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

紫外線消毒裝置；微生物滅活；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

紫外線的輻射消毒在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)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(diǎn)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(huì)變黑并且生成皺紋。

（2）UVB，波長在280～318nm之間，暴曬后會(huì)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(yuǎn)紫外線。UVA和UVB能夠穿透臭氧層以及云層。但是實(shí)際工程中運(yùn)用到的最適合對(duì)生物進(jìn)行殺滅的是UVC,其具有破壞微生物機(jī)體細(xì)胞的DNA,也被稱為核糖核酸，其分子結(jié)構(gòu)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(fù)活機(jī)制下再生，其被損傷的DNA具有修復(fù)損傷的能力。當(dāng)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(yīng)用在工程上十分便利。

在19世紀(jì)，紫外線就被用來消毒。20世紀(jì)，紫外線的輻射消毒用來控制空氣傳播傳染病的實(shí)驗(yàn)，并成功地在一例手術(shù)中獲得了成功，外科手術(shù)的傷口感染被有效的控制住，同時(shí)通過一項(xiàng)關(guān)于麻疹疫情控制的研究表明，學(xué)生罹患麻疹的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(rèn)可，但是當(dāng)時(shí)的人工裝置的紫外線的輻射度還不夠高，而且當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，紫外線的燈光老化的速度非?？?，因此使用紫外線進(jìn)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(fēng)中被驗(yàn)證能夠?qū)Ψ谓Y(jié)核桿狀形細(xì)菌進(jìn)行有效殺滅之后，使用紫外線燈對(duì)送風(fēng)系統(tǒng)以及排風(fēng)系統(tǒng)中的細(xì)菌進(jìn)行殺滅逐漸走進(jìn)了人們的視線。人們?cè)诶米贤饩€消毒的時(shí)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(jìn)行控制，保持溫度在20～40攝氏度上，空氣的相對(duì)濕度不宜過高，通過降低塵埃的濃度來達(dá)到消毒的功效，延長紫外線的照射時(shí)間也可以彌補(bǔ)消毒的效果。紫外線消毒在送風(fēng)系統(tǒng)中終于被推廣傳播了出來，改變了人們對(duì)紫外線消毒的傳統(tǒng)的看法，不再認(rèn)為是只有在室內(nèi)進(jìn)行直接消毒效果才好，國內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中指出消除空調(diào)設(shè)備污染的關(guān)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(fēng)式紫外線消毒器，排除污染的關(guān)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(jìn)行光亮內(nèi)圓筒反射器。

1 紫外線消毒在通風(fēng)空調(diào)中應(yīng)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(chǎng)所的空調(diào)系統(tǒng)被視為疾病的傳染源。根據(jù)國家關(guān)于醫(yī)用空調(diào)機(jī)組的要求和標(biāo)準(zhǔn)，必須要消除空調(diào)設(shè)備的負(fù)面影響，打破傳統(tǒng)的設(shè)備的桎梏，按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行空調(diào)設(shè)備的污染的排除。塵埃和水進(jìn)行消毒，也就是讓空調(diào)設(shè)備中不要積存塵土和水，但是不進(jìn)行清洗時(shí)，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(jìn)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(jià)格具有優(yōu)勢(shì)。

使用紫外線消毒技術(shù)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(dá)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(duì)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(jī)組不積塵、不積水、易清洗，這是決定對(duì)微生物進(jìn)行殺滅，提高消毒效率的關(guān)鍵。滅活率的要求中，紫外線輻射劑量是指達(dá)到一定的微生物滅活率時(shí)，對(duì)于無法避免積塵的空氣過濾器和盤管則靠機(jī)組的設(shè)計(jì)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)中最基本的要求。二是與滅活率有關(guān)的微生物對(duì)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(gè)方面,對(duì)于紫外線敏感的微生物的類群分類：最敏感類的如植物細(xì)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(jié)合分枝桿菌、牛分枝桿菌麻風(fēng)分枝桿菌；芽孢細(xì)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(guān)鍵參數(shù)。在工程應(yīng)用中，要正確選用k值通常比較困難。k值選用不當(dāng)會(huì)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(jì)算變得更為復(fù)雜,同一種類微生物的k值有時(shí)也會(huì)差別很大。

2 微生物受到紫外線輻射劑量計(jì)算

一個(gè)空間設(shè)置幾個(gè)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(gè)微生物沿著不同的路徑進(jìn)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(guān)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?jǐn)?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(guān)鍵參數(shù)。工程應(yīng)用中關(guān)于滅活率的計(jì)算較為復(fù)雜。有關(guān)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(jì)算。同一種類的微生物的數(shù)值的差異很大，例如結(jié)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(duì)濕度與微生物的滅活率的關(guān)系也很巨大，相對(duì)濕度低于60%的話，就會(huì)出現(xiàn)影響，因此在濕度60%以下的環(huán)境中，進(jìn)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(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

紫外線消毒裝置的工程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，仰仗于對(duì)紫外線輻射量的方法的相近的數(shù)據(jù)計(jì)算。通過數(shù)據(jù)模型、列表等給出復(fù)雜的計(jì)算方程式，使得通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者能夠通過紫外線的消毒裝置來確保設(shè)計(jì)性能。

空氣過濾器不僅能有效減少塵埃對(duì)紫外線的干擾,與紫外線輻射裝置配合使用還能達(dá)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(duì)紫外線輻射不敏感的較大微生物顆粒,只要通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)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(xì)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(jī)組中，對(duì)系統(tǒng)表面和空氣進(jìn)行消毒，工況效果非常好，但是如果場(chǎng)所內(nèi)微生物污染較為嚴(yán)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(huì)使人造的纖維濾料快速降解，因此采用玻璃纖維介質(zhì)進(jìn)行紫外線輻射是比較好的。不過還是要考慮紫外線設(shè)置中的電磁和射頻等儀器儀表的正常通風(fēng)中的負(fù)面影響，這使得通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)者遇到了一定的難題。

可以考慮在空氣處理機(jī)組附近的盤管的入口或者出口側(cè)進(jìn)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(qiáng)盤管的出口側(cè)的凝水盤的輻射效果，還能全天連續(xù)工作，持續(xù)進(jìn)行紫外線的輻照，抑制微生物的滋生。

為了彌補(bǔ)氣流與紫外線接觸時(shí)間較短的不足，紫外線的消毒裝置安裝在盤管的出口側(cè)，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(cè)的通道內(nèi)是較好的方案。

4 結(jié)語

通風(fēng)空調(diào)內(nèi)的消毒裝置在醫(yī)院等場(chǎng)所，應(yīng)該持續(xù)使用。而在傳統(tǒng)商業(yè)建筑中，如辦公樓商場(chǎng)內(nèi)，或者在風(fēng)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(shí)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(shù)的優(yōu)勢(shì)，盡量避免出現(xiàn)紫外線消毒技術(shù)的弊端現(xiàn)象，消除不確定的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。

[1]劉明,沈晉明,劉超等．通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中紫外線輻射消毒的應(yīng)用[J]．暖通空調(diào),2010,40(1):66-70．

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