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空气净化技术在暖通空调系统中的应用郭烨

发表时间：2020/7/27 来源：《基层建设》2020年第9期作者：郭烨

[导读] 摘要：如何在治理大气污染环境过程中提供清洁、健康、清新的室内空气，是当前和今后要面临的重大挑战之一。目前，人们多采用空气净化技术来优化室内空气质量。

        身份证号码：13082819881002xxxx 河北省承德市 067000
        摘要：如何在治理大气污染环境过程中提供清洁、健康、清新的室内空气，是当前和今后要面临的重大挑战之一。目前，人们多采用空气净化技术来优化室内空气质量。空气净化技术能有效去除室内污染物，改善室内空气品质。
        关键词：空气净化技术；暖通空调系统；应用
        前言
        现代人们在室内花费的时间超过80%，每天吸入空气量约为15kg，超过人体总摄入量的75%，远多于水和食物摄入量。在大量家居产品（包括家具和建筑材料）使用期间会排放出大量VOC（挥发性有机化合物）。当不同的家居材料释放出的有机化合物相互反应时会引起更加严重的空气污染。并且许多空气清新剂和清洁产品中的化合物在使用期间会挥发，挥发物质可能与臭氧等气体反应形成二次污染。此外，由于人们只能通过感官效果（例如气味烦恼，气道和眼睛的刺激），不能只靠理论阐述和中枢神经系统效应（如头痛）感知恶化的空气质量。空气污染已经成为继高血压，饮食风险和吸烟之后的第四大风险。污染物积累导致“病态建筑综合症”（SBS）和其他受其影响空间中的疾病。所以保证室内有充足的洁净空气是非常重要的。
        1空气净化技术净化范围及优缺点
        1)纤维过滤技术对颗粒物有很好的过滤效果,由于一般细菌和病毒等微生物都会附着在悬浮颗粒物上,因此对于微生物也有过滤效果,但对于气体污染物几乎不起作用。其优点在于工业生产成熟、使用安全、维护方便、对颗粒物过滤效果极高。缺点是属于不可再生类耗材,需要定时更换,且在湿度较大的环境下易导致吸附的微生物产生二次污染。尤其是在污染严重的场所使用,其使用寿命更短,维护成本较高。此外高效过滤器的风阻较大,对风机静压和噪声控制要求高。
        2)活性炭吸附技术对污染物均有吸附效果,但颗粒物容易堵塞活性炭微孔,使其吸附力迅速失效,微生物则容易在吸附基体上富集繁殖导致二次污染,因此一般常用于气体污染物的净化。其优点是有宽谱的吸附能力,对几乎所有气体污染物都有一定的净化效率,且和纤维过滤器一样使用安全、维护方便、吸附容量大,是使用最广泛的净化材料。缺点是存在吸附容量限制,需要定期更换,且由于其吸附无目标性,对空气中的无害物质(如水蒸气等)也有吸附作用,会导致其有效吸附容量下降;对吸附的污染物无降解能力,在湿环境下容易滋生微生物,造成二次污染。
        3)静电除尘技术主要用于各种颗粒物的净化,且由于产生的带电离子及臭氧可以有效地破坏细菌和病毒的生物结构,因此具有较好的微生物净化效果,但是对于气体污染物几乎没有效果。其优点是相比高效纤维过滤器风阻较小,无消耗滤材,集尘板易清洁可重复使用,且杀菌能力强,不会导致二次污染。缺点则是设备原理复杂,存在高压区域,维护专业性强;受环境温度、湿度及粉尘比电阻等因素影响较大,不能保持较高的净化效率;虽然产生的臭氧有杀菌效果,但要预防密闭环境下,臭氧浓度升高对人体健康的损害。
        4)低温等离子体技术在空气净化领域的应用有其独到的优势,利用高压放电反应对VOCs均有降解作用,无须经常更换,二次污染低。此外产生的高能粒子、臭氧和紫外线等都可以起到杀菌作用。但实际工程中,如果单独使用低温等离子体技术也存在一些问题,等离子功率越高,VOCs降解效率越高,但有毒副产物也越多,功率较低时,副产物产生量减少,但VOCs的降解效率会降低。低温等离子体技术对于无机污染物如氮氧化物等降解效果也较差。另外值得一提的是,因为放电区域内充斥大量高能电子和离子以及臭氧等副产物,对空气中的细菌和病毒等微生物也有较强的杀灭作用。
        5)光催化技术在空气净化领域具有发展潜力,在常温常压下反应,低能耗,相比低温等离子体技术更节能安全;作为催化反应的一类,对VOCs的降解快速有效且可再生,无须像活性炭一样频繁更换;材料可塑性强,使用方便,如各类瓷砖涂料均可应用。已有相关研究表明,TiO2光催化剂不仅可以降解有害微生物产生的有毒化合物,还可以直接作用于细菌和病毒的生物大分子,促使其破坏分解,达到灭菌的作用。但在研究过程中发现,以TiO2为代表的光催化技术目前具有阻碍其工业化应用的缺陷。TiO2主要在紫外线波长下有较好的催化活性,在可见光波长下效率较低,这使得在实际应用过程中可能需要额外增加紫外线灯促进光催化。芳烃VOCs在TiO2的光催化下反应速率低,且会导致催化剂失活。在实际应用中光催化处理受限因素多,降解速度慢。此外,光催化不完全反应时有可能产生乙醛等有毒中间产物，对于化学键较稳定的氧化物和氡等无机污染物,光催化技术的降解效果十分有限。下面是针对本文所提及的污染物种类，从功点进行划分，结合目前市面上的各大空调品牌产品中所使用的技术，按照净化技术的发展，进行简述。

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        2净化装置设计分析——以医院为例
        医疗机构制剂室生产活动的正常开展对环境的温湿度、空气洁净度、空气的压力差等指标均有特殊要求，相关参数必须符合《医疗机构制剂许可证》验收细则要求，并达到相关标准。为了保证制剂产品的质量，净化空调系统必须严格按照制剂生产工艺的相关要求对制剂室生产车间进行温湿度等方面的调节，且需对空气进行多次过滤，然后将恒温、恒湿、洁净等级较高的空气送入制剂室的无尘车间内。因此，做好制剂室净化空调系统的运行管理，是保障制剂产品质量至关重要的工作。我院制剂室净化空调系统主要由YCAE模块风冷式冷水（热泵）机组、YSM-B空气处理机组等部分构成。该系统由冷热源、空气处理装置、管道系统、末端装置以及控制中心等组成，按其功能分为三大系统：制冷（热）系统、空气处理及送风系统、微电脑控制系统。
        2.1压缩式制冷系统。压缩式制冷系统由压缩机→冷凝器→蒸发器→过滤器→微电脑控制中心等部分组成。常用空调系统的压缩机按结构分类有涡旋式、活塞式、螺杆式以及离心式，机内装有保护装置，为因故障引起的电机高温、过载、缺相提供保护。压缩机的底部安装有合适功率的油温加热带，用于启动前加热。压缩机上设有高低压力控制器，以保护压缩机及制冷系统正常运行。
        2.2空气处理及送风系统。室外空气在经过初效、中效过滤后通过表冷器、加热器、加湿器进行冷却、除湿或加热、加湿处理，然后由送风机通过风管、调节阀、高效过滤器送入洁净车间。而洁净车间内有尘菌的空气被来自送风系统的洁净空气稀释后，强迫其进入回风管道，回到空调系统管道中进行循环，由此给洁净车间提供质量达标的新鲜空气。
        2.3微电脑控制系统。微电脑控制单元根据传感器元件的信号，通过控制装置对各个单元的运行进行自动调控，确保温度、湿度及送风系统均能保持自动控制与正常运行。
        3净化空调系统的运行管理
        3.1开机前的检查及准备。开机前重点检查冷水机组的运行条件是否符合要求：（1）检查供电电压是否符合标准，机组正常运行的电压为342~418V，不能超越这一范围，同时检查地线连接是否牢固可靠；（2）检查水管管道是否洁净，是否有污染物及杂质；（3）检查水循环系统是否充满水，并确保无任何渗漏或气泡问题；（4）检查风机皮带的张紧程度。
        3.2运行中的检查及处理。（1）通过开机前的检查，确保无安全隐患后，给机组予以加电，初次开机时，必须让压缩机的油温加热带加热至少12h。（2）检查机组运行时压缩机的运行电流值，正常情况下，压缩机的运行电流不能超过50A。（3）检查机组运行时的风机电流值，正常情况下，风机电流不超过5A。（4）检查热交换器的进出水温度以及热水水箱温度是否正常，本机组可选择出水温度控制模式或回水温度控制模式；出水温度控制为制冷5~15℃，制热35~50℃；回水温度控制为制冷10~20℃，制热30~44℃。（5）检查壳管换热器出口处的水流量及热回收换热器出口处的水流量是否正常。若上述指标发生异常，应当及时进行处理，并在必要情况下停机报修。
        3.3日常性的维护及保养。对净化空调系统进行维护及保养是运行管理工作中极为重要的一环，主要有以下几点：（1）为了确保冷凝器的有效工作，其外层必须保证清洁，无污染物；（2）定期检查壳管换热器入水口和出水口的水温，并与饱和蒸发温度相对照，并且在必要时，需对壳管换热器进行清洁处理；（3）检查制冷剂压力表指示是否明显下降，制冷管路各连接处有无泄漏现象发生；（4）定期清洗或更换初效、中效和高效过滤器。
        3.4做好各项参数及日常维修保养记录。在净化空调系统运行管理过程中，要对系统的各项参数及日常维修保养做好完整的记录，以便能及时有效地反馈系统运行时出现的参数异常，全面评估净化空调系统的工作状况，做到及时发现问题，解决问题。
        结束语
        医院等一些特殊场合的空气质量十分关键,空气质量不好,患者不易恢复,尤其是对于一些手术完后的患者、老人与孩子等容易产生二次感染,因此医院一直不断寻找更加合理的方式实现院内场所的空气交换,如当前最为广泛使用的就是中央空调。本文结合中央空调的使用情况,结合医院的复杂环境条件,提出了一种增加空气净化装置,实现对空气中病毒细菌消毒功能,通过提出相应系统结构的设计思路,以供后续相关技术研发的参考。
        参考文献：
        [1]王卫,周永伟,陈维平.浅谈医院中央空调的使用管理[J].医疗装备,2009,22(2):41-42.
        [2]罗燕伟.医院中央空调机组空气净化消毒系统的设计方案[J].医疗装备,2009,22(12):22-24.