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組織開展多學科交叉中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置科研項目，一項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構設計復合集成高壓靜電、紫外線、鍍銀過濾和納米光催化技術，并建設一個對中央空調(diào)系統(tǒng)殺菌、除病毒處理裝置的檢測平臺和檢驗的方法，填補國內(nèi)對工程應用的殺菌裝置沒有統(tǒng)一標準和檢測方法的空白的研究計劃。在時間短、任務緊迫的情況下......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組織開展多學科交叉中央空調(diào)系統(tǒng)中空氣清潔滅病毒病菌裝置科研項目，一項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構設計復合集成高壓靜電、紫外線、鍍銀過濾和納米光催化技術，并建設一個對中央空調(diào)系統(tǒng)殺菌、除病毒處理裝置的檢測平臺和檢驗的方法，填補國內(nèi)對工程應用的殺菌裝置沒有統(tǒng)一標準和檢測方法的空白的研究計劃。在時間短、任務緊迫的情況下，為解決大眾對中央空調(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)擴大對人群、醫(yī)護人員的感染，研制一套殺菌效率高、無二次污染、裝置阻力小、安裝維護簡便、易于操作的適合于樓宇空調(diào)應用的高新技術空氣清潔裝置具有特殊的重要意義和研究價值。將這項技術應用于建筑樓宇的中央空調(diào)系統(tǒng)中，在傳染病肆虐時期對醫(yī)院人員的健康提供有效保障，并對于穩(wěn)定社會穩(wěn)定有重大意義，SARS的流行給傳統(tǒng)中央空調(diào)的設計提出了質(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)實現(xiàn)健康升級提供了機遇，給對原有中央空調(diào)系統(tǒng)進行改造帶來了巨大商機，空氣凈化裝置在SARS期間和期后如雨后春筍般的成長足以說明這一點。另外，這項技術對于今后提高公共場所室內(nèi)空氣品質(zhì)，增進人們身心健康和提高員工工作效率都具有長遠意義，使得空調(diào)更加以人為本、服務于人，是目前極具有發(fā)展?jié)摿蜕虡I(yè)化前景的一個綠色室內(nèi)環(huán)保領域。然而，要使得新型復合凈化裝置真正走向?qū)嵱没彤a(chǎn)品化，還必須對其結構布置、凈化效率、以及對空氣凈化裝置的生

5、物檢測方法上和實際應用效果上開展全面而深入的研究和探討。本項目通過一些應用基礎研究，以新型復合空氣潔凈裝置的高效滅菌為研究目標，在模擬中央空調(diào)室內(nèi)微環(huán)境的測試平臺上做了大量實驗工作，在應用噬菌體模擬空氣中傳播病毒以實測凈化裝置的滅菌效果上取得了國際先進水平性的突破。其涉及設計空氣調(diào)節(jié)工程、空氣動力學、電磁場高壓靜電技術、納米光催化技術、室內(nèi)微生物學、材料科學等科學技術領域。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

6、質(zhì)性特點和顯著進步，設計結構科學合理，集多種殺菌、滅毒的最新技術于一體，優(yōu)勢互補，達到了快速、徹底、有效殺毒殺菌的目的，系統(tǒng)阻力小，工作可靠、無二次污染、安裝維護簡便、使用方便、形式靈活，可根據(jù)需要設計，適用多種場合等優(yōu)點。經(jīng)過緊張充實的努力和探索，在上海市科委專項基金項目的資助下，取得了下列系列進展：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高壓電極

7、、載銀導電吸附層、正壓平流吸附層和紫外燈組成，針型負高壓電極的電暈放電，形成負離子流，將空氣中灰塵、細菌、病毒離子荷電，并在電場力作用下向陽極板方向運動，并隨之電荷中和，既可以除塵，又具有殺滅病毒作用；為了增強吸附作用，特采用后端附加的正壓平流吸附電場，將氣流中遺留的荷電微粒進一步吸附；載銀導電吸附層的應用既增加了吸附作用，同時又具有殺毒作用；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)境的測試平臺，研制能夠接近100%殺滅氣流中病毒病菌的裝置。該測試平臺可進行溫濕度控制，達到中央空調(diào)對室內(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、檢測各類裝置對空氣的除塵、除病毒的效率。并且結合該平臺，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)過大量試驗摸索建立了用明膠雙

9、層平板通過氣流沖擊法回收測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、風速、采樣時間、噬菌斑測定條件等一系列條件和參數(shù)的影響關系。這是國際上首次在接近實際工程應用的測試條件下對空氣凈化裝置的去除病毒效果進行系統(tǒng)的測定。通過測試平臺試驗篩選，設計研制了新型復合多重除病菌裝置，主要由活性炭纖維網(wǎng)、鍍銀過濾段、高壓靜電場和紫外燈組成，可安裝于大型和戶式中小型空調(diào)設備或系統(tǒng)的風管內(nèi)，與以往凈化裝置相比，具有實質(zhì)性特點和顯著進步，

10、設計結構科學合理，集多種殺菌、滅毒的最新技術于一體，優(yōu)勢互補，達到了快速、徹底、有效殺毒殺菌的目的，系統(tǒng)阻風力小，工作可靠、使用方便。裝置的除塵殺菌原理可簡單如下說明，針型負高壓電極電暈放電，形成負離子流，將空氣中灰塵、細菌、病毒離子荷電，在電場力作用下向陽極板方向運動，并隨之電荷中和，既可以除塵，又具有殺滅病毒作用。為了增強吸附作用，特采用后端附加的高壓均勻電場，將氣流中遺留的荷電粒子進一步吸附；載銀導電吸附層的應用既增加了吸附作用，

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

12、1999ASHRAEApplicationsHbooks（SI）推斷對空氣中微生物顆粒的過濾殺滅效率至少可以達到99.999％以上；試驗還發(fā)現(xiàn)靜電場或紫外光照射對系統(tǒng)內(nèi)臭氧含量的影響微小。對裝置的去病毒效果進行了反復多次測定，發(fā)現(xiàn)該裝置對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)達到測定方法的最低限，比用空管測出的噬菌體數(shù)量降低2~4個數(shù)量級，表明散布到空氣中的多數(shù)噬菌體已經(jīng)被有效去除。在上海交通大學后

13、勤大樓和上海市第六人民醫(yī)院的病房內(nèi)的中央空調(diào)回風口分別安裝高壓靜電、紫外燈和ACF復合凈化裝置和納米光催化、紫外燈凈化除菌裝置。實地檢測結果顯示高壓靜電復合裝置對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、細菌氣溶膠和真菌孢子等的微生物顆粒。對房間空氣中微生物顆粒進行采集培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，1.5小時內(nèi)沉降菌可以降低50％左右，懸浮菌可以減少1～

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