UV紫外线杀菌灯如何在通风空调系统中应用

UV紫外线杀菌灯如何在通风空调系统中应用

    自 20 世纪以来 , 紫外线消毒技术有了较大的发展 ,但是紫外线消毒装置的设计水平并没有相应提高。早在 20 世纪 40 年代国外就出现了紫外线空气消毒装置设计规范, 目前通用电气(1950年)、 飞利浦(1985年)等编制的使用手册仍在使用。 近年来,紫外线消毒装置的分析和建模取得了很大的进展。然而迄今为止仍没有一个统一的紫外线消毒设计规范 。

    如今 ,紫外线消毒装置在工程上的设计依赖于紫外线灯制造商给出的工作性能参数, 以及消毒装置制造商的建议和系统设计者的经验。多数制造商有详尽的估算紫外线辐射量的方法 ,这些方法或是给出数据列表, 或是给出数学模型 ,或是给出复杂的计算方程式 。但通风空调系统设计者常常选用较大型号的紫外线消毒装置来确保其设计性能 。

    在通风空调系统中 ,通常将UV紫外线杀菌灯装置设置在空气处理机组或风道内 ,对系统表面和流经的空气进行消毒。如前所述, 紫外线在温度 20 ～ 40 ℃、相对湿度至少低于 80 %, 且空气含尘浓度较低的工况下消毒效果较好。但使用紫外线消毒的场所通常是易发生微生物污染 ,或是环境空气相对湿度高于 80 %、温度低于 20 ℃(如盘管后侧或凝水盘上面),或是含尘浓度过高(如空气过滤器前侧)的场所。另外 ,紫外线会使人造纤维滤料(包括过滤器密封垫)迅速降解, 因此受紫外线辐照的过滤器应该采用玻璃纤维介质。当紫外线灯设置密度较大时, 所产生的电磁、射频等对仪器仪表的正常工作也存在不容忽视的负面影响 。这些均给通风空调系统设计者提出了难题 。

    虽然空气过滤器除菌的有效性已得到公认, 但除菌性能越高 ,其自身阻力也越大 ,从而限制了高性能过滤器的广泛使用。空气过滤器是通风空调标准或规范所规定的最基本的配置,但一些紫外线消毒装置产品代理商总想用紫外线消毒装置来简单替代空气过滤器。其实紫外线消毒装置需要与空气过滤器配合使用才能达到好的效果。空气过滤器不仅能有效减少尘埃对紫外线的干扰 ,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, 使易受紫外线辐射影响的细菌和病毒接受更多的辐射剂量而灭活。只要通风空调系统送风能力允许 ,就应使用更高性能的空气过滤器, 以提高系统内空气的洁净度 。

    由于紫外线是直线传播且穿透性差 ,当采用紫外线消毒装置对物体表面进行消毒时,该物体的表面最好是清洁的。在通风空调系统内安装紫外线消毒装置时 ,风道内壁、盘管和凝水盘等部位需要先进行清洁处理,尤其是当盘管有异味或者有细菌滋长时更应如此,而不是当这些表面出现滋菌、积尘现象时才简单地安装紫外线消毒装置以期消毒杀菌。紫外线消毒装置的主要作用是抑制细菌滋生和繁殖, 而不是杀灭原本已经大量滋生了的细菌。

    当然 ,在空气处理机组内UV紫外线杀菌灯可以以任何角度安装在盘管的入口侧或出口侧 ,在靠近盘管侧间隔安装 ,以便使紫外线能量分布均匀(见图 1)。 也可以采用反射器(见图 2),使紫外线能量集中照射到盘管表面。一般来说 ,把紫外线消毒装置安装在盘管的出口侧效果比较好, 同时又可以加强其对盘管出口侧凝水盘的辐照效果。紫外线灯管的合理布置与安装取决于空气处理机组的结构型式和灯具种类 。紫外线灯管应全天连续工作 ,持续进行紫外线辐照,使空调机组内部保持一定的紫外线辐射剂量,从而有效抑制微生物的滋生。

图 1 紫外线灯管位于盘管出口侧和凝水盘上方的安装形式

图 2 采用反射器的紫外线灯设置

    由于反射器将紫外线能量集中到了需要清洁的物体表面,从严格意义上讲 ,这种表面消毒方式通常不适用于对流动空气进行消毒。要达到空气消毒效果 ,必须形成尽可能大的辐照区域 , 同时使气流以较慢的速度(或较长时间)通过该区域 ,以使流动空气能接受到足够剂量的紫外光辐射 。设计得合理的空气消毒系统能对空气进行消毒,同时又能保持物体表面清洁 ,这样的系统通常不设阻碍紫外线散播的能源反射器或镇流器 。

    虽然在理论上紫外线消毒装置可以安装在风速很高的风道内,但由于空气处理机组内部空间较大，气流流速较低(2 .5 m/ s),因此紫外线消毒装置通常设置在空气处理机组内部 。无论是对机组内 表面还是对流经的空气而言 ,使微生物灭活所需的紫外线辐射剂量是相同的。为了弥补气流与紫外线接触时间短的不足 , 相对于表面消毒而言, 空气消毒系统需要更高的辐射水平,这就需要配置紫外线发射量更大的灯管,或在风道内布置数量更多的紫外线灯 ,使空气在一个较长的路径内尽可能多地接受紫外线辐照。权衡这些因素的影响,最佳的方法便是放弃对凝水盘的消毒 ,将灯具直接安装在盘管出口侧通道处(见图 3)。

在聚集了免疫力低下人群的建筑(如医院)中 ,通风空调系统内的消毒装置应持续使用,而安装于传统商业建筑(如办公楼 、商场)内的消毒装置则可以间歇运行, 只在建筑正常使用时段开启, 建筑不使用时关闭, 从而降低灯具更换频率 ,同时又能保证室内空气质量 。间歇运行这种方式必须在系统设计方案初期就被考虑在内 ,因为紫外线灯的工作时间是影响其辐照输出量和使用寿命的重要因素 。UV紫外线杀菌灯消毒装置需要定期清洁、检查与更换, 特别要防止意外破损。一旦发现破损 ,为防止灯管内的汞蒸气泄漏污染空气 , 须立即关闭空调机组, 打开空调机组所有检修门及空调机组所在机房的门窗 , 15分钟后才能进入清理与更换。