Применение ультрафиолетовых бактерицидных ламп в системах вентиляции и кондиционирования

В системах вентиляции и кондиционирования 2021

Основной задачей установок обеззараживания воздуха является предотвращение распространения в помещениях микроорганизмов, большинство из которых передается воздушно-капельным путем, – возбудителей инфекционных заболеваний. Подобная задача давно и успешно решается в помещениях лечебно-профилактических учреждений, на предприятиях пищевой и фармакологической промышленности.

Для обеззараживания воздуха в системах вентиляции используются два основных метода:

механический, когда в результате применения фильтров из воздуха удаляются микроорганизмы;
физический, когда воздух обрабатывается лампами, излучающими ультрафиолетовое (УФ) излучение.

Обеззараживание

Обеззараживание уменьшает количество микроорганизмов в воздухе до приемлемого уровня, но полностью может их и не уничтожить. Что является приемлемым уровнем для качества воздуха, подаваемого системой вентиляции общественных зданий?

Единственным документом, регламентирующим эффективность обеззараживания устройств в таких системах, является Руководство Р 3.5.1904–04 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях». В соответствии с табл. 3 руководства эффективность обеззараживания в детских игровых комнатах, школьных классах, бытовых помещениях промышленных и общественных зданий с большим скоплением людей при длительном пребывании должна быть не менее 90 %. Приняв за основу эту величину как требование медико-технического задания на проектирование систем вентиляции и кондиционирования, можно оценить условия применения систем фильтрации и УФ-обеззараживания.

Эффективность удаления из воздуха микроорганизмов определяется эффективностью фильтрации частиц размером 0,3–0,5 мкм.

Теоретически фильтры тонкой очистки должны быть эффективны против биологических частиц. Но результаты эксплуатации фильтров показали, что параметры работоспособности, полученные в испытательных лабораториях, никогда не достигаются в реальных условиях.

К настоящему времени механизм удерживания частиц фильтрами предполагает, что, соприкоснувшись с волокном, частица присоединяется к нему статическим электрическим притяжением или же просто физическим креплением. Благодаря этим поверхностным силам (силы Ван-дер-Ваальса) частицы удерживаются в фильтрующем элементе. Это бесспорно для частиц небиологического происхождения. Механика взаимодействия биологических частиц с волокнистой структурой фильтра имеет иную природу.

Прежде всего, необходимо принять во внимание тот факт, что биологические частицы являются динамическими живыми организмами, которые не хотят оставаться прикрепленными к сухим поверхностям без питательной среды. Способность бактерий и простейших микроорганизмов к целенаправленному движению обусловлена наличием на их поверхности разного рода жгутиков и ворсинок. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются. Некоторые бактерии перемещаются, выбрасывая слизь.

Подвижные микроорганизмы двигаются к химическим аттрактантам (привлекающим веществам – питательной среде) и уклоняются от химических репеллентов (неприятельских веществ). Подвижные бактерии сами могут освобождать себя от прикрепления к фильтрационным волокнам, и вновь возвращаться в воздушный поток, и таким образом двигаться вдоль волокон в поисках влаги, сырости и питательных веществ.

Накопленные в фильтрах живые микроорганизмы способны расти на среде без добавления питательного вещества. Концентрация биологических частиц приводит к ускорению их размножения и «прорастанию» сквозь фильтр. Осажденные на фильтре микроорганизмы размножаются и растут, проникая сквозь волокнистый слой фильтра далее, в воздушную среду. При конденсации в фильтрах влаги или недостаточном уходе существует риск развития в них плесени. Размножение микрофлоры ведет к интенсивному забиванию пор фильтра и резкому снижению его фильтрующей способности. В этих случаях концентрация частиц биологического происхождения может быть на выходе фильтра больше, чем на входе. На рис. 1 представлено фото фильтра, на котором в процессе эксплуатации осела и размножилась плесень, которая впоследствии с проходящим через фильтр потоком воздуха привносилась в операционное помещение одной из больниц США.

Большинство проверочных тестов применяется только для новых очистителей воздуха и имеет очень ограниченное время. Настоящую эффективность оборудования можно выяснить только во время длительного тестирования. Многие производители сокращают издержки в ущерб обеспечению эффективности при длительном использовании оборудования. Типичной уловкой является использование неэффективной предварительной фильтрации, что вызывает резкое сокращение срока службы фильтрующего материала тонкой очистки. Это, в свою очередь, снижает поток воздуха через очиститель и уменьшает кратность очистки воздуха в помещении. Еще одна причина ухудшения эффективности очистителей состоит в том, что некоторые технологии очистки воздуха чрезвычайно быстро теряют эффективность без регулярного обслуживания и частой смены фильт-ров.

Очистители с электростатическим фильтром быстро теряют эффективность при покрытии коллекторных пластин слоем пыли. Очистители воздуха с электростатически заряженными волокнами также теряют эффективность при загрязнении.

Несмотря на относительно низкую стоимость очистителей воздуха, стоимость сменных фильтров может оказаться значительной. Основные причины, почему многие очистители воздуха требуют частой и дорогостоящей замены фильтров:

  • отсутствие предварительных эффективных фильтров;
  • использование небольших фильтрующих элементов с незначительной пылеемкостью;
  • инструкция по замене фильтров, базирующаяся только на сроках замены (один раз в шесть месяцев), не учитывающая реальное время использования и степень загрязнения воздуха;
  • использование нескольких фильтрующих стадий в одном элементе, вынуждающее пользователей заменить все фильтры одновременно, даже если только один фильтр подлежит замене.

Хотя многие производители имеют ряд моделей, различные модели отличаются только по размерам, а не по используемым технологиям. Поскольку производители стремятся выпустить продукцию, которая бы устраивала сразу всех потребителей, то они предлагают одно и то же устройство как идеальное решение для всех видов воздушных загрязнителей - от аллергенов домашних животных, пыльцы, спор плесени, микроорганизмов, табачного дыма, запахов, выхлопных газов, химических веществ и т. д. Некоторые производители заявляют, что многочисленные стадии очистки воздуха повышают эффективность их очистителей. К сожалению, увеличение стадий очистки приводит к увеличению сопротивления и, как следствие, к ухудшению эффективности. Использование только действительно необходимых для конкретного потребителя фильтров дает лучшую эффективность и кратность очистки воздуха в помещении.

Эффект

Наиболее эффективным является применение УФ-установок вместе с фильтрами грубой очистки. Такие фильтры обладают высокой пылеемкостью и не создают большого аэродинамического сопротивления. В то же время они успешно удаляют из воздуха крупные аэрозоли, пыль, споры бактерий, грибов и плесени, устойчивые к действию УФ-излучения. В свою очередь, УФ-установка эффективно инактивирует бактерии и вирусы, проходящие сквозь фильтры.

Таким образом, обеззараживание воздуха в системах вентиляции общественных зданий, использующих режим рециркуляции, является необходимым требованием соблюдения условий санитарно-эпидемиологической безопасности. Применение традиционных установок очистки воздуха с фильтрами тонкой фильтрации малоэффективно для решения таких задач. Современное УФ-оборудование позволяет обеспечить надежное и эффективное обеззараживание воздуха в таких системах.

Во влажной и темной среде внутри агрегатов и воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования воздуха могут стремительно расти и распространяться по всему зданию вирусы, бактерии, плесень, споры, грибки и т. п. биологические загрязнители, создавая внутри помещений здания нездоровую и небезопасную для дыхания атмосферу. Люди внутри здания могут жаловаться на такие симптомы, как: раздражение глаз и слизистых оболочек носа или горла, раздражение кожи, возникновение гиперчувствительности к запахам, внезапного обострения хронических заболеваний, общие нейротоксические проблемы со здоровьем.

Биологические загрязнители

Многочисленными исследованиями было доказано, что использование бактерицидного ультрафиолетового облучения в системах вентиляции и кондиционирования воздуха является наиболее эффективным методом деактивации плесени, бактерий и вирусов, являющимися источниками внутрибольничной инфекции.

Применение ультрафиолетовых бактерицидных ламп

Применение ультрафиолетовых бактерицидных ламп в системах вентиляции и кондиционирования.

В современном представлении ультрафиолетовая лампа – это ртутная газоразрядная лампа низкого давления с колбой из определённого материала, обеспечивающего заданный спектр пропуская ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовая лампа представляет из себя колбу из специального стекла наполненную инертным газом с парами ртути. В связи с наличием в колбе уф-лампы паров ртути, такую лампу запрещается утилизировать вместе с обычными бытовыми отходами. Принцип работы таких ламп практически полностью идентичен работе люминесцентных ламп. При подаче электрического заряда происходит пробой и воспламенение паров ртути, что вызывает то самое ультрафиолетовое свечение. Но в отличии от люминесцентных ламп на колбе отсутствует специальное вещество (люминофор), которое преобразует уф-излучение в излучение, видимое человеческим глазом.