中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置研究成果簡(jiǎn)介

1、文章摘要：文章摘要：中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置研究是上海交通大學(xué)組織開展多學(xué)科交叉中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置科研項(xiàng)目，一項(xiàng)旨在研制一種新型多重空氣凈化消毒系統(tǒng)，使之能夠通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)合集成高壓靜電、紫外線、鍍銀過濾和納米光催化技術(shù)，并建設(shè)一個(gè)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)殺菌、除病毒處理裝置的檢測(cè)平臺(tái)和檢驗(yàn)的方法，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)工程應(yīng)用的殺菌裝置沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的空白的研究計(jì)劃。在時(shí)間短、任務(wù)緊迫的情況下......中央空調(diào)

2、系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置研究是上海交通大學(xué)組織開展多學(xué)科交叉中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置科研項(xiàng)目，一項(xiàng)旨在研制一種新型多重空氣凈化消毒系統(tǒng)，使之能夠通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)合集成高壓靜電、紫外線、鍍銀過濾和納米光催化技術(shù)，并建設(shè)一個(gè)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)殺菌、除病毒處理裝置的檢測(cè)平臺(tái)和檢驗(yàn)的方法，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)工程應(yīng)用的殺菌裝置沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的空白的研究計(jì)劃。在時(shí)間短、任務(wù)緊迫的情況下，為解決大眾對(duì)中央空調(diào)可能成為非典型肺炎（SAR

3、S）病毒傳播工具的困惑驚惶，尤其防止醫(yī)院含有病原微生物的被污染空氣通過空調(diào)系統(tǒng)擴(kuò)大對(duì)人群、醫(yī)護(hù)人員的感染，研制一套殺菌效率高、無(wú)二次污染、裝置阻力小、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、易于操作的適合于樓宇空調(diào)應(yīng)用的高新技術(shù)空氣清潔裝置具有特殊的重要意義和研究?jī)r(jià)值。將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于建筑樓宇的中央空調(diào)系統(tǒng)中，在傳染病肆虐時(shí)期對(duì)醫(yī)院人員的健康提供有效保障，并對(duì)于穩(wěn)定社會(huì)穩(wěn)定有重大意義，SARS的流行給傳統(tǒng)中央空調(diào)的設(shè)計(jì)提出了質(zhì)疑，引亮了紅燈，使空調(diào)行業(yè)受到重創(chuàng)，

4、但是也給中央空調(diào)實(shí)現(xiàn)健康升級(jí)提供了機(jī)遇，給對(duì)原有中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造帶來了巨大商機(jī)，空氣凈化裝置在SARS期間和期后如雨后春筍般的成長(zhǎng)足以說明這一點(diǎn)。另外，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于今后提高公共場(chǎng)所室內(nèi)空氣品質(zhì)，增進(jìn)人們身心健康和提高員工工作效率都具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義，使得空調(diào)更加以人為本、服務(wù)于人，是目前極具有發(fā)展?jié)摿蜕虡I(yè)化前景的一個(gè)綠色室內(nèi)環(huán)保領(lǐng)域。然而，要使得新型復(fù)合凈化裝置真正走向?qū)嵱没彤a(chǎn)品化，還必須對(duì)其結(jié)構(gòu)布置、凈化效率、以及對(duì)空氣凈化裝置的生

5、物檢測(cè)方法上和實(shí)際應(yīng)用效果上開展全面而深入的研究和探討。本項(xiàng)目通過一些應(yīng)用基礎(chǔ)研究，以新型復(fù)合空氣潔凈裝置的高效滅菌為研究目標(biāo)，在模擬中央空調(diào)室內(nèi)微環(huán)境的測(cè)試平臺(tái)上做了大量實(shí)驗(yàn)工作，在應(yīng)用噬菌體模擬空氣中傳播病毒以實(shí)測(cè)凈化裝置的滅菌效果上取得了國(guó)際先進(jìn)水平性的突破。其涉及設(shè)計(jì)空氣調(diào)節(jié)工程、空氣動(dòng)力學(xué)、電磁場(chǎng)高壓靜電技術(shù)、納米光催化技術(shù)、室內(nèi)微生物學(xué)、材料科學(xué)等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。與以往凈化裝置相比較，中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置具有實(shí)

6、質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，集多種殺菌、滅毒的最新技術(shù)于一體，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到了快速、徹底、有效殺毒殺菌的目的，系統(tǒng)阻力小，工作可靠、無(wú)二次污染、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、使用方便、形式靈活，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)，適用多種場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過緊張充實(shí)的努力和探索，在上海市科委專項(xiàng)基金項(xiàng)目的資助下，取得了下列系列進(jìn)展：一、中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置的成功研制一、中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置的成功研制本課題研制的裝置主要由針型負(fù)高壓電極

7、、載銀導(dǎo)電吸附層、正壓平流吸附層和紫外燈組成，針型負(fù)高壓電極的電暈放電，形成負(fù)離子流，將空氣中灰塵、細(xì)菌、病毒離子荷電，并在電場(chǎng)力作用下向陽(yáng)極板方向運(yùn)動(dòng)，并隨之電荷中和，既可以除塵，又具有殺滅病毒作用；為了增強(qiáng)吸附作用，特采用后端附加的正壓平流吸附電場(chǎng)，將氣流中遺留的荷電微粒進(jìn)一步吸附；載銀導(dǎo)電吸附層的應(yīng)用既增加了吸附作用，同時(shí)又具有殺毒作用；C波本課題就是在這樣的背景下開展的，主要針對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)中的空氣清潔滅菌問題，建立了模擬空調(diào)室

8、內(nèi)微環(huán)境的測(cè)試平臺(tái)，研制能夠接近100%殺滅氣流中病毒病菌的裝置。該測(cè)試平臺(tái)可進(jìn)行溫濕度控制，達(dá)到中央空調(diào)對(duì)室內(nèi)空氣微環(huán)境調(diào)節(jié)控制的要求。在全封閉的系統(tǒng)中通過布置各類空氣凈化裝置，可以篩選、檢測(cè)各類裝置對(duì)空氣的除塵、除病毒的效率。并且結(jié)合該平臺(tái)，利用從環(huán)境中的抗逆性超過SARS病毒的JDII3噬菌體病毒來模擬代替真正的冠狀病毒，由超聲霧化器以1～5微米直徑液滴的形式均勻分散到空氣中形成比較穩(wěn)定的病毒氣溶膠，經(jīng)過大量試驗(yàn)摸索建立了用明膠雙

9、層平板通過氣流沖擊法回收測(cè)定空氣中噬菌體濃度的方法，整套方法考查了原液濃度、霧化速度、風(fēng)速、采樣時(shí)間、噬菌斑測(cè)定條件等一系列條件和參數(shù)的影響關(guān)系。這是國(guó)際上首次在接近實(shí)際工程應(yīng)用的測(cè)試條件下對(duì)空氣凈化裝置的去除病毒效果進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)定。通過測(cè)試平臺(tái)試驗(yàn)篩選，設(shè)計(jì)研制了新型復(fù)合多重除病菌裝置，主要由活性炭纖維網(wǎng)、鍍銀過濾段、高壓靜電場(chǎng)和紫外燈組成，可安裝于大型和戶式中小型空調(diào)設(shè)備或系統(tǒng)的風(fēng)管內(nèi)，與以往凈化裝置相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，

10、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，集多種殺菌、滅毒的最新技術(shù)于一體，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到了快速、徹底、有效殺毒殺菌的目的，系統(tǒng)阻風(fēng)力小，工作可靠、使用方便。裝置的除塵殺菌原理可簡(jiǎn)單如下說明，針型負(fù)高壓電極電暈放電，形成負(fù)離子流，將空氣中灰塵、細(xì)菌、病毒離子荷電，在電場(chǎng)力作用下向陽(yáng)極板方向運(yùn)動(dòng)，并隨之電荷中和，既可以除塵，又具有殺滅病毒作用。為了增強(qiáng)吸附作用，特采用后端附加的高壓均勻電場(chǎng)，將氣流中遺留的荷電粒子進(jìn)一步吸附；載銀導(dǎo)電吸附層的應(yīng)用既增加了吸附作用，

11、同時(shí)又具有殺毒作用。另外，附加電場(chǎng)中C波段紫外線滅菌燈（紫外線波長(zhǎng)254nm）殺菌滅毒效果好，其對(duì)吸附層的大功率長(zhǎng)時(shí)間的均勻照射，保證了對(duì)吸附的各種病毒病菌的殺滅作用。在模擬中央空調(diào)環(huán)境的試驗(yàn)平臺(tái)上，對(duì)高壓靜電復(fù)合凈化裝置和納米光催化復(fù)合凈化裝置進(jìn)行了試驗(yàn)檢測(cè)。結(jié)果顯示，裝置的阻力損失低，滿足相當(dāng)于中效過濾器的阻力限值，適合在工程中應(yīng)用到中央空調(diào)系統(tǒng)。高壓靜電復(fù)合裝置有非常明顯的凈化空氣的優(yōu)勢(shì)，能夠短時(shí)間內(nèi)達(dá)到99.4％的凈化效率，根據(jù)

12、1999ASHRAEApplicationsHbooks（SI）推斷對(duì)空氣中微生物顆粒的過濾殺滅效率至少可以達(dá)到99.999％以上；試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)靜電場(chǎng)或紫外光照射對(duì)系統(tǒng)內(nèi)臭氧含量的影響微小。對(duì)裝置的去病毒效果進(jìn)行了反復(fù)多次測(cè)定，發(fā)現(xiàn)該裝置對(duì)空氣中病毒溶膠具有顯著的去除和殺滅作用，一次通過凈化裝置去除后的噬菌體量已經(jīng)達(dá)到測(cè)定方法的最低限，比用空管測(cè)出的噬菌體數(shù)量降低2~4個(gè)數(shù)量級(jí)，表明散布到空氣中的多數(shù)噬菌體已經(jīng)被有效去除。在上海交通大學(xué)后

13、勤大樓和上海市第六人民醫(yī)院的病房?jī)?nèi)的中央空調(diào)回風(fēng)口分別安裝高壓靜電、紫外燈和ACF復(fù)合凈化裝置和納米光催化、紫外燈凈化除菌裝置。實(shí)地檢測(cè)結(jié)果顯示高壓靜電復(fù)合裝置對(duì)微塵的平均凈化全效率為86.2％，根據(jù)1999ASHRAEApplicationsHbooks（SI）推斷至少可以去除96％以上的包括濾過性病毒、細(xì)菌氣溶膠和真菌孢子等的微生物顆粒。對(duì)房間空氣中微生物顆粒進(jìn)行采集培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，1.5小時(shí)內(nèi)沉降菌可以降低50％左右，懸浮菌可以減少1～

14、2個(gè)數(shù)量級(jí)。上海市疾病預(yù)防控制中心對(duì)上海交通大學(xué)后勤大樓安裝有凈化裝置的房間微生物應(yīng)用撞擊法采樣，測(cè)試凈化裝置在2小時(shí)內(nèi)使一個(gè)220m3的會(huì)議室內(nèi)空氣中微生物由90cfum3下降到30cfum3，報(bào)告認(rèn)為本裝置可應(yīng)用于辦公樓宇、公共場(chǎng)所、醫(yī)院病房等的中央空調(diào)回風(fēng)管道中，防止病毒的傳播，是去除空氣懸浮氣溶膠的實(shí)際可行的有效方法，必將對(duì)室內(nèi)人員的健康有益，對(duì)降低人群交叉感染起到一定的作用。課題組還對(duì)光催化技術(shù)的殺菌效果進(jìn)行了研究，采用半透明