保障室內空氣質(zhì)量是民用建筑通風(fēng)空調的主要任務(wù)，通風(fēng)空調機組的微生物污染會(huì )影響室內人員的健康［1］。通風(fēng)空調系統的運行維護對控制建筑室內空氣微生物污染至關(guān)重要。這是因為通風(fēng)空調機組在運行過(guò)程中常常會(huì )使空調箱內表面與空氣過(guò)濾器積塵，冷卻除濕盤(pán)管、凝水盤(pán)與排水水封、加濕器及其存水容器等凝水、積水。如維護不當，一旦條件合適就會(huì )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)空調系統停機期間空調機組箱體由于室外空氣滲入、箱體內溫度回升及積存的冷凝水不斷蒸發(fā)，箱體內空間常常成為細菌繁殖的理想場(chǎng)所，會(huì )滋生大量微生物。微生物在繁殖過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生多種代謝物，如氣味、毒素、過(guò)敏物質(zhì)（如細胞膜、碎屑）及尸體。大多數代謝物的粒徑很小，對人的危害不亞于活的細菌。當再次開(kāi)機時(shí)，這些微粒及出現的霉味或其他令人不愉快的異味會(huì )使過(guò)敏人群打噴嚏、眼睛發(fā)癢，甚至嚴重致敏，這也被稱(chēng)為開(kāi)機暴發(fā)性細菌污染。但是我國長(cháng)期以來(lái)重視通風(fēng)空調系統設計，輕視運行維護；重視塵埃污染，輕視微生物污染；尤其是對運行維護過(guò)程中防治微生物污染方面的研究相對匱乏，控制措施有限，甚至采用不當的消毒滅菌手段，引發(fā)對人與環(huán)境的負面效應，造成室內污染。我國大多數民用建筑室內微生物污染現狀并不樂(lè )觀(guān)，控制微生物污染成為改善室內空氣質(zhì)量的下一個(gè)目標［3］。為此研發(fā)通風(fēng)空調機組及其系統的污染程度實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測技術(shù)，以及運行維護全過(guò)程的在線(xiàn)動(dòng)態(tài)消毒技術(shù)提上了日程。
在認識到通風(fēng)空調系統對改善室內空氣質(zhì)量的積極作用外，還應了解通風(fēng)空調系統對室內環(huán)境的負面效應。沈晉明等人提出了空調系統的二次污染及其相應對策［2］。德國醫療衛生協(xié)會(huì )DGKH，瑞士醫療衛生協(xié)會(huì )SGSH和奧地利衛生、微生物及預防醫學(xué)會(huì )?GHMP共同提出了《醫院暖通空調設計與運行指南（草案）》，從國家層面明確提出在許多場(chǎng)合空調系統已被證實(shí)為污染源，只有將空調系統看作污染源，才能徹底解決室內生物學(xué)污染，認為這是對傳統思路的突破［4］。目前對通風(fēng)空調機組及其系統微生物污染有3種控制方法。一種方法是采用控制或消除空調機組及其系統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(chēng)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《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規范》）采用：空調機組內表面及內置零部件應選用耐消毒藥品腐蝕的材料或面層，材質(zhì)表面應光潔；表面冷卻器的冷凝水排出口宜設在正壓段；加濕器不應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(guò)濾器。這些措施完全可以借鑒到民用建筑的空調系統中。采用品質(zhì)良好的空調機組對室內空氣質(zhì)量的改善所取得的效益遠大于增加的成本。
另一種方法是在通風(fēng)空調機組及其系統內增加動(dòng)態(tài)消毒殺菌裝置（被形象地稱(chēng)為做加法）。在送風(fēng)系統運行中持續進(jìn)行消毒殺菌，無(wú)論在各國的通風(fēng)空調標準還是工程實(shí)踐中一直十分謹慎。過(guò)濾除菌成為各國標準推薦的技術(shù)措施。因為對空氣消毒殺菌有效且無(wú)負面效應的裝置幾乎沒(méi)有，源源不斷的送風(fēng)將負面效應擴大，持續影響著(zhù)室內人員與環(huán)境。相對來(lái)說(shuō)紫外線(xiàn)輻射使用較多，裝置簡(jiǎn)便但對空氣消毒效果有限，常用于空調機組內盤(pán)管的表面消毒，效果不錯。近年來(lái)，隨著(zhù)電消毒裝置技術(shù)的發(fā)展，在通風(fēng)空調系統中有應用的趨勢，但美國環(huán)境保護署（EPA）對此有客觀(guān)的評價(jià)，認為至少目前不宜推廣使用。《規范》第8.3.5條規定：末級凈化設施不得產(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的清洗消毒。其實(shí)應該是消毒后再清洗、干燥，這對改善空調系統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，但對空調機組本身及其管路系統有損傷，對消毒人員有暴露危害，需要做好個(gè)人防護。而且消毒后必須對空調機組及其管路系統徹底清洗，再進(jìn)行干燥，以免化學(xué)殘留及系統受潮再被污染。通常，整個(gè)消毒、清洗過(guò)程十分復雜、煩瑣、耗時(shí)，工作人員勞動(dòng)強度大。需要將整個(gè)通風(fēng)空調系統停用，只能用于季節性的定期消毒，難以實(shí)施隨時(shí)按需消毒。
控制民用建筑室內（特別是送風(fēng)系統）微生物污染的任何措施，必須對室內人員無(wú)害，才能實(shí)現舒適、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微生物污染，必須研發(fā)通風(fēng)空調機組及其系統的污染程度實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測技術(shù)，以及運行維護全過(guò)程的在線(xiàn)動(dòng)態(tài)消毒技術(shù)。本文重點(diǎn)探討通風(fēng)空調機組運行維護全過(guò)程的在線(xiàn)動(dòng)態(tài)消毒技術(shù)。空調機組微生物污染在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控技術(shù)將另文介紹。長(cháng)期以來(lái)，次氯酸鈉、甲醛及環(huán)氧乙烷等一直是空調機組常用的化學(xué)消毒劑。直至20世紀80年代后期，美國某公司發(fā)現過(guò)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，因為氣態(tài)H2O2能生成大量游離的氫氧基，可以直接攻擊微生物的細胞成分（包括脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和DNA）使其消亡。從原理上講，對于具有類(lèi)似細胞結構的真菌、細菌、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(wú)暴露危害，對于大多數材料，甚至對靈敏的電子設備也可以采用。這些特性使它成為一種比較理想的滅菌劑。美國環(huán)境保護署EPA的文件《過(guò)氧化氫和二氧化氯熏蒸對材料和電子設備的兼容性》（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液體轉換成氣體。VHP消毒技術(shù)有如下特點(diǎn)：
１）低溫滅菌過(guò)程，可以在4～80℃的溫度范圍內進(jìn)行消毒滅菌；
２）消毒過(guò)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(wú)有毒的副產(chǎn)品）；
３）快速的滅菌循環(huán)回路，節省成本，也很容易驗證消毒效果；
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(méi)有損壞）；
５）性能穩定，具有廣譜殺菌作用，適用于真菌、細菌、病毒和芽孢的消毒。通常來(lái)說(shuō)，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(méi)有表面光潔的效果好。
美國環(huán)境保護署EPA在其文件《過(guò)氧化氫熏蒸對暖通空調系統去污的評價(jià)》（evaluation of hydrogen peroxide fumigation for HVAC
decontamination）［6］中對空調系統采用VHP消毒的可行性給予了正面的肯定。文獻［7］在工程實(shí)施過(guò)程中證明了VHP對暖通空調系統消毒的有效性。
為了使民用建筑的空調機組能適用于VHP消毒，最好選用符合《規范》要求的空調機組，其實(shí)這些要求對一般空調機組并不高，至少也應該滿(mǎn)足一般空調機組要求的在箱體內靜壓保持700Pa時(shí)漏風(fēng)率不大于3％。這是空調的節能要求，也為采用VHP消毒滅菌創(chuàng )造了良好的條件。
為了便于空調機組在線(xiàn)消毒、實(shí)時(shí)監控的實(shí)施，經(jīng)不斷研發(fā)與方案反復比較，優(yōu)選了如圖1所示的系統［8］。對于民用建筑新設的空調系統，如半集中式空調系統的新風(fēng)獨立處理機組，或全空氣系統的空調機組，可以將圖1作為機組的在線(xiàn)消毒、實(shí)時(shí)監控的標準配置。
對于既有空調機組，改造起來(lái)也比較簡(jiǎn)便，只需在既有空調機組的原有管道系統中增設一根如圖1所示的循環(huán)風(fēng)管，中間設一氣密性自動(dòng)風(fēng)閥E。一般來(lái)說(shuō)，在空調機組原進(jìn)、出口兩端通常會(huì )各配置一個(gè)手動(dòng)進(jìn)風(fēng)調節閥B和出風(fēng)調節閥C。由于調節閥氣密性較差，不能用作切斷氣流的密閉風(fēng)閥，因此必須在循環(huán)管的前后各增設一個(gè)進(jìn)風(fēng)密閉閥A和出風(fēng)密閉閥D（見(jiàn)圖1）。
對于體積不大的獨立新風(fēng)處理機組，采用一臺VHP發(fā)生器就可以同時(shí)對數臺機組進(jìn)行消毒，在合適的地方集中設置VHP發(fā)生器，建立一個(gè)固定的VHP輸送管網(wǎng)。對于體積較大的空調機組，可用一臺VHP發(fā)生器對空調機組進(jìn)行專(zhuān)門(mén)消毒。將VHP輸送管道F插入到空調機組的送風(fēng)管，在輸送VHP管道中設置自動(dòng)密閉閥，平時(shí)常閉，消毒時(shí)打開(kāi)。VHP發(fā)生器及其輸送管道幾乎不需要維護，可以作為固定配置而長(cháng)期設置。
采用一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)電路構成的自控系統連接系統中所有的電動(dòng)風(fēng)閥或閥門(mén)就可實(shí)現空調機組的在線(xiàn)消毒、實(shí)時(shí)監控。
在空調機組平時(shí)正常運行時(shí)，自控系統將氣密性自動(dòng)風(fēng)閥E關(guān)閉，進(jìn)風(fēng)密閉閥A和出風(fēng)密閉閥D開(kāi)啟，整個(gè)凈化空調系統處于正常運行狀態(tài)。
當在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控系統檢測到空調機組微生物污染水平超標時(shí)，可在夜間進(jìn)行在線(xiàn)消毒。自控系統控制與需要消毒的空調機組相關(guān)的整個(gè)系統停運，空調機組進(jìn)入消毒狀態(tài)。自控系統將所需消毒的空調機組的氣密性自動(dòng)風(fēng)閥E開(kāi)啟，進(jìn)風(fēng)密閉閥A和出風(fēng)密閉閥D關(guān)閉，并關(guān)閉所需消毒的空調機組的蒸汽加濕器進(jìn)口。由于空調機組將熱濕處理裝置設置在正壓段，凝水排放裝置采用球閥，當凝水盤(pán)有積水時(shí)球浮起，正壓迫使凝水排出，無(wú)水時(shí)球下落關(guān)閉出水口，空調機組箱體內壓力越大關(guān)閉越嚴密。保證了整個(gè)箱體在消毒時(shí)的密閉性。
為了提高消毒效果，最好將所要消毒的空調機組箱體內的相對濕度降下來(lái)。通常需要另外配置除濕裝置，本文提出的方案可利用空調機組自身的熱濕處理裝置來(lái)除濕。當進(jìn)入上述消毒模式后，箱體處于密閉狀態(tài)。先讓空調機組內置風(fēng)機進(jìn)行自循環(huán)運行，用內置的冷盤(pán)管降溫、除濕與排水，達到穩定狀態(tài)后，球下落關(guān)閉出水口。然后開(kāi)啟內置的加熱盤(pán)管循環(huán)加熱，在保證箱體空間內溫度不超過(guò)70 ℃的情況下，相對濕度甚至可以降到理想的40％。整個(gè)過(guò)程可以利用內置在空調機組內的溫濕度傳感器在線(xiàn)控制與監測。此時(shí)，在線(xiàn)自控系統開(kāi)啟VHP發(fā)生器及插入空調機組進(jìn)風(fēng)段的VHP輸送管的密閉閥門(mén)，VHP氣體進(jìn)入空調機組，隨氣流不斷自循環(huán)，多次反復流經(jīng)空調機組的所有部件，殺滅附著(zhù)在各種表面上的微生物。
整個(gè)消毒過(guò)程中，如果需要在線(xiàn)監控空調機組消毒空間內的VHP濃度，可以安裝VHP濃度傳感器，只是價(jià)格較高。最后可以通過(guò)生物指示劑進(jìn)行驗證。注入VHP的濃度與消毒時(shí)間取決于空調機組的污染程度與要求的消毒滅菌效果。消毒時(shí)間一般為90～120min，VHP體積分數一般為（100～400）×10-6。完成空調機組消毒后，關(guān)閉VHP輸送管的密閉閥門(mén)，一般空轉30min即可打開(kāi)空調機組所有檢修門(mén)。在線(xiàn)自控系統將所有控制密閉閥門(mén)和風(fēng)閥恢復到正常運行狀態(tài)，無(wú)需再進(jìn)行清洗就可正常運行。如果空調機組的消毒時(shí)間不允許太長(cháng)，可以注入高濃度的VHP，這需要在循環(huán)風(fēng)管處增設催化裂解裝置，以加快VHP分解，迅速將VHP濃度降到無(wú)害值（安全水平0.1×10-6）。
從原理上講VHP可以穿透空氣過(guò)濾器進(jìn)行消毒。如果空調機組是定期清洗消毒，則可以將到更換期的空氣過(guò)濾器拆除，消毒后再安裝上新的空氣過(guò)濾器。
值得注意的是，整個(gè)過(guò)程不要調節空調機組前后的手動(dòng)調節風(fēng)閥，這些閥門(mén)是系統調節風(fēng)量平衡用的，一旦整個(gè)系統調試結束后即固定，一般不必再更改。
綜上所述，民用建筑空調機組的整個(gè)消毒過(guò)程無(wú)需人員就地繁重又耗時(shí)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(jià)格不高，只有配套的除濕設備價(jià)格仍偏高。本文提出的在線(xiàn)消毒、實(shí)時(shí)監控方法不需要配置專(zhuān)門(mén)的除濕干燥系統，無(wú)論對新建還是改建的空調機組系統，只要按圖1所示在管路上稍作改動(dòng)即可實(shí)現，無(wú)需配置其他設備，十分簡(jiǎn)便。每次在線(xiàn)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，可作為民用建筑空調機組消毒的一種新方式。
本文探討了民用建筑空調機組微生物污染問(wèn)題，提出了在線(xiàn)控制空調機組消毒的具體措施。利用空調機組自身部件，如內置風(fēng)機提供消毒氣流循環(huán)動(dòng)力，內置熱濕處理裝置實(shí)施消毒前除濕，內置傳感器實(shí)現在線(xiàn)過(guò)程控制，無(wú)需專(zhuān)門(mén)配置帶動(dòng)力的氣流循環(huán)裝置、除濕裝置和監控裝置，只需增加一根循環(huán)風(fēng)管，就可完成在線(xiàn)除濕、循環(huán)、控制與監測，實(shí)施簡(jiǎn)便，而且省錢(qián)、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(guò)程中沒(méi)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(zhù)建筑空間滅菌的一個(gè)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(kāi)來(lái)。
由于空調機組的特殊性，控制二次污染的措施無(wú)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機組的微生物污染，保障室內環(huán)境控制，隨著(zhù)其推廣應用，可作為今后空調機組在線(xiàn)消毒、實(shí)時(shí)監控的一種配置。