风换气。

④ 每天展厅开放前和关闭后,建议空调通风系统单独运行0.5 h,期间打开新风系统,排风、换气设备或采取开门、开窗的方式进行通风换气,减小展厅存在病毒污染物的可能性。

⑤ 如展厅出现疑似或确诊病例,应立即关闭空调通风系统,在疾病预防控制中心的指导下对空调消杀工作的必要性进行评估后,结合本文提出的空调通风系统消毒方法,对空调通风系统进行消毒和清洗,经卫生学评估合格后方可投入使用[9-12]。

2.3 空气过滤器设置

病毒颗粒会依附于粉尘、飞沫等较大直径的载体进行传播,也可形成气溶胶,所以直径会远远大于病毒颗粒本身的直径。人体呼吸道呼出的飞沫粒子直径小于5 μm(称为飞沫核)时,其传播属于空气传播,直径大于5 μm时其传播属于飞沫传播。其中,直径小于10 μm的飞沫将随房间气流或通风系统远距离传播,直径大于10 μm的飞沫会沉降在半径1～2 m的范围内[4]。

针对通过空气传播的病毒载体,空调系统可安装亚高效以上等级的空气过滤器过滤,亚高效过滤器对粒径≥0.5 μm颗粒的过滤效率可高达99.9%[13]。安装过滤器时还需综合考虑过滤器的初阻力、终阻力,避免影响空调性能,影响文物存放环境。对于人员密集的展厅或区域,可增设高效级移动式空气净化器,缩小病毒载体传播范围,提高过滤效率。

2.4 设备设计与安装

1) 气流组织。

针对病毒传播特性,合理的送回风布局是空调通风系统控制疫情传播的关键。依附在较小载体上的病毒在空中的停留时间较长,会随气流远距离传播;依附在较大载体上的病毒,会很快沉降在地面;如果病毒形成气云,会长时间漂浮在室内,也有可能因气流涡流的原因在室内移动,增加了室内人员的暴露时间。采用上送上回、侧送上回等气流组织形式时管道安装在室内屋顶,虽然不占用展厅的展览面积,但空调通风系统的运行会在室内出现水平横向气流,推动病毒载体或气云的流动。建议博物馆展厅内采用上送下回的气流组织形式,将送风口安装在展柜上侧,回风口安装在展柜下侧,加速室内空气流通,打散气云,加快污染物的沉降、过滤、排出,减少病毒飘逸、扩散。对于古建筑类博物馆,此安装方式可以减少空调设备与古建筑的接触,避免空调系统消杀、清洗等对古建筑造成影响。

2) 新风系统。

不具备新风系统的展厅,污染的气体会在室内流动、循环,虽然通过开窗、开门方式可以换气,但空气流通不足、气流分布不均、空气稀释不完全,很难将室内污染气体完全排除。若存在气云,消除气云最简单的办法是用外力将气云打散,如通过通风不断扰乱或打散气云,而开窗、开门换气产生的气流流通慢,很难将气云排除和打散,所以展厅设置新风系统是必要的。

3) 新风口位置。

空调通风系统的作用是引入室外新风,稀释室内可能存在的病毒的浓度,将室内病毒通过换气排出室外,从而降低病毒传播的可能性。若空调通风系统新风口位置选择不合理,将排风口气体或室外污染气体引入,则会造成系统和室内的污染,所以在系统设计安装阶段,应确保新风直接取自室外,禁止从天棚吊顶等无新鲜空气的区域取风,新风口与污染气体排放口、排风口等的距离应符合卫生标准和要求。

2.5 制定应急预案。

新冠肺炎疫情期间,应针对不同建筑类型的展厅、不同展出文物的展厅和可能出现的疫情传染等状况,制定相应的应急预案,包括各组织机构及其职责、疫情期间防控措施、应急处置办法、空调通风系统运行方式等,实行常态化管理,进行有效的控制,避免文物受到损坏和疫情扩散。

3 结束语

科学合理地使用空调通风系统,对文物是一种保护,对社会防疫工作也是一份贡献,有利于预防疫情的传播,也有利于推进社会复工、复产。本文通过分析病毒传播途径、空调通风系统与病毒传播之间的关系,从空调通风系统的消毒措施、运行使用等方面,探讨了博物馆空调通风系统在新形势下的运行方式和管理办法,为博物馆开展疫情防控工作提供参考。