В последнее время появились новые нормативные требования к проектированию общественных зданий особенно образовательных и лечебных заведений, требующие использовать специальное УФ-излучение для очистки воздуха от живых организмов и вирусов. В составе руководства «Использование УФ-бакте- рицидного излучения для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях» описаны как необходимые дозы облучения светом c X = 205-315 нм, так и отдельные виды оборудования, обеспечивающие их получение. Среди указанных приборов есть как лампы прямого облучения помещений, в т.ч. с генерацией озона, так и местные рециркуляторы для обработки воздуха. Отдельным классом приборов является оборудование в составе приточной вентиляции, позволяющее не устанавливать приборы в отдельных помещениях, а обслуживать целые этажи, так называемые блоки обеззараживания воздуха (БОВы).
Максимальный положительный эффект от уменьшения количества живых микроорганизмов (ЖМО — бактерий и спор вирусов) в воздухе было обнаружен при подготовке помещений для операционных комнат. Проветривание воздуха, специальная отделка стен не собирающая пыль были основными способами борьбы за чистоту, которые резко уменьшали количество осложнений у больных после операций. Позднее появились источники ионизирующего излучения, в т.ч. генерирующие озон О- (высокоактивное соединение кислорода), которые также разрушали ЖМО в воздухе и на стенах помещений. Еще позднее стали использовать высокоэффективные фильтры (High Efficiency Particular Absorber, НЕРА) позволяющие улавливать частицы размером до 3 мкм. Сами частицы могли быть безопасными (песчинки и капли воды), но одновременно являлись транспортом, переносчиком по воздуху самых разных ЖМО.
Проблема применения НЕРА- фильтров в том, что они не могут работать избирательно и поглощают все частицы, постепенно засоряются и требуют замены. Еще хуже то, что при попытке сэкономить, используя фильтры более низкого класса Н10-Н12, происходит «проскок» более 5 % именно самых малых частицы, от которых мы хотим защититься. То есть, либо защита максимальная (фильтр Н14 — 99,95 %, Н16 — 99,995 %) либо нет защиты совсем. Проскок более 5 % частиц не дает обеспеченности чистоты воздуха даже помещения 3-й категории. Для операционных блоков данный выбор не стоит, но строить сложную систему для более простых помещений — школ, детских садов, залов для собрания и работы людей — экономически невыгодно.
Проветривание воздуха, специальная отделка стен не собирающая пыль были основными способами борьбы за чистоту
Норматив Р 3.1.683-98 вводит определение помещений 1-2-3-4-5 категорий по уровню обеззараживания воздуха, соответственно, с 99,9-99-95-90-85 % эффективностью поражения микроорганизмов в воздухе:
• 1-я категория (операционные блоки, стерильные зоны, палаты роддомов, палаты для детей);
• 2-я категория (фармацевтические производства, лаборатории, реанимационные палаты, перевязочные);
• 3-я категория (обычные палаты больниц и профилакториев, не включенные в 1-ю и 2-ю категории);
• 4-я категория (детские комнаты, школьные классы, помещения с длительным пребыванием большого количества людей как общественных, так и промышленных зданий);
• 5-я категория (вспомогательные помещения — туалеты, кладовки, лестничные клетки, ЛПУ).
Как видно из списка, основная часть задач по защите воздуха от ЖМО попадает в 3-ю и 4-ю категории. Для разных категорий рассчитана доза объемного облучения от 385 до 105 Дж на 1 м3. Источниками облучения являются два типа ламп, в том числе без генерации озона. Озон — опасный для людей газ в концентрации, необходимой для поражения микрофлоры, таким образом, в системах с непрерывной обработкой воздуха не может генерироваться озон и не могут использоваться лампы такого типа. Наиболее популярны лампы типа TUV фирмы Philips электрической мощностью 75 Вт. Эти лампы широкодоступные, мощные (антибактерицид- ный поток 25,5 Вт) и имеют ресурс более 8000 ч. Также существуют как более компактные лампы мощностью 55 Вт Philips, так и очень мощные (до 320 Вт потребляемой мощности) лампы производства компании Light Source (США).
Приведенные выше значения мощности ламп можно сравнить с энергозатратами на прокачивание воздуха через НЕРА-фильтры. Сопротивление фильтров Н14, рекомендованного в качестве абсолютной защиты от вирусов, так называемого «бактерицидного», составляет 450-600 Па. При этом ничего убивающего ЖМО в материале НЕРА-фильтра нет, и при разрушении или обслуживании, замене накопленная пыль по-прежнему опасна для системы вентиляции. Для защиты от более крупных механических частиц перед Н14 необходимо дополнительно использовать фильтры класса F8, H10 что дает общее сопротивление 1200-1400 Па и требует дополнительно 500-600 Вт на каждые 1000 м3/ч для работы вентилятора.
Минимальный уровень фильтрации, обозначаемый G3-G4, нужен в любой системе и затраты энергии на него не рассматриваются. При использовании БОВов с УФ-лампами аналогичный уровень понижения концентрации живой флоры можно получить, используя фильтры более низкого класса (F5...F8) совместно с потреблением УФ-ламп меньшую электрическую мощность — обычно не более 100-350 Вт на 1000 м3/ч. Фактически заметная разница в затратах на энергию связана с принципом действия двух разных систем: накапливание опасной пыли и реальное уничтожение ЖМО переносимых на частицах пыли.
Блок обеззараживания канального воздуха типа SBOW с расходом воздуха до 6000 м3/ч. Более трех лет на рынке представлены канальные блоки типа SBOW, с числом ламп до 23, для установки в воздуховоды, сечение канала до 900500 мм. Эти блоки сконструированы как часть воздуховода из нержавеющей стали с продольно закрепленными лампами. Недостатком канальных блоков является необходимость полного демонтажа участка воздуховода для замены ламп и малая мощность самого большого блока. Методика определения расхода воздуха для разных категорий помещений изготовителем не показана SBOW, что приводит к ошибкам при проектировании.
Также около двух лет назад появились БОВы известной фирмы «ЛИТ», одновременно производящей собственные лампы. Блок построен очень добротно, но имеет небольшое число различных размеров и очень высокую стоимость — более $ 1000 за 1000 м3/ч обрабатываемого воздуха, делая использование БОВов недоступным. Методика расчета числа ламп также закрыта.
Центральный кондиционер сам по себе достаточно дорогостоящее устройство, со средней стоимостью за 1000 м3/ч обрабатываемого воздуха от $ 300 до $ 800, и увеличение суммы более чем в два раза делает использование БОВов недоступным для большинства.
Наиболее массовый и известный тип кондиционеров КЦКП выпускается более 10 лет, конструкция БОВ предложена около двух лет назад потребителям и составлена из несущего каркасного корпуса блока и выдвигающейся вбок секции с лампами 75 Вт. На боковой панели закреплен блок управления питанием с уже подключенными высоковольтными кабелями. Сами лампы поставляются отдельно от БОВа в картонной коробке и монтируются на месте в блок, собранный в составе КЦКП, таким образом, обеспечивается сохранность ламп на период монтажа. Доступ к лампам для замены производится за счет выдвигания кассеты с лампами вбок по специальным рельсам. Стоимость БОВа для КЦКП-10 при расходе 10 тыс. м3/ч — не более $ 600-800 за 1000 м3/ч.
Использование блоков для помещений 4-й и 5-й категорий возможно с увеличением расходов воздуха, например, при расходе 6000 м/ч допустимо применять блок КЦКП-5.
Точный расчет числа ламп производится по формуле N = Н1Пр/(3600 Кф Фбк), где Н — объемная доза для помещений, 1-я категория — 385 Дж/м3, 2-я категория — 256 Дж/м3, 3-я категория — 167 Дж/м3; Пр — производительность по воздуху, м3/ч; Кф — коэффициент использования излучения в блоке; Фбк — бактерицидный поток лампы.
Расчет количества ламп проводится по двум параметрам: категории помещения по нормативу и количеству обрабатываемого воздуха в 1000 м3/ч.
Проветривание воздуха, специальная отделка стен не собирающая пыль были основными способами борьбы за чистоту
ВАЖНО! При обработке большего количества воздуха удельная доза, переданная в поток, уменьшается, и соответственно обеспечиваемая БОВом категория помещения должна быть понижена, таким образом нельзя, взяв блок определенного типа, утверждать, что всегда будет обеспечена заданная категория. Такое свойство БОВов в составе ЦК следует из разных скоростей воздуха. Рекомендуется не превышать скорость 3-3,5 м/с. Использование БОВов допустимо не только в составе КЦКП, но и по отдельности, в таком случае он используется как самостоятельный доводчик и целесообразна дополнительная установка фильтра. Так как все БОВы в ряду КЦКП имеют стандартные размеры, фильтры любого класса размером 600 х 600 и 300 х 600 мм могут использованы вместе с БОВом.
Сравним решение проблемы обеззараживания воздуха для системы 6000 м/ч. Категория обслуживаемого помещения — 3-я (детский сад — младшие классы, игровые и учебные комнаты).
1. Вентилятор для преодоления фильтров класса Н14, как показано ранее, требует не менее 6000 х 500 Вт = 3 кВт дополнительной мощности. Сам вентилятор с полным напором около 2000 Па (с учетом сети и прочих элементов приточной системы) является специальным изделием и стоит значительно дороже стандартного с напором 1000 Па. Вентилятор, способный развивать такое давление, является очень шумным и не в каждой установке в принципе можно использовать такие мощные моторы.
2. Для решения аналогичной задачи с помощью БОВа можно использовать набор из 10-12 ламп, потребляющих мощность не более 900 Вт. Сопротивление по воздуху блока ламп не более 100 Па и использование мощного вентилятора не требуется. Итого: имеем экономию в три раза. Но в отличии от фильтров, ресурс ламп намного выше, не менее года постоянной работы и более трех лет при пяти дневной рабочей неделе. Эффективность ламп падает не более чем на 20 % за весь ресурс.
3. При сравнении в стоимости оборудования следует отметить, что набор из более мощного вентилятора, фильтров и глушителя стоит примерно столько же, сколько и установка БОВ. Благодаря совместной работе с ведущими проектными организациями МНИИП (проектирование учреждений здравоохранения) и МНИИТЭП (проектирование общественных и образовательных объектов) весь ряд БОВов вплоть до самых больших на 20 тыс. м3/ч разработан и реализован в 2007 году заводом «ВЕЗА» в составе изделия КЦКП.
