Проектирование и монтаж
промышленной вентиляции

Ультрафиолетовые бактерицидные модули для систем приточно-вытяжной вентиляции

Показатель заболеваемости, обусловленный микробиологическим загрязнением воздушной среды помещений, на сегодняшний момент остается на высоком уровне. Предотвращение распространения заболеваний – основная задача процесса обеззараживания воздуха. Ультрафиолетовое бактерицидное излучение (УФИ) является наиболее действенным способом уничтожения патогенной микрофлоры в воздушной среде помещений и применяется в качестве профилактического санитарно-противоэпидемического средства. Оно обеспечивает снижение уровня распространенности инфекционных заболеваний и дополняет обязательное соблюдение действующих санитарных норм и правил по устройству и содержанию помещений, в первую очередь лечебно-профилактических (ЛПУ).

Один из путей распространения инфекционных заболеваний – аэрогенный (или воздушно-капельный), относящийся к основному способу передачи респираторных заболеваний, таких как грипп, туберкулез, дифтерия, легионеллез (болезнь легионеров) и др. Это связано с тем, что воздушно-капельный бактериальный аэрозоль постоянно находится во взвешенном состоянии в воздушном объеме помещения из-за движения воздуха (конвекции), что увеличивает вероятность заражения.

Уровень бактерицидной обсемененности воздушной среды помещения патогенной микрофлорой определяется двумя факторами:

  • внутренним, зависящим от наличия людей в помещении (носителей инфекций) и их числа;
  • внешним, зависящим как от степени бактериальной загрязненности воздуховодов приточно-вытяжной вентиляции и кондиционеров, так и от зараженного воздушного потока (в критических ситуациях), забираемого из атмосферного воздуха.

Для профилактики заболеваний используются различные способы и средства. Один из них – применение УФИ, обладающего бактерицидным действием. УФ-облучение применяют для обеззараживания воздуха в помещениях, поверхностей ограждений (потолков, стен, пола) и оборудования в помещениях с повышенным риском распространения воздушно-капельных и кишечных инфекций. Его использование эффективно в операционных блоках больниц, помещениях родильных домов, бактериологических и вирусологических лабораториях, на станциях переливания крови, в перевязочных больниц и поликлиник, в тамбурах боксов инфекционных больниц, в приемных отделениях ЛПУ, детских учреждениях.

Процесс гибели микроорганизмов в воздушной среде под воздействием бактерицидного УФИ описывается выражением:

Nв = No exp(–σvHs), (1)

где Nв – число выживших микроорганизмов;
No– начальная концентрация микроорганизмов в кубическом метре воздушной среды;
σv– объемная константа, характеризующая значение фоточувствительности данного вида микроорганизма, м3/Дж.

Уровень бактерицидной эффективности оценивается по формуле:

Jбк n = (1 – Nбк в / Nбк о) · 100,%.  (2)

В отечественной практике уровень бактерицидной эффективности Jбк, %, оценивается для золотистого стафилококка (S. aureus) – санитарно-показательного микроорганизма (СПМ). Табличное значение объемной константы фоточувствительности этого микроорганизма σv = 0,0179 м3/Дж.

Связь между бактерицидной эффектностью и объемной биодозой оценивается по формуле:

  Hv = –Ln (1 – Jбк 10–2) / σv, Дж/м3. (3)

Более подробно этот процесс рассматривается в публикациях.

В настоящее время наибольшее распространение в качестве источника бактерицидного УФИ принадлежит трубчатым разрядным ртутным лампам низкого давления.

Ртутные лампы низкого давления являются наиболее эффективными источниками бактерицидного УФИ благодаря тому, что более 60% от излучения в ультрафиолетовой области приходится на резонансную линию 253,7 нм, лежащую в диапазоне максимального бактерицидного действии. Это объясняет их высокую бактерицидную отдачу в пределах 30–40%. Бактерицидная отдача лампы оценивается в процентах, как отношение бактерицидного потока Фбк к электрической мощности Рл.

По основным конструктивным особенностям ртутные разрядные лампы низкого давления разделяются на две группы – лампы с оболочкой из увиолевого стекла и лампы с оболочкой из легированного окисью титана кварцевого стекла, так называемые амальгамные лампы. Эти оболочки исключают выход озонообразующей линии 200 нм в спектре излучения, поэтому они получили название безозонных.

Увиолевые лампы обладают малой единичной мощностью в пределах 8–75 Вт, в то время как амальгамные лампы обладают большой единичной мощностью в пределах 100–1000 Вт.

Полезный срок службы при спаде бактерицидного потока на 20% от начального значения составляет для амальгамных ламп 12000 ч, а для увиолевых 8000 ч.

Обеззараживание воздуха осуществляется в процессе его непрерывной прокачки через внутренний объем модуля с помощью систем общеобменной приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением.

Модуль представляет собой автономную конструкцию блока с бактерицидными лампами, расположенными параллельно линии движения воздушного потока. При прохождении воздушного потока через бактерицидные лампы происходит его обеззараживание.

Число ламп и их мощность определяют бактерицидную производительность модуля Прбк, м3/ч. Под бактерицидной производительностью понимается количественная оценка результативности использования модуля как средства снижения микробной обсемененности воздушной среды (отношение объема воздушной среды ко времени облучения) при достижении заданного уровня бактерицидной эффективности Jэф, %, для СПМ.

При проектировании приточно-вытяжной вентиляции в медико-техническом задании указывается функциональное назначение помещения и класс бактериальной чистоты, объем помещения V, м3, бактерицидная эффективность Jэф, %.

Кратность воздухообмена Кр, ч–1, определяется из таблицы в зависимости от класса чистоты помещений и бактерицидной эффективности.

Если требуемая кратность воздухообмена Кр более 6 ч–1, то модуль устанавливается в начале воздуховода перед вентилятором. Если менее, то модуль устанавливается в выходной камере воздуховода после пылеуловительных фильтров.

Внутренние конструктивные элементы модуля с бактерицидными лампами и пылеуловительные фильтры оказывают определенное сопротивление воздушному потоку. Степень гидравлического сопротивления учитывается суммарным коэффициентом местного сопротивления (µ), оценочное значение которого с учетом запаса надежности находится в пределах 1,1–1,3.

Требуемая бактерицидная производительность модуля при заданном значении бактерицидной эффективности Jэф, %, находится по формуле:

Прм бк = V Кр, м3/ч.   (4)

Необходимое значение производительности приточно-вытяжной вентиляции:

   Прв = Прм бк µ, м3/ч. (5)

В нашей стране ряд производителей выпускают модули с бактерицидными увиолевыми лампами с бактерицидной производительностью от 500 до 20000 м3/ч и амальгамными лампами с бактерицидной производительностью от 1000 до 35000 м3/ч. Иногда в проспектах указывается не бактерицидная эффективность, а биодоза. Связь между бактерицидной эффективностью и биодозой определяется выражением:

Jбк = (1 – exp(–σvHv)) · 100, %.   (6)

Например, указана доза Hv = 167 Дж/м3, тогда Jбк = (1 – exp (–0,0179 · 167)) · 100,% = 95%.

Класс чистоты
помещения
Бактерицидная
эффектив-
ность Jэф, %
Кратность
воздухооб-
мена Кр, ч–1
Особо чистые (А) 99,9 10
Чистые (Б) 99,0 6
Условно чистые (В) 95,0 4
Грязные (Г) 90,0 2