家用空调的新风引入与室内污染

家用空调的新风引入与室内微生物污染西南科技大学情况与资源学院温玉杰唐中华段莉
摘要本文主要扼要介绍了家庭居住情况的污染特点，以及家用空调新风引入的方法。

着重讨论了差别的新风引入方法下对室内微生物污染物漫衍特性的影响。

同时介绍了目前主要的生物污染物控制技能，阐发其在家用空调系统使用的可行性。

要害词家居情况空调新风微生物控制技能
Taking out-air in home used air-condition with influence to
Microorganism pollution in rooms
Southwest University of Science and Technology，Mianyang，Sichuan Province，China
Wenyujie，Tangzhonghua，Duanli
Abstract This article main simply introduces the polluting characters in home environment and the importing fresh air modes for mini-splited air condition. Above this, it discusses the infection for the microorganism pollution distribution in using different importing mode of fresh air. At the same time, it introduces some main method for controlling microorganism pollution and analyses the feasibility for using all that methods in mini-splited air condition for home using.
Keywords home environment, fresh air in air condition, microorganism, controlling technology
0 序言
人的一生中90%以上的时间都是在室内度过的，尤其是自家的家居情况中[1]。

然而长期以来，人们往往只注意到了室内的种种物理参数，比如温度、湿度、气流速度等。

近年来室内的物理化学性的污染物水平引起了人们的重视，但对人的生体康健有着重要影响的生物类污染物，尤其是微生物污染物且没有引起人们足够的重视，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，并且可能引起污染物在居住小区的更大范畴扩散。

掌握微生物污染物与新风引入的干系，选择符合的新风方法和恰当的控制技能，是有效的提高室内空气品质的途径。

1 家居情况微生物污染
1.1 室内微生物的种类
空调系统中的微生物的分类要领有许多种。

凭据其生物学上的特性可分为：真菌、细菌、病毒[2]。

病毒一般个别巨细在0.02～0.3μｍ，适宜生活在25～60℃,对碱性情况较敏感，常见的有甲肝病毒、乙肝病毒、SARS病毒等。

细菌一般个别巨细在0.5～3.0μｍ，适宜的生活温度为25～60℃，一般生活在中型和偏碱性情况，常见的包罗革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、炭疽菌、大肠杆菌等。

真菌一般个别巨细在2～10μｍ，适宜生活温度为23～37℃，一般生活在酸性情况中，常见的包罗酵母菌等。

在空调情况中，这三种微生物往往是共存的，形成了一个奇特的生物链。

并且由于其生
殖作用，往往是除了成体外，另有大量的芽孢存在，另有其代谢物，这些都是危害人体康健的重要因素，为治理微生物污染增加了难度。

在这其中有代表性的高危险性微生物见表1。

1.2 室内污染物的来源
室内空气中微生物一般是由尘土飞扬将尘土中微生物带到空气中，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、口腔内含微生物排泄物通过咳嗽、吐痰、打喷嚏等方式飞到空气中。

[3]
HVAC系统中微生物主要来源于室外、室内以及HVAC系统，下面分别进行讨论。

这就决定了空调情况下室内微生物污染主要来自三个方面[4]。

ａ)室外微生物污染源[5]
这部分污染物是由空调系统中的新风系统引入的。

由于微生物多附着在微粒上流传，因此由室外所引入微生物的量与情况卫生状况、绿化水平、尘土颗粒多寡及巨细以及空调通风系统的过滤设备性能有关。

ｂ)室内微生物污染源
室内情况自己存在着种种污染源，使用家用分体空调时，室内污染源可能通过回风影响到空调系统内的差别房间或区域。

ｃ)家用空调机组自己产生的微生物污染源
家用的分体空调的室内机组部分，在夏季长期处于湿工况下事情，并且可以维持一个稳定并且适宜的温度、湿度情况，这都为微生物的滋生提供了良好的情况。

如果有新风系统的家用空调，室外的新风在通过室内换热器时也会被污染，同时将微生物污染扩散到更大的范畴。

特别是换热器中的凝结水接水盘清洗不敷产生较多的生物污染。

2 家用空调的新风引入
在家用空调的情况中，参加新风系统，选择符合的新风量，都是淘汰室内微生物污染的最有效和经济的要领。

家用空调的新风引入主要包罗直接引入，经过能量采取装置后引入。

直接引入时，可以分为自然通风的方法引入和即席通风的方法引入。

在自然通风时，主要是通过打开门窗，大概是定期打开门窗进行通风换气，还可以装门开设新风引入的窗口。

新风引入时，一般可选择在室内换热器前进行殽杂，还可以在换热器后部与室内的回风进行混和。

考虑到卫生性的要求，大多选择引入的新风和室内的回风在室内机组的换热器的后端进行殽杂（图a）。

经过排风和室外新风的能量互换，再让新风进入室内。

新风进入室内可以使其只经过一次显热互换（图b ），还可以使新风通过一次显热互换器后再经过室内机组的换热器，最后被送入室内，相应的室内的排风也可以先经过一次显热互换器在进入室外机组换热器，尔后
排放室外（图d ）[6]。

还可以不设置一次显热互换器，使新风直接进入室内机组的换热器，
进入室内；室内的排风直接进入室外机组的换热器，尔后排到室外（图c ）。

3 空调新风引入方法对室内微生物污染影响
空气中布满了种种百般的微生物，室内的种种物体外貌都布满了微生物。

而空调的新风主要影响的是家居情况中的空气情况中的微生物漫衍。

大多数致病的微生物不是单独存在于室内的空气中的，而是借居在悬浮于空气中的尘土上的，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，并了解在差别的粒径范畴的差别种类的微生物的漫衍情况。

空调的新风引入方法与室内的可吸入颗粒物浓度的干系。

在阐发前，我们做一下假设：
（1）颗粒对湍流的影响忽略不计，这是因为修建情况内的颗粒体积分数足够小，因此其沉
降速度对湍流的影响也足够小[7]；
（2）不考虑运动历程中颗粒由于碰撞、凝聚引起的粒径变革；
（3）气溶胶殽杂物密度差引起的质量力忽略不计，因为相比温差引起的质量力而言，该力
足够小。

凭据相关实验差别的新风送入方法时，其室内的污染物情况见表2[8] 新风方法
室内换气次数 空调送风速度 空调送风温度 送风病毒颗粒浓度 h -1 m/s ℃ kg g / 置换方法
5 0.11 13 0 殽杂方法
5 1.2
6 15.1 0 穿堂风 5
0.13 20 0
病毒颗粒粒径为1μｍ(ＳＡＲＳ冠状病毒颗粒巨细为0.08～0.12μｍ，但由于颗粒的附着作用,通常是以约1μｍ的颗粒形态存在)。

产生源假设为靠近西墙的人(记为“Ｐｗ”)，产生量为0.077μｇ/ｓ。

由于上述3个工况中的穿堂风工况中颗粒产生源靠近出风口(门)，为区分差别的颗粒产生源位置的影响，对付穿堂风工况还附加盘算了一个工况,即假设颗粒产生源为靠近东墙的人(记为“Ｐｅ”)，产生量仍然为0.077μｇ/ｓ。

在表2中用“穿堂风+”工况体现。

对付颗粒产生源在同一位置的3个工况，穿堂风依靠面积较大的房门排风，且尘源距离房门比力近，病毒颗粒可以比力方便地排出室外。

因此在这3种工况下，穿堂风房间内的颗粒物浓度最低[2]。

总而言之，当颗粒污染源在房间内比力低的位置时，置换通风容易将污染物携带到高处从而可能对人的康健造成倒霉影响;殽杂通风的回流区比力大，如果病毒颗粒产生源恰幸亏回流区内，将会提高回流区内的颗粒浓度；穿堂风房间内空气流动近似直流，因此对颗粒的实时排出比力有利。

并且，当颗粒产生源靠近排风口(下风向)时，室内病毒颗粒浓度可以保持较低的水平。

差别粒径的颗粒物的微生物漫衍特性，有待于进一步研究。

4 家居情况的微生物污染的控制
4.1 控制微生物污染的主要要领
随着对室内空气情况尤其是空调情况中的空气品质的高度重视，以前被用于特殊领域的杀灭微生物的要领及其工艺经过改造后被应用于空调通风系统中。

比如说，化学药剂除菌，紫外线杀菌等。

常用的主要包罗自然通风、过滤吸附、臭氧消毒、臭氧杀菌、紫外线（UVC）消毒技能等。

4.2 其他的新要领
4.2.1 基于光催化技能的等离子体空气过滤器杀菌
空气过滤器有效的结合了静电除尘器和光催化技能，并且参加了等离子体效应，使其不但拥有很好的除尘性，另有比力好的净化有机污染和杀菌的效果。

利用净化器中的静电除尘器的正电极产生的等离子体效应引发光触媒的光催化作用，综合了除尘、杀菌和光催化治理VOC的作用。

以普通的办公室作为测试场合，研究这种净化器的杀菌效果。

实验结果表明，在沉降菌检测方面该净化器在事情15分钟后有明显的杀菌作用，30分钟后菌落数根本稳定；在浮游菌检测方面也得到了很好的结果证明该净化器有很好的杀菌效果，从而验证了其杀菌的高效性、广普性和快速性[14]。

参加等离子技能的光催化净化器有很好的杀菌效果和实用性，具有快速，高效和广普等优点，适合在家庭、办公室、小型聚会会议室中使用。

这项技能是可行的，值得继承深入研究，以便为人类的生活提供更好的生活条件。

4.2.2 活性炭纤维吸附过滤除菌
活性炭纤维(Activated Carbon Fiber，缩写ACF)是上世纪70年代后在活性炭底子上开发的新型炭质料, 活性炭纤维比外貌积大，微孔富厚, 孔径小而均匀，吸附量大，吸附速度快，再生容易，工艺灵活性大(可制成纱、布、毡和纸等制品)，不易粉化和沉降。

活性炭纤维不但吸附量大，且有吸附速度快、脱附速度快、对低浓度吸附有很好的吸附能力、吸附层薄等优点[15]。

由于大气中的微生物一般不以单体存在，通常是附着在颗粒物上，称为带菌粒子。

活性炭纤维的特性时期对空气中的悬浮颗粒物有着极强的吸附作用，因而对微生物及细菌也有良好的吸附能力，例如对大肠杆菌的吸附率可达94%～99%。

4.2.3 正负离子群强力杀菌
通过离子产生器高压放电，将水分子剖析成正负离子。

由于水分子被包裹，形成正负离子群，然后以水分子为载体，在空气中随处浮游的正负离子群遇到细菌、霉菌、病毒等有害
物质，就能立即将其困绕和断绝。

然后，正负离子群中性能最活泼的氢氧根离子与这些有害物质进行剧烈的化学反响，最后将它们彻底剖析成水分子等无害物。

4.2.4 欧姆杀菌
通电杀菌的机理据开端探讨有两方面的原因：一方面由于通电加热致使温度升高而灭菌，另一方面是因为在通电的两电极间的菌体细胞由于受到所加电场的作用导致菌体细胞膜的破坏而灭菌。

通电灭菌可将液状食品中的大肠杆菌、酵母菌、芽孢杆菌杀灭。

对付一些难以杀死的微生物，可通过高压通电杀菌，即在通电加热装置置于一定压力的惰性气体中，来提高杀菌效果[16]。

通电杀菌的一大优点是它对营养物如维生素等的破坏较小。

通电加热器能处理惩罚高颗粒密度、高粘度的食品物料，有利用使停留时间漫衍减至最小。

4.2.5 光催化杀菌[10][14]
光催化的原理是TiO2在受到阳光或荧光灯的紫外线照射后，内部电子——空穴对鼓励，产生具有强氧化剖析能力的活性氢氧（羟）基原子团。

在光和氧或水的存在下可降解险些所有的附着在氧化钛外貌的种种有机物如氢化物、氮氧化物、硫化物、氯化物。

陪同着纳米技能的生长，解决了TiO2的光催化效率低下的难题，使其在废水处理惩罚，修建涂料，食品保鲜，除臭等领域都得到了极大的应用推广。

纳米TiO2光催化剂具以下优点：强氧化剖析能力，具有灭菌，自清洁，抗霉，耐温和抗腐化成果；环保，不产生二次污染。

在空调系统中增加光催化净化段对控制室内的挥发性有机物，细菌等空气污染物将起到一定的作用。

需注意的问题是增加消毒段对原空调通风系统造成的影响应在允许范畴；二是纳米TiO2光催化剂除尘杀菌效力的长期性或稳定性的验证。

4.3 可行性阐发
家居情况差别于其他情况，控制微生物污染的要领必须宁静可靠，不能对人的生体康健造成伤害，并且还要到达预期的控制效果。

为了尽量不增加设备，可以考虑将新风引入设备和空气净扮装置和空调器合为一体，主要是在对新风和室内的回风进行过滤的同时，对其进行净化杀菌。

目前的家用空调器所采取的一些杀菌技能，在工艺的实现上是存在着缺陷，要想到达预期的杀菌效果，必须是被净化的空气与杀菌介质到达一定的打仗时间，但家用空调器普遍达不到这一要求。

在这里我们首先可以排出的是使用化学药剂，这种要领对人体存在着伤害，并且有残留，并在室内局部聚集。

另外就是使用紫外线杀菌，如上所述，室内的回风和室外的新风在机组的内部停留的时间过短，达不到杀菌的目的。

可以考虑将活性碳纤维与静电场除尘器相结合，将活性碳纤维置于电场中，一方面活性碳纤维可作为放电极，增加对空气中悬浮尘粒的吸附能力，同时也可以为其进行脱附；另一方面，在活性碳纤维的微孔中电场作用下可对附着于尘粒上的微生物进行杀灭。

在典范的一次回风系统中，可在回风管路和新风管路上，两台机组可瓜代事情，一台事情，另外一台进行脱附。

另外是二氧化钛的光催化杀菌，同样是一种适于小型化应用于家用空调机组的。

可以在室内机组的换热器的外貌喷涂二氧化钛活性涂料，由于气体在换热器停留得时间最长，这样在不影响换热效果的底子上到达了杀菌的目的。

5 结论
在目前的情况下，更实际也更经济的做法是改造空调系统的运行维护，淘汰微生物的污染。

实时处理惩罚机组的过滤器，防备被过滤器拦截下来的带有致病微生物的尘土再次进入系统和空调房间。

如何有效控制室内生物污染将是该领域长期的重要研究课题。

室内生物污染的防治是一个多学科交错的研究偏向，涉及暖通空调、生物、情况、质料、化学等学科，其中有大量的科学和技能问题需要深入研究。

随着研究的深入,一些新要领将会问世，一些切实有效的防治室内生物污染的要领将会在工程中得到遍及应用，同时一些似是而非的要领
将会被摒弃。

参考文献
[1] 安光义. 人居情况学. 第一版. 北京：机器产业出书社，1997.3，48-66
[2] 周群英，高廷耀. 情况工程微生物学. 北京：高等教诲出书社，2000，85-102
[3] 周世宁. 空调室内情况的气传微生物. 情况科学学报，1997, 17(4): 498~501
[4] 张寅平，赵彬，成通宝等. 空调系统生物污染防治要领概述. 暖通空调，2003，31（暖
通空调与SARS特集）: 41~46
[5] JamesDM. Defensive filtration. ASHRAEJ，2002，44(12)：18~28
[6] An Nguyen，Youngil Kim，Younggy Shin. Experimental study of sensible heat recovery
of heat pump duringheating and ventilation. International Journal of Refrigeration， 28 (2005) 242–252.
[7] Elghobashi S. On predicting particle-laden turbulent flows. Applied Scientific
Research, 1994, 52:309~329.
[8] 赵彬，张昭，李先庭. 室内差别通风方法下生物颗粒的漫衍比力. 暖通空调，2003，31
（暖通空调与SARS特集）: 37~40
[9] 邹越,侯云芬,蔡光汀. 室内空气污染与修建通风. 北京修建工程学院学报,
2002,18(1): 51-56.
[10] 彭晓春，陈新庚等. n-TiO2光催化机理及其在情况掩护中的应用研究进展.情况污染治
理技能与设备. 2002，3(1): 16.
[11] 杜娟. 臭氧消毒灭菌器在HVAC系统中的应用. 医药工程设计杂志.，2002，22(4): 14~15.
[12] 章寅平，赵彬，成通宝，杨瑞，罗晓熹，磨金汉，江亿. 空调系统生物污染防治要领
概述. 暖通空调，2003，33：41-46.
[13] 钟秀玲,刘君卓,李小瑛,刘红. 空气消毒净化要领研究. 中华照顾护士, 1999,34(9).
[14] 冯庆，刘高，王万录. n-TiO2的光催化机理及在制冷设备中的消毒、杀菌作用. 重庆
大学学报(自然科学版)，2002（258）: 65~69.
[15] 蔡来胜，刘春雁，刘刚. 活性炭纤维及其在空气净化器中的应用. 上海纺织科技,
2003,31(8):10-12.
[16] 胡燕燕. 用静电空气净化器改进室内空气品质的探讨. 制冷（Refrigeration），2003，
23（6）: 80-83.。