CN1470811A - 中央空调系统空气（回风）消毒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调系统空气(回风)消毒方法。它包括消毒方法选择、消毒机和适配器的设计及布置。用化学消毒剂配制成足够浓度的消毒液，置于密闭容器中。启动消毒机和中压抽风机，消毒液用泵送至消毒机喷液管，空调房间内的回风经抽风机增压后快速通过消毒机，消毒液与回风充分接触洗涤，分离出来的气溶胶粒子(带病毒或不带病毒)随消毒液流回密闭容器集中处理(杀灭)，消毒液循环使用，定期更新。被消毒的回风还要经过捕雾器拦截、精滤器过滤，不会因气味等问题影响空调的舒适性，更不会危害人的健康。本发明有可靠的措施保证设备和人员的安全，不污染环境。不会因本发明对长时间生活在空调房间的人造成负面影响。

Description

中央空调系统空气(回风)消毒方法

技术领域  本发明涉及一种中央空调系统空气(回风)消毒方法。

背景技术  中央空调广泛地用于舒适性或工艺性的各类空调工程。例如会堂、影剧院和体育馆等大型公共建筑，宾馆、学校、医院、飞机、轮船以及凡是对室内空气环境提出特殊要求(如温度、湿度、洁净度等)的空间，一般都采用全空气式中央空调。中央空调系统由以下3部分组成：

(1)空气处理设备(即空调机组)它是对空气进行过滤和各种热湿处理(例如加热、冷却、加湿、减湿)的主要设备，使室内空气达到预定的温、湿度和洁净度。

(2)空气输送设备它包括送风机、回风机、风道系统，以及装在风道上的风量调节阀、防火阀(或排烟阀)、消声器、风机减振器等。它是将经过处理的空气，按照预定的要求输送到各个空调房间，并从房间内抽回或排除一定量的室内空气。

(3)空气分布装置它是指设在空调房间内的各种类型的送风口(如百叶风口、散流器)和回风口。它们的作用是合理组织室内气流，以保证工作区(通常指距地面2m以下的空间)内具有合适的温度、湿度、气流速度和洁净度。

中央空调系统的空气处理设备有：制冷、加热设备，换热设备，加湿、减湿设备，空气净化设备等，其中以制冷加热设备能耗最高。从外部环境(室外)抽吸的空气，经制冷或加热等处理，称为空调系统的新风；从内部环境(室内)抽吸的空气，重新经制冷或加热等处理，称为空调系统的回风。很显然，新风量愈多人愈感舒适清新，但能耗也就愈大。既要兼顾人的舒适感又要节约能源，一般都是新风与回风按一定比例送进空调房间。出现中央空调几十年来，人们对其舒适度及能耗研究得比较多并且卓有成效，对空调系统的卫生防疫问题却关注不够。因此，当突发性传染性极强的非典型性肺炎向我们袭来的时候，中央空调就束手无策了。2003年4月29日，建设部发出通知，为了避免SARS病毒对在中央空调环境中的人群交叉感染，尽量不用或少用中央空调。5月11日，CCTV电视节目中，专家告戒人们要远离中央空调，在使用小型空调器的时候也要经常开窗通风。

综合分析国内外信息，检索中国专利和对中央空调使用单位实地考查，均未发现有对中央空调系统空气(回风)消毒方法的报道、专利和实例。

发明内容  在地球上人群密集点总会周期性地爆发由细菌、病毒等微生物引起的流行病。细菌是微生物中的一大类群，大小约1至数微米，可呈球形、杆形、弧形或螺旋形。病毒(Virus)一词最初源于拉丁语，在很长一段时间内用以表示一种有毒有害的物质。现代人们所说的病毒是指一类没有完整细胞结构、体积微小(只有细菌的千分之一)但又具备一定形状的微生物。它们的基本化学组成为核酸和蛋白质，只能在其他生物机体内的细胞中增殖。

2003年春天流行的“非典”，是一种变异冠状病毒引起的，传播途径主要是通过飞沫传播、接触病人呼吸道分泌物以及亲密接触传播，人群普遍易感。SARS病毒在体外能存活几个小时，在0℃环境中能长期存活，在10～20℃环境中尤其活跃。SARS病毒通过若干代传播，它的致病能力不会减弱，“非典”的病死率在3％左右，对人类有相当大的危害。人类总是在与疾病和自然灾害不断斗争才得以生存和发展。消毒是预防微生物感染疾病极为重要的措施，虽然自古就有根据生活经验不自觉的利用消毒方法来预防疾病，但在19世纪末发现微生物后才开始进入科学的消毒与灭菌阶段。今日的消毒不仅具备完整的理论和实践基础，更随着科学技术的发展，特别是微生物学、流行病学、物理学、化学、生物工程、机械工程等学科的发展，形成了大量新的观念和采用了更多的新技术。

本发明针对中央空调系统空气(回风)消毒方法作如下设计：

(1)选择消毒方法  目前人类已撑握了热力、紫外线、电离辐射、化学消毒剂等消毒方法。在具体应用时，要根据消毒对象的危险程度，杀菌因子的特性，有害微生物的种类、数量和存在状态，可操作性以及消毒成本等条件选择消毒方法。本发明认为用化学消毒剂对中央空调系统空气(回风)进行消毒比较合理。

(2)选择消毒液确定用化学消毒剂以后，选择何种消毒液是至关重要的。化学消毒剂有：含氯消毒剂、过氧化物类消毒剂、醛类消毒剂、醇类消毒剂、含碘消毒剂、酚类消毒剂、双胍类化合物、季铵盐类化合物、环氧乙烷等。选择消毒液要根据消毒剂对病毒和细菌的杀灭能力，对人体是否安全，对环境是否造成污染，对物品的腐蚀程度，是否易于购得以及价格高低等因素综合考虑。中央空调系统空气(回风)消毒，选择过氧化物类消毒剂比较合适。过氧化物类消毒剂是具有强大氧化能力的消毒剂，对微生物的杀灭主要依靠强氧化作用。这类消毒剂的最大优点为：①具有广谱、高效、快速杀灭微生物的作用；②在消毒物品之后一般分解为无毒成份、无残留毒性。

(3)选择消毒机具  中央空调惠及的人多(有时多达上千人)，履盖的面积广(数千至上万平方米)，处理的风量大(每小时几万立方米)，对送风温差、房间每小时的换气次数都有严格要求，一般的喷洒机具无法完成消毒工作。本发明设计的中央空调系统空气(回风)消毒设备(已系列化)，既能完成消毒工作，又不影响空调房间内人员的正常活动。该设备对中央空调的性能、参数无任何影响，不降低舒适感，安全可靠，不产生异味，不残留毒性，不污染环境，投资成本和运行成本低，能长时间运行，占地面积小，勿需专人值守。

附图说明  以下结合附图，对本发明作进一步详细的说明

附图1是中央空调系统示意图。为了节约能源，通常都要从空调房间抽回一定量的空气(回风)与外部环境的新鲜空气(新风)混合处理后送进空调房间。工程上常见的采用一定量回风的空调系统有两种形式：一种是在喷水室或表面冷却器前同新风进行混合的回风，叫第一次回风，具有第一次回风的空调系统简称为一次回风式系统。另一种是经过喷水室或表冷器的处理之后进行混合的回风，叫第二次回风，具有第一次、第二次回风的空调系统简称二次回风式系统。若将第二次回风的风阀关闭，便成为一次回风式系统。若将第一次回风风阀、第二次回风风阀关闭，仅开启新风阀和排风阀时，则该系统成为全新风系统，或称为直流式系统，这种系统卫生条件最好，但消耗的冷量、热量最大。

附图2是本发明设计的消毒机、适配器布置在中央空调系统中的位置示意图。该消毒机由电动机、V带传动系统、机壳、丝网旋转床、喷液管等组成。消毒液由喷液管喷入高速旋转床，在离心力作用下脱离丝网的液滴，冲击对数螺旋线型机壳的内壁而被适度雾化。从空调房间抽吸的回风，在机壳空腔内与雾化的液滴充分混合，较大的气溶胶粒子和雾化的液滴碰撞、凝并成更大颗粒，经重力沉降后随消毒液排出机壳。回风从丝网旋转床外缘继续进入丝网，消毒液在界面急速更新的状态下形成液滴、液丝、液膜，回风以极大的相对速度在弯曲的孔道中与液相逆向接触，细微的气溶胶粒子经过拦截、惯性碰撞等多种效应被分离出来，随消毒液排出。净化后的气体从旋转床内转鼓进入捕雾筒，除雾后集中排放。

适配器是为保证已消毒回风、未消毒回风、新风三者之间可按需调节而设计的，并能做到与多种型号、各个厂家生产的中央空调系统相适应，不影响原中央空调系统的混风效果、排风能力及其他性能。

附图3是中央空调系统(回风)消毒机的主视图和府视图。它由L型刚性机座1、电动机2、V带传动系统3、净化器出口短节4、机壳5、丝网旋转床6、旋转床主轴7、吸液管8、过渡短节9、捕雾筒10、捕雾滤网11等组成。

L型刚性机座1用角钢组焊而成，它支承机壳5、捕雾筒10和电动机2，可以与砼基础或其它刚性体联接，以便整机固定。机壳5的纵断面轮廓线是一个非圆曲线，进口处上部是一水平直边，下部直边以一定角度向上倾斜，与曲线相交后，反转成深舌，曲线部分由圆弧和对数螺旋线构成。回风被离心式风机吸入并增压后，进入机壳5的回风进口，启动电动机2，通过V带传动使旋转床主轴7高速旋转，打开阀门通过喷液管8向旋转床丝网喷消毒液。此时从喷液管喷出的消毒液较均匀地分布在丝网上，由于丝网旋转床6上的丝网高速旋转，消毒液也高速旋转并获得能量，以极高的速度切向脱离丝网，冲击机壳5的内壁。丝网的孔径大小一致，各层间距也基本相同，可以假设液滴离开丝网外缘时，单体质量均匀，质量相同的液滴在获得同样离心力的状态下，冲击机壳5的内壁。由于机壳5的轮廓曲线是一个非圆曲线，各处距丝网外缘的距离不等，液滴冲击机壳内壁的冲量也不同(距离越远、冲量越小)。因此，液滴冲击机壳内壁后形成的飞溅微粒粒径就大小不一，这正是我们所需要的。有研究表明，液滴捕集含尘气体中的气溶胶粒子时，液滴的粒径并非越小越好，液滴粒径在0.05-2mm时效率较高。回风中的气溶胶粒子，在机壳内壁与丝网旋转床外缘所形成的空间内，经拦截效应、惯性碰撞效应等捕集机理作用以后，在重力沉降作用下随消毒液从机壳5下面的排污口排除。另一方面，把机壳5纵断面轮廓曲线做成非园曲线，并使丝网旋转床的旋转方向与进口回风流向一致(主视图所示反时针旋转)。丝网旋转床上的丝网有类似径向进气风机叶片的作用，只要出气端的中心角选择得当，消毒后的气体就容易通过过渡短节，充分利用了电动机2的转矩，可以使回风进口处的抽风机功率较小。回风从丝网旋转床外缘处进入丝网，消毒液在界面急速更新的状态下形成液滴、液丝、液膜，回风以极大的相对速度在弯曲的孔道中与液相逆向接触，细微的气溶胶粒子经过拦截、惯性碰撞等多种效应被分离出来，随消毒液排出(消毒液循环使用)。净化的气体进入捕雾筒10，气体夹带雾沫，经过捕雾滤网11除去雾沫后，干净的气体从净化气出口短管4排出机外而进入系统。

舒适性空调的标志是维持人体正常的散热量和散湿量，人体的散热(湿)途径，主要通过皮肤与体外对流、辐射和表面汗液蒸发三种形式进行，呼吸和排泄也带走部分热量，人对舒适性主要靠呼吸和皮肤感受。人在空调房间里很少戴口罩。如果空调房间内有病毒、病菌携带者，他在呼吸、咳嗽、喷嚏等过程中，就会通过呼出气体、喷出飞沫、皮肤蒸发等形式，将病毒、病菌散布在空气中。为了组织空调房间合理的气流，送风有侧面送风、散流器送风，回风有下回风、上回风等形式。从流体力学的角度看，空调房间内的空气可称为气溶胶(含尘气体)，因为它符合气溶胶是气态连续相，固、液态为分散相的多相流体的定义。病毒和病菌的体积非常小，质量非常轻，它随携带者飞沫喷出，就聚集成为气溶胶粒子。细小分散的病毒、病菌和其它细小颗粒，在没有外力的情况下会热扩散凝并，在声场和超声场中会声凝并，在库伦力和外电场力作用下会电凝并。空调房间中经各种方式凝并的气溶胶粒子仍然粒径细微、质量很轻，短时间不会自然沉降。一般的除尘方法(机械除尘、过滤除尘、静电除尘)不能去除这些微粒，空调房间的人群存在交叉感染的可能性。本发明设计的消毒机，切割粒径范围在0.02-0.3μm之间，对3μm以上粒子的捕集达100％，再配以合适的系统及消毒液，对空调房间的回风有较好的消毒作用。

附图4是适配器示意图。因为本发明设计的消毒机是一种高能洗涤式消毒机(也只有如此才能将粒径细微的病毒、病菌粒子分离出来，集中在消毒液中杀灭)，所以消毒机出口气体(已消毒回风)的流速较大。如果不经适配器调节，势必影响原中央空调系统空气处理机组的参数及性能。本发明设计的适配器用在一次回风式、单风机(只有送风机)空调机组时，用已消毒回风(流速大)来引射未消毒回风和新风。如果新风口面积大，可按新风、已消毒回风、未消毒回风从外向里的顺序排列；如果新风口面积小，可按未消毒回风、新风、已消毒回风从外向里的顺序排列。适配器安装位置最好在原新风口位置，也可以在混合段的其他位置。适配器用在二次回风式、双风机系统中，调节段的功能是在排出部分回风的同时，其余的大部分回风要通过一次风阀进入混合段与新风进行混合。在系统运行时，应使送、回风机的压力零点置于一次回风进口处，方能完成排出部分回风、吸入新风的功能。在此处的适配器，用已消毒回风引射未消毒回风。已消毒回风切向进入适配器，其内的流场非常复杂，速度有3个分量：切向速度、轴向速度和径向速度。由于气体进入空调机组的混合段以后，体积突然膨胀，轴向速度对引射未消毒回风起主导作用。轴向速度随气流螺旋半径和离心力的变化近似为线性次，在设计时取合适的适配器外壳直径，在操作时改变气流的仰角(改变离心力的矢量方向)都可以控制未消毒回风的流速，使入口处保持压力零点。

具体实施方式  由于设计单位不同，生产厂家各异，建筑工程情况复杂，各个中央空调系统功率大小、安装位置、组合方式都有很大不同。因此，本发明具体实施的时候要分别对待，标准化设计比较困难。只有当本发明被中央空调生产厂家接受以后，才有可能标准化、模块化。但是，无论是对原有中央空调系统，还是对新生产的中央空调系统，只要有回风消毒功能，本发明的：①采用化学消毒剂，②设计高能洗涤式消毒机，③设计适配器等基本要素不能改变。

现以某中央空调系统空气(回风)消毒为例，本发明具体实施简述于后：

(1)对中央空调系统的规格型号、生产厂家、安装使用情况，舒适性要求，空气调节方法，供水、供电等情况，调查清楚并详细记录。

(2)调查中央空调各系统布置的位置、相互关系、联接方式，可利用空间和平面的位置、大小等情况，并用图纸记录。

(3)根据原中央空调冷负荷概算指标、总回风量、房间每小时换气次数综合后乘以折减系数，来确定消毒机每小时的处理风量、消毒液池容积的大小以及适配器的各部尺寸。

(4)按设计要求制作安装消毒机组，制定操作规程，强调安全注意事项，分析经济效益和社会效益。

作为本发明的进一步改进，提出以下措施：

(1)由于回风经消毒机内的中压风机加速后温度约有升高(＜2℃＝，消毒液经泵送循环使用也可能约有升温，最好在消毒液池内设置换冷设备，以避免消毒液的蒸发损失。

(2)大部分消毒剂对微生物是一种原生质毒，亚致死量消毒剂长时间连续使用，可导致抗性菌株的形成。在使用消毒剂时，必须保证有足够浓度，而且应避免单一种类低浓度消毒剂长期连续使用。过氧乙酸(C₂H₄O₃)是一种高效低毒消毒剂，浓度合适的过氧乙酸蒸气和溶液能杀灭细菌繁殖体、分支杆菌、细菌芽孢、真菌、藻类及病毒，也可以破坏细菌毒素。用0.2％C₂H₄O₃过氧乙酸水溶液喂养小白鼠，总量达500mg/kg时，无死亡发生。0.2％溶液对皮肤无刺激，但长期接触会使皮肤粗糙。过氧乙酸消毒剂最大优点是降解的最终产物为氧气和水，不污染环境。过氧化物类消毒剂的另一个品种是过氧化氢(H₂O₂)，又称为双氧水，已有近百年的使用历史，也是一种低毒、高效消毒液，可用于中央空调系统空气(回风)消毒，另外还有一些消毒剂也可选用。在保管贮藏、配液使用过程中要特别注意安全，防止人身受到伤害。

(3)对中央空调系统空气(回风)消毒效果应进行监测。目前对回风消毒效果监测尚无针对性标准。建议参照《医院消毒卫生标准》(GB15982-1995)，采样时间、布点方法、检测方法，按照GB15982的规定执行；判定结果以II类区域，细菌总数≤200cfu/m³，并且未检出致病菌为消毒合格。

(4)实施本发明后，研究消毒液对生活在空调房间内人员身体健康的影响，是后续工作的重中之重。本发明中的消毒机是用消毒液强制洗涤回风(不是喷雾)，洗涤之后有旋风分离器分离消毒液，有捕雾器、精过滤器拦截气溶胶粒子，并且消毒机是布置在原机组之前，经过消毒的回风，还要经过空调机组的混合、过滤、加(减)热、加(减)湿等处理，用管道输送至空调房间。这一系列措施已使回风变得比较洁净、消毒液含量微乎其微。尽管如此，科技要以人为本，人的健康是最重要的，所以要研制一套安全评价系统，保证人员长时间活动在经本发明消毒的空调房间内绝对安全。

Claims (4)

1、一种中央空调系统空气(回风)消毒方法，它由确定的消毒方法、消毒机、过滤装置、适配器、消毒液密闭容器和管道系统等组成，其特征在于：

2、根据权利要求1所述的消毒方法，其特征在于：所述确定的消毒方法是用化学消毒液对回风进行集中密闭消毒。

3、根据权利要求1所述的消毒方法，其特征在于：所述的消毒机用消毒液对回风进行洗涤消毒。

4、根据权利要求1所述的消毒方法，其特征在于：所述的适配器是用已消毒回风引射未消毒回风和新风。