1、紫外線消毒在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的可能性
眾所周知，紫外線消毒效果是由微生物所接受的輻射劑量大小來(lái)決定。紫外線輻射劑量的定義是，在達(dá)到一定的微生物滅活率時(shí)所需要的特定波長(zhǎng)紫外線的量。這涉及兩個(gè)方面：一是特定波長(zhǎng)紫外線的輻射劑量；二是與滅活率有關(guān)的微生物對(duì)紫外線輻射的敏感程度。由此可見(jiàn)，紫外線照射劑量越大，微生物對(duì)紫外線越敏感，其消毒效率就越高。
微生物接受到的紫外線輻射劑量一般以下式表示:
D=I﹒t
式中，D為輻射劑量，µJ/cm²
   I為平均輻射強(qiáng)度，µW/cm²，或µJ/（s.cm²）
   t為輻射時(shí)間,s
該公式看上去簡(jiǎn)單，其實(shí)在應(yīng)用中卻很復(fù)雜。首先，一個(gè)空間無(wú)論設(shè)置幾個(gè)紫外線輻射裝置，其各處的輻射強(qiáng)度是不同的。其次，當(dāng)一顆微生物沿著彎曲的路徑穿過(guò)即使是均勻輻射的空間，接受到的輻射量也是各不相同。
微生物群暴露在紫外線輻射下的存活率（S）與輻射量成指數(shù)關(guān)系：
S=e^-kD
式中，k是一個(gè)與細(xì)菌微生物種類(lèi)有關(guān)的滅活率常數(shù)（cm²/µJ）。而滅活率（η）表示微生物群全部通過(guò)紫外線輻射區(qū)域后失去活性了的百分?jǐn)?shù)，是效率的概念，而存活率S則類(lèi)似于穿透率，這兩者的關(guān)系見(jiàn)下式：
η=1-S
因此，滅活率η也被視作紫外線總體消毒效果的一種指標(biāo)。
滅活率常數(shù)k值是涉及紫外線總體消毒效果的關(guān)鍵因素。一般來(lái)說(shuō)，病毒比細(xì)菌、細(xì)菌比真菌更容易受到紫外線輻射的影響。即使這樣，在工程應(yīng)用中做到正確選用k值通常也比較困難。不僅k值本身會(huì)使得由不同比例、不同種類(lèi)的微生物組成微生物群的存活率計(jì)算變得更為復(fù)雜，而且同一種類(lèi)微生物的k值有時(shí)也會(huì)差別巨大。另外，環(huán)境空氣的相對(duì)濕度與k值之間的關(guān)聯(lián)也很復(fù)雜。只有當(dāng)環(huán)境空氣相對(duì)濕度到達(dá)70%時(shí)，相對(duì)濕度才會(huì)對(duì)k值產(chǎn)生影響。因此，紫外線消毒裝置的使用和運(yùn)行是以環(huán)境空氣相對(duì)濕度低于60%的工況為佳。
要將紫外線消毒裝置應(yīng)用到通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，緊靠這些計(jì)算公式和數(shù)據(jù)是不夠的，設(shè)計(jì)者還應(yīng)該綜合這些參數(shù)或滅火效果估算出一個(gè)平均值或最不利場(chǎng)合下的數(shù)值，以實(shí)現(xiàn)在工程上應(yīng)用的可能性、安全性。
2、紫外線消毒在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中實(shí)施
紫外線消毒裝置在工程上的設(shè)計(jì)依賴(lài)于紫外線燈制造商給出的工作性能參數(shù)，以及消毒裝置制造商的建議和系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。多數(shù)制造商有詳盡的估算紫外線輻射量的方案，這些方案或給出數(shù)據(jù)列表，或給出數(shù)學(xué)建模，或給出復(fù)雜的計(jì)算方程式。但通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者常常選用較大型號(hào)的紫外線消毒裝置來(lái)確保其設(shè)計(jì)性能的實(shí)現(xiàn)。
通常，在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中將紫外線消毒裝置設(shè)置在空氣處理機(jī)組或風(fēng)管道內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)表面和流經(jīng)的空氣氣流產(chǎn)生消毒功效。紫外線較好的消毒效果應(yīng)在20～40℃環(huán)境溫度范圍，環(huán)境空氣相對(duì)濕度至少低于80%，且空氣含塵濃度的使用場(chǎng)所環(huán)境，或是易發(fā)生微生物污染的場(chǎng)所，或是環(huán)境相對(duì)濕度高于80%、溫度低于20℃，或是含塵濃度過(guò)高的場(chǎng)所。
雖然空氣過(guò)濾器除菌的有效性已得到公認(rèn)，但除菌性能越高，其自身空氣阻力也越高，從而限制了高性能過(guò)濾器的廣泛使用?？諝膺^(guò)濾器是任何通風(fēng)空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范所規(guī)定的最基本的配置。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)紫外線消毒裝置總是與空氣過(guò)濾器相配套、相結(jié)合才能有效的使用?？諝膺^(guò)濾器不僅能有效減少塵埃、紫外線的干擾，通過(guò)提高紫外線輻射強(qiáng)度，客觀上空氣過(guò)濾器還能幫助除去那些對(duì)紫外線輻射不敏感的較大微生物顆粒，讓更多易受紫外線輻射影響的細(xì)菌和病毒滅活。只要通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)能力允許，就應(yīng)推薦使用更高性能的空氣過(guò)濾器，以提高系統(tǒng)內(nèi)空氣的潔凈度。
由于紫外線是直線傳播且穿越物體的穿透性差，當(dāng)采用紫外線消毒裝置為物體表面進(jìn)行消毒時(shí)，該物體最好是表面清潔。在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)安裝紫外線消毒裝置時(shí)，風(fēng)管道內(nèi)壁、盤(pán)管和凝水盤(pán)等部位需要預(yù)處理清潔，尤其是當(dāng)盤(pán)管有異味或者有細(xì)菌滋長(zhǎng)時(shí)更應(yīng)如此，而不是當(dāng)表面出現(xiàn)滋菌、積塵現(xiàn)象時(shí)才簡(jiǎn)單的安裝紫外線消毒裝置。紫外線消毒裝置的主要作用是抑制細(xì)菌滋生和繁殖，而不是殺滅原本已經(jīng)大量滋生了的細(xì)菌。當(dāng)然，在空氣處理機(jī)組內(nèi)紫外線燈可以以任何角度安裝在盤(pán)管的入口或者出口側(cè)，在靠近盤(pán)管側(cè)采用間隔安裝，以便使紫外線能量均勻分布。也可以采用反射器，使紫外線能量集中照射到盤(pán)管表面。一般來(lái)說(shuō)，把紫外線消毒裝置安裝在盤(pán)管的出口側(cè)效果比較好，同時(shí)又可以加強(qiáng)其對(duì)盤(pán)管出口側(cè)凝水盤(pán)內(nèi)的輻照效果。紫外燈管合理確切的布置與安裝，取決于對(duì)空氣處理機(jī)組的結(jié)構(gòu)形式和燈具種類(lèi)的選擇。紫外燈管應(yīng)該全天全時(shí)連續(xù)工作。持續(xù)的紫外線輻照，使空調(diào)機(jī)組內(nèi)部的紫外線得以保持一定的量，從而可以有效抑制位于輻射等級(jí)相對(duì)較低部位的微生物的滋長(zhǎng)。
由于反射器將紫外線能量集中到了需要清潔的物體表面，從嚴(yán)格意義上講，這種表面消毒方式通常不適用于對(duì)流動(dòng)空氣進(jìn)行消毒。要達(dá)到空氣消毒效果，必須形成盡可能大的輻照強(qiáng)度區(qū)域，同時(shí)氣流以較慢的速度通過(guò)該區(qū)域，以使流動(dòng)空氣能接受到足夠劑量的紫外光輻射。通常，合理設(shè)計(jì)的空氣消毒系統(tǒng)能夠?qū)諝膺M(jìn)行消毒，同時(shí)又能保持物體表面清潔，這樣的系統(tǒng)通常不設(shè)有阻礙紫外線散播的能源反射器或鎮(zhèn)流器。
雖然在理論上紫外線消毒裝置可以安裝在風(fēng)速很高的風(fēng)管道內(nèi)，但由于空氣處理機(jī)組內(nèi)部空間較大，空氣氣流流經(jīng)速度較低（2.5m/s），紫外線消毒裝置通常被安裝在空氣處理機(jī)組內(nèi)部。無(wú)論是對(duì)機(jī)組內(nèi)表面還是對(duì)流經(jīng)的空氣氣流而言，使微生物滅活所需的紫外線輻射劑量是相同的。為了彌補(bǔ)氣流與紫外線接觸時(shí)間短的不足，對(duì)空氣進(jìn)行消毒時(shí)，相對(duì)于對(duì)物體表面消毒而言，系統(tǒng)則需要更高的輻射水平，這就需要配置單位紫外線發(fā)射量更大的紫外線燈管，也可以在風(fēng)管道內(nèi)布置數(shù)量更多的紫外線燈，充分的輻射，使空氣在一個(gè)較長(zhǎng)的路徑內(nèi)盡可能多的接觸紫外線輻照。權(quán)衡這些因素的影響，最佳方法是放棄對(duì)凝水盤(pán)的消毒，將燈具直接安裝在盤(pán)管出口側(cè)通道處，達(dá)到實(shí)現(xiàn)紫外線充分消毒功效所需的輻照時(shí)間。
在聚集了免疫力低下人群的建筑中，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)消毒裝置應(yīng)持續(xù)使用，而在安裝于傳統(tǒng)商業(yè)建筑內(nèi)的系統(tǒng)裝置則可以間歇運(yùn)行，在大樓正常使用時(shí)段開(kāi)啟系統(tǒng)，在大樓設(shè)施不用時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)。這樣做可以在系統(tǒng)工作時(shí)間內(nèi)節(jié)約能源，降低燈具損耗更換的頻率，同時(shí)又能提供合適的室內(nèi)空氣品質(zhì)。間歇運(yùn)行這種方式必須在設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案初期就被考慮在內(nèi)，因?yàn)樽贤饩€燈工作時(shí)間的長(zhǎng)短是一個(gè)影響其輻照輸出量和使用壽命的重要因素。因此，紫外線消毒裝置需要定期清潔、檢查與更換，特別要防止意外破損。一旦發(fā)現(xiàn)破損，為防止燈管內(nèi)汞蒸氣泄漏污染空氣，須立即關(guān)閉空調(diào)機(jī)組，打開(kāi)空調(diào)機(jī)組所有檢修門(mén)，以及空調(diào)機(jī)所在機(jī)房的門(mén)窗，維持15min后才能進(jìn)入并清理與更換。