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1、家用空调的新风引入与室内微生物污染西南科技大学环境与资源学院 温玉杰 唐中华 段莉摘要本文主要简要介绍了家庭居住环境的污染特点，以及家用空调新风引入的方式。着重讨论了不同的新风引入方式下对室内微生物污染物分布特性的影响。同时介绍了目前主要的生物污染物控制技术，分析其在家用空调系统使用的可行性。关键词家居居环境 空调调新风 微生生物 控制技技术Takinng oout-airr inn hoome useed aair-conndittionn wiith infflueencee too Miicrooorgganiismppolllutiion in rooomsSouthhwesst UU
2、nivverssityy off Scciennce andd Teechnnoloogy，MMiannyanng，SSichhuann Prroviincee，ChhinaaWenyuujiee，Taangzzhonnghuua，DDuannliAbstrracttThiis aartiiclee maain simmplyy inntrooducces thee poolluutinng ccharractterss inn hoome envviroonmeent andd thhe iimpoortiing freesh airr moodess foor mminii-spplitt
3、ed aair conndittionn. AAbovve tthiss, iit ddisccussses thee innfecctioon ffor thee miicrooorgganiism pollluttionn diistrribuutiooninn ussingg diiffeerennt iimpoortiing modde oof ffressh aair. At tthe samme ttimee, iit iintrroduucess soome maiin mmethhod forr coontrrolllingg miicrooorgganiism polllut
4、tionn annd aanallysees tthe feaasibbiliity forr ussingg alll tthatt meethoods in minni-sspliitedd aiir ccondditiion forr hoome usiing.Keywoordsshomme eenviironnmennt, freesh airr inn aiir ccondditiion, miicrooorgganiism, coontrrolllingg teechnnoloogy0 序言言人的一生中中90%以上的的时间都都是在室室内度过过的，尤尤其是自自家的家家居环境境中11。
5、然而长长久以来来，人们们往往只只注意到到了室内内的各种种物理参参数，比比如温度度、湿度度、气流流速度等等。近年年来室内内的物理理化学性性的污染染物水平平引起了了人们的的重视，但但对人的的生体健健康有着着重要影影响的生生物类污污染物，尤尤其是微微生物污污染物且且没有引引起人们们足够的的重视，单纯的加大新风量，并不能有效地对微生物污染物进行控制，而且可能引起污染物在居住小区的更大范围扩散。掌握微生物污染物与新风引入的关系，选择合适的新风方式和恰当的控制技术，是有效的提高室内空气品质的途径。1 家居居环境微微生物污污染1.1 室内微微生物的的种类空调系统中中的微生生物的分分类方法法有许多多种。按照其
6、生物物学上的的特性可可分为：真菌、细细菌、病病毒22。病毒一般个个体大小小在0.020.33，适适宜生活活在255600,对碱碱性环境境较敏感感，常见见的有甲甲肝病毒毒、乙肝肝病毒、SSARSS病毒等等。细菌一般个个体大小小在0.533.0，适适宜的生生活温度度为255600，一般般生活在在中型和和偏碱性性环境，常常见的包包括革兰兰氏阳性性细菌、革革兰氏阴阴性细菌菌、炭疽疽菌、大大肠杆菌菌等。真菌一般个个体大小小在210，适适宜生活活温度为为2337，一般般生活在在酸性环环境中，常常见的包包括酵母母菌等。在空调环境境中，这这三种微微生物往往往是共共存的，形形成了一一个独特特的生物物链。而而且由
7、于于其生殖殖作用，往往往是除除了成体体外，还还有大量量的芽孢孢存在，还还有其代代谢物，这这些都是是危害人人体健康康的重要要因素，为为治理微微生物污污染增加加了难度度。在这这其中有有代表性性的高危危险性微微生物见见表1。1.2 室内污污染物的的来源室内空气中中微生物物一般是是由尘土土飞扬将将尘土中中微生物物带到空空气中，水滴飞溅将其中微生物带到空气中，人和动物干燥脱落物、呼吸道、口腔内含微生物分泌物通过咳嗽、吐痰、打喷嚏等方式飞到空气中。表1 室室内空调调环境下下的高危危险性微微生物3名称治病类型传播方式冠状病毒严重急性呼呼吸综合合症近距离飞沫沫传播、呼呼吸道传传播以及及接触传传播等炭疽杆状菌菌
8、炭疽热通过皮肤接接触、摄摄入或吸吸入感染染耶尔森氏鼠鼠疫杆菌菌瘟疫通过飞沫、气气溶胶传传播天花病毒天花通过呼吸排排出的大大小飞沫沫传播HVAC系系统中微微生物主主要来源源于室外外、室内内以及HHVACC系统，下下面分别别进行讨讨论。这这就决定定了空调调环境下下室内微微生物污污染主要要来自三三个方面面4。)室外微微生物污污染源5这部分污染染物是由由空调系系统中的的新风系系统引入入的。由由于微生生物多附附着在微微粒上传传播，因因此由室室外所引引入微生生物的量量与环境境卫生状状况、绿绿化程度度、尘埃埃颗粒多多寡及大大小以及及空调通通风系统统的过滤滤设备性性能有关关。)室内微微生物污污染源室内环境本本
9、身存在在着各种种污染源源，使用用家用分分体空调调时，室室内污染染源可能能通过回回风影响响到空调调系统内内的不同同房间或或区域。)家用空空调机组本身身产生的的微生物物污染源源家用的分体体空调的的室内机机组部分分，在夏夏季长期期处于湿湿工况下下工作，而而且可以以维持一一个稳定定而且适适宜的温温度、湿湿度环境境，这都都为微生生物的滋滋生提供供了良好好的环境境。如果果有新风风系统的的家用空空调，室室外的新新风在通通过室内内换热器器时也会会被污染染，同时时将微生生物污染染扩散到到更大的的范围。特别是换热器中的凝结水接水盘清洗不够产生较多的生物污染。2 家用用空调的的新风引引入在家用空调调的环境境中，加加
10、入新风风系统，选选择合适适的新风风量，都都是减少少室内微微生物污污染的最最有效和和经济的的方法。家用空调的的新风引引入主要要包括直直接引入入，经过过能量回回收装置置后引入入。直接引入时时，可以以分为自自然通风风的方式式引入和和即席通通风的方方式引入入。在自自然通风风时，主主要是通通过打开开门窗，或或者是定定期打开开门窗进进行通风风换气，还还可以装装门开设设新风引引入的窗窗口。新新风引入入时，一一般可选选择在室室内换热热器前进进行混合合，还可可以在换换热器后后部与室室内的回回风进行行混和。考考虑到卫卫生性的的要求，大大多选择择引入的的新风和和室内的的回风在在室内机机组的换换热器的的后端进进行混合
11、合（图aa）。经过排风和和室外新新风的能能量交换换，再让让新风进进入室内内。新风风进入室室内可以以使其只只经过一一次显热热交换（图图b），还还可以使使新风通通过一次次显热交交换器后后再经过过室内机机组的换换热器，最最后被送送入室内内，相应应的室内内的排风风也可以以先经过过一次显显热交换换器在进进入室外外机组换换热器，而而后排放放室外（图图d）6。还还可以不不设置一一次显热热交换器器，使新新风直接接进入室室内机组组的换热热器，进进入室内内；室内内的排风风直接进进入室外外机组的的换热器器，而后后排到室室外（图图c）。3 空调调新风引引入方式式对室内内微生物物污染影影响空气中充满满了各种种各样的的微
12、生物物，室内内的各种种物体表表面都充充满了微微生物。而空调的新风主要影响的是家居环境中的空气环境中的微生物分布。大多数致病的微生物不是单独存在于室内的空气中的，而是寄居在悬浮于空气中的尘埃上的，要有效地控制微生物污染，就要有效地控制室内空气的含尘浓度，并了解在不同的粒径范围的不同种类的微生物的分布情况。空调的新风引入方式与室内的可吸入颗粒物浓度的关系。在分析前，我我们做一一下假设设：（1）颗粒粒对湍流流的影响响忽略不不计，这这是因为为建筑环环境内的的颗粒体体积分数数足够小小，因此此其沉降降速度对对湍流的的影响也也足够小小7；（2）不考考虑运动动过程中中颗粒由由于碰撞撞、凝聚聚引起的的粒径变变化
13、；（3）气溶溶胶混合合物密度度差引起起的质量量力忽略略不计，因为相相比温差差引起的的质量力力而言，该力足足够小。根据相关实实验不同同的新风风送入方方式时，其其室内的的污染物物情况见见表28表2 不不同新风风方式下下的污染染物水平平新风方式室内换气次次数空调送风速速度空调送风温温度送风病毒颗颗粒浓度度h-1m/s置换方式50.11130混合方式51.2615.10穿堂风50.13200病毒颗粒粒粒径为11(冠状病病毒颗粒粒大小为为0.00800.122，但由于于颗粒的的附着作作用,通通常是以以约1的颗颗粒形态态存在)。发生生源假设设为靠近近西墙的的人(记记为“”)，发生生量为00.0777/。由
14、于于上述33个工况况中的穿穿堂风工工况中颗颗粒发生生源靠近近出风口口(门)，为区区分不同同的颗粒粒产生源源位置的的影响，对于穿穿堂风工工况还附附加计算算了一个个工况,即假设设颗粒产产生源为为靠近东东墙的人人(记为为“”)，发生生量仍然然为0.0777/。在表表2中用用“穿堂风风+”工况表表示。对于颗粒产产生源在在同一位位置的33个工况况，穿堂堂风依靠靠面积较较大的房房门排风风，且尘尘源距离离房门比比较近，病病毒颗粒粒可以比比较方便便地排出出室外。因因此在这这3种工工况下，穿穿堂风房房间内的的颗粒物物浓度最最低22。总而言之，当当颗粒污污染源在在房间内内比较低低的位置置时，置置换通风风容易将将污
15、染物物携带到到高处从从而可能能对人的的健康造造成不利利影响;混合通通风的回回流区比比较大，如果病病毒颗粒粒产生源源恰好在在回流区区内，将会提提高回流流区内的的颗粒浓浓度；穿堂风风房间内内空气流流动近似似直流，因此对对颗粒的的及时排排出比较较有利。而而且，当颗粒粒产生源源靠近排排风口(下风向向)时，室内病病毒颗粒粒浓度可可以保持持较低的的水平。不同粒径的颗粒物的微生物分布特性，有待于进一步研究。4 家居居环境的的微生物物污染的的控制4.1 控制微微生物污污染的主主要方法法随着对室内内空气环环境尤其其是空调调环境中中的空气气品质的的高度重重视，以以前被用用于特殊殊领域的的杀灭微微生物的的方法及及其
16、工艺艺经过改改进后被被应用于于空调通通风系统统中。比比如说，化化学药剂剂除菌，紫紫外线杀杀菌等。常用的主要包括自然通风、过滤吸附、臭氧消毒、臭氧杀菌、紫外线（UVC）消毒技术等。4.2 其他的的新方法法4.2.11 基基于光催催化技术术的等离离子体空空气过滤滤器杀菌菌空气过滤器器有效的的结合了了静电除除尘器和和光催化化技术，并并且加入入了等离离子体效效应，使使其不仅仅拥有很很好的除除尘性，还还有比较较好的净净化有机机污染和和杀菌的的效果。利利用净化化器中的的静电除除尘器的的正电极极产生的的等离子子体效应应激发光光触媒的的光催化化作用，综综合了除除尘、杀杀菌和光光催化治治理VOOC的作作用。以以
17、普通的的办公室室作为测测试场所所，研究究这种净净化器的的杀菌效效果。实验结果表表明，在在沉降菌菌检测方方面该净净化器在在工作115分钟钟后有明明显的杀杀菌作用用，300分钟后后菌落数数基本稳稳定；在在浮游菌菌检测方方面也得得到了很很好的结结果证明明该净化化器有很很好的杀杀菌效果果，从而而验证了了其杀菌菌的高效效性、广广普性和和快速性性144。加入等离子子技术的的光催化化净化器器有很好好的杀菌菌效果和和实用性性，具有有快速，高高效和广广普等优优点，适适合在家家庭、办办公室、小小型会议议室中使使用。这这项技术术是可行行的，值值得继续续深入研研究，以以便为人人类的生生活提供供更好的的生活条条件。4.
18、2.22 活活性炭纤纤维吸附附过滤除除菌活性炭纤维维(Acttivaatedd Caarboon FFibeer，缩缩写ACCF)是上世世纪700年代后后在活性性炭基础础上开发发的新型型炭材料料, 活性性炭纤维维比表面面积大，微孔丰丰富,孔孔径小而而均匀，吸附量量大，吸附速速度快，再生容容易，工艺灵灵活性大大(可制制成纱、布布、毡和和纸等制制品)，不易粉粉化和沉沉降。活活性炭纤纤维不仅仅吸附量量大，且有吸吸附速度度快、脱脱附速度度快、对对低浓度度吸附有有很好的的吸附能能力、吸吸附层薄薄等优点点155。由于大气中中的微生生物一般般不以单单体存在在，通常是是附着在在颗粒物物上，称为带带菌粒子子。活
19、性性炭纤维维的特性性时期对对空气中中的悬浮浮颗粒物物有着极极强的吸吸附作用用，因而而对微生生物及细细菌也有有良好的的吸附能能力，例如对对大肠杆杆菌的吸吸附率可可达944%999%。4.2.33 正正负离子子群强力力杀菌通过离子发发生器高高压放电电，将水水分子分分解成正正负离子子。由于于水分子子被包裹裹，形成成正负离离子群，然然后以水水分子为为载体，在在空气中中到处浮浮游的正正负离子子群遇到到细菌、霉霉菌、病病毒等有有害物质质，就能能立即将将其包围围和隔离离。然后后，正负负离子群群中性能能最活跃跃的氢氧氧根离子子与这些些有害物物质进行行剧烈的的化学反反应，最最后将它它们彻底底分解成成水分子子等无
20、害害物。4.2.44 欧欧姆杀菌菌通电杀菌的的机理据据初步探探讨有两两方面的的原因：一方面面由于通通电加热热致使温温度升高高而灭菌菌，另一一方面是是因为在在通电的的两电极极间的菌菌体细胞胞由于受受到所加加电场的的作用导导致菌体体细胞膜膜的破坏坏而灭菌菌。通电电灭菌可可将液状状食品中中的大肠肠杆菌、酵酵母菌、芽芽孢杆菌菌杀灭。对对于一些些难以杀杀死的微微生物，可可通过高高压通电电杀菌，即即在通电电加热装装置置于于一定压压力的惰惰性气体体中，来来提高杀杀菌效果果16。通电电杀菌的的一大优优点是它它对营养养物如维维生素等等的破坏坏较小。通通电加热热器能处处理高颗颗粒密度度、高粘粘度的食食品物料料，有
21、利利用使停停留时间间分布减减至最小小。4.2.55 光光催化杀杀菌11014光催化的原原理是TTiO22在受到到阳光或或荧光灯灯的紫外外线照射射后，内内部电子子空穴穴对激励励，产生生具有强强氧化分分解能力力的活性性氢氧（羟羟）基原原子团。在在光和氧氧或水的的存在下下可降解解几乎所所有的附附着在氧氧化钛表表面的各各种有机机物如氢氢化物、氮氮氧化物物、硫化化物、氯氯化物。伴伴随着纳纳米技术术的发展展，解决决了TiiO2的的光催化化效率低低下的难难题，使使其在废废水处理理，建筑筑涂料，食食品保鲜鲜，除臭臭等领域域都得到到了极大大的应用用推广。纳米TiOO2光催催化剂具具以下优优点：强强氧化分分解能力
22、力，具有有灭菌，自自清洁，抗抗霉，耐耐温和抗抗腐蚀功功能；环环保，不不产生二二次污染染。在空空调系统统中增加加光催化化净化段段对控制制室内的的挥发性性有机物物，细菌菌等空气气污染物物将起到到一定的的作用。需需注意的的问题是是增加消消毒段对对原空调调通风系系统造成成的影响响应在允允许范围围；二是是纳米TTiO22光催化化剂除尘尘杀菌效效力的持持久性或或稳定性性的验证证。4.3 可行性性分析家居环境不不同于其其他环境境，控制制微生物物污染的的方法必必须安全全可靠，不不能对人人的生体体健康造造成伤害害，而且且还要达达到预期期的控制制效果。为为了尽量量不增加加设备，可可以考虑虑将新风风引入设设备和空空
23、气净化化装置和和空调器器合为一一体，主主要是在在对新风风和室内内的回风风进行过过滤的同同时，对对其进行行净化杀杀菌。目目前的家家用空调调器所采采用的一一些杀菌菌技术，在在工艺的的实现上上是存在在着缺陷陷，要想想达到预预期的杀杀菌效果果，必须须是被净净化的空空气与杀杀菌介质质达到一一定的接接触时间间，但家家用空调调器普遍遍达不到到这一要要求。在这里我们们首先可可以排出出的是使使用化学学药剂，这这种方法法对人体体存在着着伤害，而而且有残留，并并在室内内局部聚聚集。另另外就是是使用紫紫外线杀杀菌，如如上所述述，室内内的回风风和室外外的新风风在机组组的内部部停留的的时间过过短，达达不到杀杀菌的目目的。
24、可可以考虑虑将活性性碳纤维维与静电电场除尘尘器相结结合，将将活性碳碳纤维置置于电场场中，一一方面活活性碳纤纤维可作作为放电电极，增增加对空空气中悬悬浮尘粒粒的吸附附能力，同同时也可可以为其其进行脱脱附；另另一方面面，在活活性碳纤纤维的微微孔中电电场作用用下可对对附着于于尘粒上上的微生生物进行行杀灭。在在典型的的一次回回风系统统中，可可在回风风管路和和新风管管路上，两两台机组组可交替替工作，一一台工作作，另外外一台进进行脱附附。另外是二氧氧化钛的的光催化化杀菌，同同样是一一种适于于小型化化应用于于家用空空调机组组的。可可以在室室内机组组的换热热器的表表面喷涂涂二氧化化钛活性性涂料，由由于气体体在
25、换热热器停留留得时间间最长，这这样在不不影响换换热效果果的基础础上达到到了杀菌菌的目的的。5 结论论在目前的情情况下，更更实际也也更经济济的做法法是改进进空调系系统的运运行维护护，减少少微生物物的污染染。及时时处理机机组的过过滤器，防防止被过过滤器拦拦截下来来的带有有致病微微生物的的灰尘再再次进入入系统和和空调房房间。如如何有效效控制室室内生物物污染将将是该领领域长期期的重要要研究课课题。室室内生物物污染的的防治是是一个多多学科交交叉的研研究方向向，涉及及暖通空空调、生生物、环环境、材材料、化化学等学学科，其其中有大大量的科科学和技技术问题题需要深深入研究究。随着着研究的的深入,一些新新方法将
26、将会问世世，一些些切实有有效的防防治室内内生物污污染的方方法将会会在工程程中获得得广泛应应用，同同时一些些似是而而非的方方法将会会被摒弃弃。参考文献1 安安光义. 人居居环境学学. 第第一版. 北京京：机械械工业出出版社，119977.3，448-6662 周周群英，高高廷耀. 环境境工程微微生物学学. 北京京：高等等教育出出版社，220000，855-10023 周周世宁. 空调调室内环环境的气气传微生生物. 环境科科学学报报，19997, 177(4): 449850114 张张寅平，赵赵彬，成成通宝等等. 空空调系统统生物污污染防治治方法概概述. 暖通空空调，220033，311（暖通通
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