清洗中央空调风系统的技术简介
随着当今社会的发展，人民生活水平的不断提高，越来越多的场所：如大型的商场、商务中心、星级酒店、高级楼宇等公共场所普遍采用中央空调系统来对室内空气的温度、湿度、气流速度等进行有效的调节，来满足人们对室内工作环境及生活环境的要求舒适的空间，同时也为工业生产、博物馆藏、图书馆藏、科学研究等诸多行业带来了前所未有的环境改善。但由于空调系统不能得到及时清洗而引起的空气污染已越来越引起人们的高度重视，人们在迫切要求提高生活质量的同时，要求提高工作居住场所环境质量（特别是空气质量）的呼声也越来越急切，因为这直接关系到他们的身心健康。
中央空调系统包含：主机、水循环系统、通风系统（简称风管或风道），中央空调的清洗应包括主机、水循环系统、通风系统的清洗，但是由于中央空调的通风系统遍布整座楼宇内部且纵横交错及人力无法能及等原因，人们往往忽视对它的清洁。
由于中央空调是依靠风道及出风口将处理后的空气送入房间，风道属密闭空间，而室外空气中各类悬浮颗粒物不能完全被空调过滤装置所阻隔，因此微细灰尘便进入风道黏附在风道内壁上，然而长时间未做清洁的中央空调风道系统由于其黑暗、潮湿，在运行过程中日积月累，在管道内积累大量的灰尘，造成细菌微生物滋生，如：病毒、细菌、霉菌、真菌、军团菌、冠状病毒等，在通风风管内甚至还有动物的尸体、死老鼠、大肠杆菌、溶血性链球菌等。据报道，长沙某大厦清扫中央空调风道一共清扫出两吨垃圾，其中有大量的老鼠昆虫尸体。长沙市疾病预防控制中心5月份公布的最新的抽查结果，宾馆、饭店、大型商场、写字楼、医院等公共场所里的中央空调系统军团菌、真菌等多项指标都有不同程度的问题，超过半数的污染问题非常严重。
这些有害物质在送风过程中，不知不觉就会污染空气，为节能在使用中央空调环境下，大多数均为封闭、半封闭空间，室内空气属循环利用，空气置换效果较差，空气的清洁度依靠空调本身的过滤和定时输送活量新风来维持，因此相对室外空气来讲新鲜度较为浑浊。而这些所谓的新风正是被污染了的空气，随着空调风吹到房间各个角落，逐渐变成室内空气的污染源；同时某一个房间的病菌也容易随着空调循环风吹到其它房间，如果长期被人体吸入，就会导至头疼、咳嗽、乏力、胸闷、甚至过敏等各种疾病。对人体产生危害，据调查空调房内空气污染来自空调通风系统的占42%—53%，人们90%的时间呆在室内，室内的污染程度比室外严重2—50倍，为了保持室内的空气清新，保障身体健康，定期清洗空调风管，控制污染源势在必行。
被污染的空调通风系统会影响室内可吸入颗粒物浓度和微生物浓度。在SARS 肆虐期间,空调通风系统的污染被认为是室内感染、交叉感染和致病病菌扩散与传播的途径之一。2004 年初暴发的禽流感正值候鸟迁徙的季节,疏于管理的新风入口会引来繁殖期的候鸟筑巢,堆积鸟粪,而这些污染物正是引发禽流感的原因。那么SARS和禽流感后的空调系统的情况又是如何呢 据卫生部2004 年2 月至4 月对全国公共场所集中空调通风系统卫生状况检查的结果,在抽检的60多个城市的937 个公共场所中,合格的仅58 家,占抽检总数的6% ;属于严重污染的为441 家,占抽检总数的47%。为何消耗空调大楼约四成能量的空调系统,提供的却是混浊甚至是污浊的空气呢笔者通过对现有的各种空调通风系统的污染状况和系统清洗前后的现场测试,分别研究风管积尘、盘管积尘和凝水盘积尘等对室内可吸入颗粒物浓度、微生物浓度以及通风系统性能的影响,从而分析空调通风系统的清洗与室内空气环境的关系。
1 空调通风系统的污染
通过对10 栋空调建筑的通风系统进行了调查,结果如图1 所示,右侧为空调系统过滤方式的分布图,左侧为不同过滤方式的系统污染情况和主观评价(“存在问题”指少于50 % ,“比较严重”指多于50 %) 。
在被调研的空调建筑中,约50 %的空调系统采用金属丝过滤网(对可吸入颗粒物的过滤基本无效) ,普遍存在空气污染较严重的问题,采用粗效空气过滤系统的污染情况也不容乐观,仅采用中效过滤器的空调系统,情况比较理想。
2003 年SARS 以后,我国相关部门参照美国、日本等国家的空调系统清洗行业标准而颁布的国标《空调通风系统清洗规范》[1 ] 及卫生部制定的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》[2 ] ,都要求对空调通风系统进行清洗。空调通风系统的清洗对室内可吸入颗粒物浓度及微生物浓度的影响程度如何笔者选择了5 个典型的空调通风系统进行现场测试,发现污染主要集中在过滤网、空调盘管、风管和凝水盘等处。由于过滤网的清洗较易操作,清洗周期通常为1～2 周,故本课题主要研究盘管积尘及风管积尘对空调通风系统的影响,分析比较空调盘管清洗和风管清洗前后室内空气可吸入颗粒物浓度和微生物浓度的变化情况。测试中的所有采样方法均按卫生部的《消毒技术规范》(第4版) [3 ] 进行,系统概况见表1 ,污染情况见表2 。
2 空调通风系统的污染程度明显高于容许标准[2 ] (管道积尘量达20 g/ m2 为严重污染,管道积尘量达2～20 g/ m2 ,积尘细菌含量达10 000 cf u/ g ,霉菌达3 000 cf u/ g 为中等污染) 。这将直接影响室内空气环境,威胁室内人员健康。
2 空调通风系统污染对室内可吸入颗粒物浓度、微生物浓度及通风系统性能的影响
2. 1 风管积尘对室内可吸入颗粒物浓度的影响
以风管底部单位面积积尘量作为衡量指标,图2是空调通风系统中风管积尘的测定结果。由图统中的风管积尘与风管内表面的含菌量以及室内含菌量的关系。由图3 的比较结果可得出,送风管底面细菌含量和积尘量变化趋势基本一致,即送风管底面积尘量越多,细菌含量越高,而真菌含量变化不明显。回风管的含菌量(包括细菌和真菌) 远高于送风管,如系统4 的含菌量高达115 ×106 个/m2 ;室内浮游菌浓度与送风管含菌量的关系不明显(由于系统3 室内人员增多导致室内浮游菌剧增) ,而回风管含菌量与室内浮游菌浓度的联系较紧密些。
2. 3 风管积尘对通风系统性能的影响
分别对系统1 和系统4 的风管清洗前后的送风量和回风量进行测试(其他系统的风管与多空间相连,在此不宜比较) ,结果如图4 所示。图4 表明系统1 和系统4 风管清洗后的送风量变化不很明显;系统1 回风管清洗后的回风量有所增加(约11.3 %) ,相应能耗下降约11%，即节约电力11%。说明回风管清洗对通风系统性能的影响比送风管显著。 2. 4 盘管积尘对通风系统性能的影响
系统3 ,4 ,5 的盘管清洗前后的数据比较如表3 所示,显然清洗后的机组送风量和回风量明显增加,说明盘管积尘对通风系统性能的影响非常显著。 以系统4 的空调机组为例来分析空调盘管积尘对盘管阻力的影响。机组由抽取式金属网过滤段、表冷段和风机段组成。机组性能参数为:铭牌风量12 000 m3 / h ,盘管尺寸(长L ×宽W ) 1 740mm ×720 mm ,6 排,肋片片距s 为213 mm ,肋片厚s1 为012 mm , 每排18 根铜管, 管径d 为16mm。盘管前空气温度t1 为28 ℃,盘管后温度t2为16 ℃,由平均温度22 ℃得运动黏度ν为1513 ×10 - 6 m2 / s ,密度ρ为11197 kg/ m3 。该盘管表面积尘的平均厚度s2 约为011 mm。盘管积尘后,肋片间距s 减小,肋片间速度梯度增加,由牛顿黏性定律τ= μdv/ d y ,黏性应力增加,空气阻力也相应增加。
在风量不变的前提下,计算出盘管积尘前后的阻力特性参数,见表4 。 由此可见, 清洗后盘管空气阻力可下降约19 % ,可节约电力19 %。导致空调机组的风量明显减小,难以达到室内空气参数的要求。
3 空调通风系统的清洗效果
空调通风系统的清洗包括空调送风管、回风管以及盘管的清洗。
3. 1 风管清洗对室内可吸入颗粒物浓度的影响 图5 是系统3 ,4 的风管清洗前后室内可吸入颗粒物浓度的测定数据。从图中可以看出,风管清洗后3 h ,室内可吸入颗粒物的浓度下降到一个较低的水平(系统3 的PM10 浓度下降了10 % ,系统4的PM10 浓度约下降4 %) 。 3. 2 风管清洗对室内浮游菌浓度的影响
图6 是系统3 ,4 的风管清洗前后室内含菌量的测试结果。可以看出,清洗后30 min 室内浮游菌浓度就已明显下降,清洗后3 h 室内浮游菌浓度下降约50 %。风管清洗能明显降低室内浮游菌浓度,有效改善室内微生物环境。 3. 3 风管清洗对风管内表面积尘的影响
风管清洗前后的风管内表面积尘的测试结果见表5 。表5 表明,不同清洗方法的除尘效果有所不同。对风管各表面的清洗效果都较理想,清洗后的积尘量平均下降79.13 %。
3. 4 风管清洗对风管内表面含菌量的影响
表6 是清洗前后风管表面含菌量的测试结果。可以看出清洗后风管内表面的微生物(细菌和真菌) 数量均有所减少,其中系统4 的效果最为显著。 3. 5 盘管清洗对盘管表面含菌量的影响
表7是系统3～5的盘管清洗前后表面含菌量的测定结果。可以得出,清洗对盘管表面微生物的去除效果非常明显,基本可消除盘管表面的微生物。因此,清洗是去除盘管表面微生物的最佳方法。 4 结论
4. 1 污染的空调通风系统已成为室内空气的污染源之一。风管积尘直接影响送风中可吸入颗粒物的浓度和室内微生物的浓度;风管积尘量和风管内细菌含量的变化趋势一致,且回风管的含尘与含菌浓度远高于送风管。
4. 2 风管积尘对系统风量的影响不明显;但空调盘管的积尘会显著增加空调系统的空气流动阻力,使系统风量明显减小,从而引起室内空气品质问题。
4. 3 风系统清洗可显著降低室内可吸入颗粒物的浓度,同时能大幅度降低室内微生物的浓度;清洗后回风管的风量增加比送风管明显。
4. 4 盘管清洗对去除盘管表面微生物污染的效果非常明显;盘管清洗后的空调机组的送风量和回风量均明显增加,提高了空调系统的运行效率,具有明显的节能效果。
4. 5 加强空调通风系统的清洗已迫在眉睫,加大对通风系统的检查力度是重中之重,这不仅能大大改善室内空气品质实现环境效益,而且能减少空调系统能耗实现经济效益。
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