Plumbing. Heating. Conditioning. Energy Efficiency.

УФ-лампы в центральных системах кондиционирования

(0) (13702)
Опубликовано в журнале СОК №7 | 2011

Состав основных элементов систем вентиляции и кондиционирования установлен более 100 лет назад — это вентиляторы, нагреватели, фильтры, охладители, шумоглушители. Назначение всех элементов понятно из требований изменения состояния воздуха. Новые возможности, предоставляемые современными УФ-лампами, позволяют решить проблему защиты от опасных живых микроорганизмов.

 

Оборудование систем обработки воздуха работают как и легкие человека, т.е. накапливают загрязнения и являются местом их размножения и источником распространения далее по всей системе воздуховодов и помещениям. Обеззараживание воздуха, выходящего из ЦК, решаемо новыми блоками кондиционеров КЦКП. 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-бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях» описаны как необходимые дозы облучения светом длиной волны 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 ЖМО (бактерий и спор вирусов) в воздухе был 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 О3 (высокоактивное соединение кислорода), которые также разрушали ЖМО в воздухе и на стенах помещений. Еще позднее стали использовать высокоэффективные фильтры (НЕРА — High Efficiency Particular Absorber), позволяющие улавливать частицы размером до 3 мкм в объеме помещений.

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 частиц, 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 в помещениях III-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. Норматив Р 3.1.683–98 вводит определение помещений 1-й, 2-й, 3-й, 4-й и 5-й категорий по уровню обеззараживания воздуха, соответственно, с 99,9-й, 99-й, 95-й, 90-й и 85 %-й 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 (ЛПУ), 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 т.ч. 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 (бактерицидный поток 25,5 Вт), имеют ресурс более 8000 ч. Также существуют как более компактные лампы Philips мощностью 55 Вт, 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 фильтра 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/1000 м3/ч энергии для работы вентилятора.

Минимальный уровень фильтрации 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, имеющих меньшую электрическую мощность (обычно не более 100– 350 Вт/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. Более трех лет на рынке представлены канальные блоки обеззараживания типа SBOW с числом ламп до 23, предназначенные для установки в воздуховоды, сечение канала — до 900–500 мм, расход воздуха до 6000 м3/ч.

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, 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 = НПр/(3600КизлФбп), где Н — объемная доза для помещений, 1-я категория — 385, 2-я — 256 и 3-я — 167 Дж/м3; Пр — производительность по воздуху, м3/ч; Кизл.б — коэффициент использования излучения в блоке; Фбп — бактерицидный поток лампы.

Расчет количества ламп проводится по двум параметрам: категории помещения по нормативу и количеству обрабатываемого воздуха в 1000 м3/ч. 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 × 600 и 300 × 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 × 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 пятидневной рабочей неделе. Эффективность ламп падает не более чем на 20 % за весь ресурс.
  3. При сравнении в стоимости оборудования набор из более мощного вентилятора, фильтров и глушителя стоит примерно столько же, сколько будет стоить и установка БОВ. Благодаря длительной и кропотливой совместной работе с ведущими проектными организациями МНИИП (проектирование учреждений здравоохранения) и МНИИТЭП (проектирование общественных и образовательных объектов), весь ряд БОВов вплоть до самых больших установок на 20 тыс. м3/ч был разработан и реализован в 2007 г. заводом «Веза» в составе изделия КЦКП.
(0) (13702)
Comments
  • В этой теме еще нет комментариев
Add a comment

Your name *

Your e-mail *

Your message