保障室內(nèi)空氣質(zhì)量是民用建筑通風(fēng)空調(diào)的主要任務(wù)，通風(fēng)空調(diào)機(jī)組的微生物污染會影響室內(nèi)人員的健康［1］。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)對控制建筑室內(nèi)空氣微生物污染至關(guān)重要。這是因?yàn)橥L(fēng)空調(diào)機(jī)組在運(yùn)行過程中常常會使空調(diào)箱內(nèi)表面與空氣過濾器積塵，冷卻除濕盤管、凝水盤與排水水封、加濕器及其存水容器等凝水、積水。如維護(hù)不當(dāng)，一旦條件合適就會促成微生物不斷定植和繁殖，繼而引發(fā)二次污染［2］。另外，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)停機(jī)期間空調(diào)機(jī)組箱體由于室外空氣滲入、箱體內(nèi)溫度回升及積存的冷凝水不斷蒸發(fā)，箱體內(nèi)空間常常成為細(xì)菌繁殖的理想場所，會滋生大量微生物。微生物在繁殖過程中會產(chǎn)生多種代謝物，如氣味、毒素、過敏物質(zhì)（如細(xì)胞膜、碎屑）及尸體。大多數(shù)代謝物的粒徑很小，對人的危害不亞于活的細(xì)菌。當(dāng)再次開機(jī)時，這些微粒及出現(xiàn)的霉味或其他令人不愉快的異味會使過敏人群打噴嚏、眼睛發(fā)癢，甚至嚴(yán)重致敏，這也被稱為開機(jī)暴發(fā)性細(xì)菌污染。但是我國長期以來重視通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，輕視運(yùn)行維護(hù)；重視塵埃污染，輕視微生物污染；尤其是對運(yùn)行維護(hù)過程中防治微生物污染方面的研究相對匱乏，控制措施有限，甚至采用不當(dāng)?shù)南緶缇侄?，引發(fā)對人與環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)，造成室內(nèi)污染。我國大多數(shù)民用建筑室內(nèi)微生物污染現(xiàn)狀并不樂觀，控制微生物污染成為改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的下一個目標(biāo)［3］。為此研發(fā)通風(fēng)空調(diào)機(jī)組及其系統(tǒng)的污染程度實(shí)時在線監(jiān)測技術(shù)，以及運(yùn)行維護(hù)全過程的在線動態(tài)消毒技術(shù)提上了日程。
在認(rèn)識到通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)對改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的積極作用外，還應(yīng)了解通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)對室內(nèi)環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)。沈晉明等人提出了空調(diào)系統(tǒng)的二次污染及其相應(yīng)對策［2］。德國醫(yī)療衛(wèi)生協(xié)會DGKH，瑞士醫(yī)療衛(wèi)生協(xié)會SGSH和奧地利衛(wèi)生、微生物及預(yù)防醫(yī)學(xué)會?GHMP共同提出了《醫(yī)院暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與運(yùn)行指南（草案）》，從國家層面明確提出在許多場合空調(diào)系統(tǒng)已被證實(shí)為污染源，只有將空調(diào)系統(tǒng)看作污染源，才能徹底解決室內(nèi)生物學(xué)污染，認(rèn)為這是對傳統(tǒng)思路的突破［4］。目前對通風(fēng)空調(diào)機(jī)組及其系統(tǒng)微生物污染有3種控制方法。一種方法是采用控制或消除空調(diào)機(jī)組及其系統(tǒng)的積塵與積水等一整套措施，從源頭上消除誘發(fā)微生物二次污染的因子（被形象地稱為做減法），這比產(chǎn)生微生物污染后再消毒殺菌更有效、更安全。這一整套措施已在我國實(shí)施多年，被證實(shí)有效，并被GB50333—2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）采用：空調(diào)機(jī)組內(nèi)表面及內(nèi)置零部件應(yīng)選用耐消毒藥品腐蝕的材料或面層，材質(zhì)表面應(yīng)光潔；表面冷卻器的冷凝水排出口宜設(shè)在正壓段；加濕器不應(yīng)采用有水直接介入的形式，宜采用干蒸汽加濕器；禁止采用木質(zhì)邊框的空氣過濾器。這些措施完全可以借鑒到民用建筑的空調(diào)系統(tǒng)中。采用品質(zhì)良好的空調(diào)機(jī)組對室內(nèi)空氣質(zhì)量的改善所取得的效益遠(yuǎn)大于增加的成本。
另一種方法是在通風(fēng)空調(diào)機(jī)組及其系統(tǒng)內(nèi)增加動態(tài)消毒殺菌裝置（被形象地稱為做加法）。在送風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行中持續(xù)進(jìn)行消毒殺菌，無論在各國的通風(fēng)空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)還是工程實(shí)踐中一直十分謹(jǐn)慎。過濾除菌成為各國標(biāo)準(zhǔn)推薦的技術(shù)措施。因?yàn)閷諝庀練⒕行覠o負(fù)面效應(yīng)的裝置幾乎沒有，源源不斷的送風(fēng)將負(fù)面效應(yīng)擴(kuò)大，持續(xù)影響著室內(nèi)人員與環(huán)境。相對來說紫外線輻射使用較多，裝置簡便但對空氣消毒效果有限，常用于空調(diào)機(jī)組內(nèi)盤管的表面消毒，效果不錯。近年來，隨著電消毒裝置技術(shù)的發(fā)展，在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中有應(yīng)用的趨勢，但美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）對此有客觀的評價，認(rèn)為至少目前不宜推廣使用。《規(guī)范》第8.3.5條規(guī)定：末級凈化設(shè)施不得產(chǎn)生有害氣體和物質(zhì)，不得產(chǎn)生電磁干擾，不得有促使微生物變異的作用。這點(diǎn)可供民用建筑參考。
還有一種方法是常規(guī)的清洗消毒。其實(shí)應(yīng)該是消毒后再清洗、干燥，這對改善空調(diào)系統(tǒng)微生物污染狀況有積極作用。常用的是化學(xué)消毒劑，如次氯酸鈉、甲醛及環(huán)氧乙烷等。消毒效果雖好，但對空調(diào)機(jī)組本身及其管路系統(tǒng)有損傷，對消毒人員有暴露危害，需要做好個人防護(hù)。而且消毒后必須對空調(diào)機(jī)組及其管路系統(tǒng)徹底清洗，再進(jìn)行干燥，以免化學(xué)殘留及系統(tǒng)受潮再被污染。通常，整個消毒、清洗過程十分復(fù)雜、煩瑣、耗時，工作人員勞動強(qiáng)度大。需要將整個通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)停用，只能用于季節(jié)性的定期消毒，難以實(shí)施隨時按需消毒。
控制民用建筑室內(nèi)（特別是送風(fēng)系統(tǒng)）微生物污染的任何措施，必須對室內(nèi)人員無害，才能實(shí)現(xiàn)舒適、健康的環(huán)境。盡管上述的3種常用方法對控制民用建筑室內(nèi)微生物污染起到了一定的作用，但是為了更有效地控制室內(nèi)微生物污染，必須研發(fā)通風(fēng)空調(diào)機(jī)組及其系統(tǒng)的污染程度實(shí)時在線監(jiān)測技術(shù)，以及運(yùn)行維護(hù)全過程的在線動態(tài)消毒技術(shù)。本文重點(diǎn)探討通風(fēng)空調(diào)機(jī)組運(yùn)行維護(hù)全過程的在線動態(tài)消毒技術(shù)。空調(diào)機(jī)組微生物污染在線實(shí)時監(jiān)控技術(shù)將另文介紹。長期以來，次氯酸鈉、甲醛及環(huán)氧乙烷等一直是空調(diào)機(jī)組常用的化學(xué)消毒劑。直至20世紀(jì)80年代后期，美國某公司發(fā)現(xiàn)過氧化氫（H2O2）在低濃度的氣體狀態(tài)下比在液體狀態(tài)下具有更高的殺孢子能力，因?yàn)闅鈶B(tài)H2O2能生成大量游離的氫氧基，可以直接攻擊微生物的細(xì)胞成分（包括脂類、蛋白質(zhì)和DNA）使其消亡。從原理上講，對于具有類似細(xì)胞結(jié)構(gòu)的真菌、細(xì)菌、病毒和芽孢，均能有效消毒。氣態(tài)H2O2學(xué)名為VHP（vaporized hydrogen peroxide），經(jīng)證實(shí)VHP對人無暴露危害，對于大多數(shù)材料，甚至對靈敏的電子設(shè)備也可以采用。這些特性使它成為一種比較理想的滅菌劑。美國環(huán)境保護(hù)署EPA的文件《過氧化氫和二氧化氯熏蒸對材料和電子設(shè)備的兼容性》（Compatibility of material and electronic equipment with hydrogen peroxide and clorine dioxide fumigation）［5］也闡述了這一點(diǎn)。
目前，VHP發(fā)生器已經(jīng)商品化，可以方便地將高濃度的H2O2液體轉(zhuǎn)換成氣體。VHP消毒技術(shù)有如下特點(diǎn)：
１）低溫滅菌過程，可以在4～80℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行消毒滅菌；
２）消毒過程中殘留物少（消毒后不需要清洗），消毒完成后自行分解為水蒸氣和氧氣（無有毒的副產(chǎn)品）；
３）快速的滅菌循環(huán)回路，節(jié)省成本，也很容易驗(yàn)證消毒效果；
４）具有較好的物料兼容性（對裝置、電子元件和建筑材料都沒有損壞）；
５）性能穩(wěn)定，具有廣譜殺菌作用，適用于真菌、細(xì)菌、病毒和芽孢的消毒。通常來說，能被VHP氣體迅速破壞的材料很少。硅膠、Viton（氟橡膠）、Norprene（諾普林）、Hypalon（氯磺?；垡蚁┖铣上鹉z）及其他彈性橡膠對VHP氣體的相容性都比較好，但天然橡膠及某些合成橡膠物質(zhì)，如Buna（丁納橡膠）和EPDM（三元乙丙膠）易被氧化。另外，VHP氣體對表面有銹蝕的材料或部件的消毒效果也沒有表面光潔的效果好。
美國環(huán)境保護(hù)署EPA在其文件《過氧化氫熏蒸對暖通空調(diào)系統(tǒng)去污的評價》（evaluation of hydrogen peroxide fumigation for HVAC
decontamination）［6］中對空調(diào)系統(tǒng)采用VHP消毒的可行性給予了正面的肯定。文獻(xiàn)［7］在工程實(shí)施過程中證明了VHP對暖通空調(diào)系統(tǒng)消毒的有效性。
為了使民用建筑的空調(diào)機(jī)組能適用于VHP消毒，最好選用符合《規(guī)范》要求的空調(diào)機(jī)組，其實(shí)這些要求對一般空調(diào)機(jī)組并不高，至少也應(yīng)該滿足一般空調(diào)機(jī)組要求的在箱體內(nèi)靜壓保持700Pa時漏風(fēng)率不大于3％。這是空調(diào)的節(jié)能要求，也為采用VHP消毒滅菌創(chuàng)造了良好的條件。
為了便于空調(diào)機(jī)組在線消毒、實(shí)時監(jiān)控的實(shí)施，經(jīng)不斷研發(fā)與方案反復(fù)比較，優(yōu)選了如圖1所示的系統(tǒng)［8］。對于民用建筑新設(shè)的空調(diào)系統(tǒng)，如半集中式空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)獨(dú)立處理機(jī)組，或全空氣系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組，可以將圖1作為機(jī)組的在線消毒、實(shí)時監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)配置。
對于既有空調(diào)機(jī)組，改造起來也比較簡便，只需在既有空調(diào)機(jī)組的原有管道系統(tǒng)中增設(shè)一根如圖1所示的循環(huán)風(fēng)管，中間設(shè)一氣密性自動風(fēng)閥E。一般來說，在空調(diào)機(jī)組原進(jìn)、出口兩端通常會各配置一個手動進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)閥B和出風(fēng)調(diào)節(jié)閥C。由于調(diào)節(jié)閥氣密性較差，不能用作切斷氣流的密閉風(fēng)閥，因此必須在循環(huán)管的前后各增設(shè)一個進(jìn)風(fēng)密閉閥A和出風(fēng)密閉閥D（見圖1）。
對于體積不大的獨(dú)立新風(fēng)處理機(jī)組，采用一臺VHP發(fā)生器就可以同時對數(shù)臺機(jī)組進(jìn)行消毒，在合適的地方集中設(shè)置VHP發(fā)生器，建立一個固定的VHP輸送管網(wǎng)。對于體積較大的空調(diào)機(jī)組，可用一臺VHP發(fā)生器對空調(diào)機(jī)組進(jìn)行專門消毒。將VHP輸送管道F插入到空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)管，在輸送VHP管道中設(shè)置自動密閉閥，平時常閉，消毒時打開。VHP發(fā)生器及其輸送管道幾乎不需要維護(hù)，可以作為固定配置而長期設(shè)置。
采用一個簡單的開關(guān)電路構(gòu)成的自控系統(tǒng)連接系統(tǒng)中所有的電動風(fēng)閥或閥門就可實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)組的在線消毒、實(shí)時監(jiān)控。
在空調(diào)機(jī)組平時正常運(yùn)行時，自控系統(tǒng)將氣密性自動風(fēng)閥E關(guān)閉，進(jìn)風(fēng)密閉閥A和出風(fēng)密閉閥D開啟，整個凈化空調(diào)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
當(dāng)在線實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)檢測到空調(diào)機(jī)組微生物污染水平超標(biāo)時，可在夜間進(jìn)行在線消毒。自控系統(tǒng)控制與需要消毒的空調(diào)機(jī)組相關(guān)的整個系統(tǒng)停運(yùn)，空調(diào)機(jī)組進(jìn)入消毒狀態(tài)。自控系統(tǒng)將所需消毒的空調(diào)機(jī)組的氣密性自動風(fēng)閥E開啟，進(jìn)風(fēng)密閉閥A和出風(fēng)密閉閥D關(guān)閉，并關(guān)閉所需消毒的空調(diào)機(jī)組的蒸汽加濕器進(jìn)口。由于空調(diào)機(jī)組將熱濕處理裝置設(shè)置在正壓段，凝水排放裝置采用球閥，當(dāng)凝水盤有積水時球浮起，正壓迫使凝水排出，無水時球下落關(guān)閉出水口，空調(diào)機(jī)組箱體內(nèi)壓力越大關(guān)閉越嚴(yán)密。保證了整個箱體在消毒時的密閉性。
為了提高消毒效果，最好將所要消毒的空調(diào)機(jī)組箱體內(nèi)的相對濕度降下來。通常需要另外配置除濕裝置，本文提出的方案可利用空調(diào)機(jī)組自身的熱濕處理裝置來除濕。當(dāng)進(jìn)入上述消毒模式后，箱體處于密閉狀態(tài)。先讓空調(diào)機(jī)組內(nèi)置風(fēng)機(jī)進(jìn)行自循環(huán)運(yùn)行，用內(nèi)置的冷盤管降溫、除濕與排水，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，球下落關(guān)閉出水口。然后開啟內(nèi)置的加熱盤管循環(huán)加熱，在保證箱體空間內(nèi)溫度不超過70 ℃的情況下，相對濕度甚至可以降到理想的40％。整個過程可以利用內(nèi)置在空調(diào)機(jī)組內(nèi)的溫濕度傳感器在線控制與監(jiān)測。此時，在線自控系統(tǒng)開啟VHP發(fā)生器及插入空調(diào)機(jī)組進(jìn)風(fēng)段的VHP輸送管的密閉閥門，VHP氣體進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，隨氣流不斷自循環(huán)，多次反復(fù)流經(jīng)空調(diào)機(jī)組的所有部件，殺滅附著在各種表面上的微生物。
整個消毒過程中，如果需要在線監(jiān)控空調(diào)機(jī)組消毒空間內(nèi)的VHP濃度，可以安裝VHP濃度傳感器，只是價格較高。最后可以通過生物指示劑進(jìn)行驗(yàn)證。注入VHP的濃度與消毒時間取決于空調(diào)機(jī)組的污染程度與要求的消毒滅菌效果。消毒時間一般為90～120min，VHP體積分?jǐn)?shù)一般為（100～400）×10-6。完成空調(diào)機(jī)組消毒后，關(guān)閉VHP輸送管的密閉閥門，一般空轉(zhuǎn)30min即可打開空調(diào)機(jī)組所有檢修門。在線自控系統(tǒng)將所有控制密閉閥門和風(fēng)閥恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，無需再進(jìn)行清洗就可正常運(yùn)行。如果空調(diào)機(jī)組的消毒時間不允許太長，可以注入高濃度的VHP，這需要在循環(huán)風(fēng)管處增設(shè)催化裂解裝置，以加快VHP分解，迅速將VHP濃度降到無害值（安全水平0.1×10-6）。
從原理上講VHP可以穿透空氣過濾器進(jìn)行消毒。如果空調(diào)機(jī)組是定期清洗消毒，則可以將到更換期的空氣過濾器拆除，消毒后再安裝上新的空氣過濾器。
值得注意的是，整個過程不要調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組前后的手動調(diào)節(jié)風(fēng)閥，這些閥門是系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)量平衡用的，一旦整個系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后即固定，一般不必再更改。
綜上所述，民用建筑空調(diào)機(jī)組的整個消毒過程無需人員就地繁重又耗時的清洗消毒工作，省下了昂貴的人力成本。VHP及發(fā)生裝置已經(jīng)國產(chǎn)化，價格不高，只有配套的除濕設(shè)備價格仍偏高。本文提出的在線消毒、實(shí)時監(jiān)控方法不需要配置專門的除濕干燥系統(tǒng)，無論對新建還是改建的空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)，只要按圖1所示在管路上稍作改動即可實(shí)現(xiàn)，無需配置其他設(shè)備，十分簡便。每次在線消毒的成本也不高，為該方法的實(shí)用化及今后的推廣奠定了基礎(chǔ)，可作為民用建筑空調(diào)機(jī)組消毒的一種新方式。
本文探討了民用建筑空調(diào)機(jī)組微生物污染問題，提出了在線控制空調(diào)機(jī)組消毒的具體措施。利用空調(diào)機(jī)組自身部件，如內(nèi)置風(fēng)機(jī)提供消毒氣流循環(huán)動力，內(nèi)置熱濕處理裝置實(shí)施消毒前除濕，內(nèi)置傳感器實(shí)現(xiàn)在線過程控制，無需專門配置帶動力的氣流循環(huán)裝置、除濕裝置和監(jiān)控裝置，只需增加一根循環(huán)風(fēng)管，就可完成在線除濕、循環(huán)、控制與監(jiān)測，實(shí)施簡便，而且省錢、省力。
所采用的VHP消毒技術(shù)是安全、有效的低溫消毒滅菌技術(shù)。由于VHP在消毒后能降解成水和氧氣，過程中沒有殘留物。VHP技術(shù)可作為甲醛、臭氧等消毒技術(shù)的替代技術(shù)，代表著建筑空間滅菌的一個新發(fā)展方向，已成為歐盟制藥企業(yè)消毒技術(shù)的首選，并正在向其他行業(yè)拓展，在民用建筑中也逐漸推廣開來。
由于空調(diào)機(jī)組的特殊性，控制二次污染的措施無法替代定期的清洗消毒。本文提出的措施有利于消除民用建筑空調(diào)機(jī)組的微生物污染，保障室內(nèi)環(huán)境控制，隨著其推廣應(yīng)用，可作為今后空調(diào)機(jī)組在線消毒、實(shí)時監(jiān)控的一種配置。