Ультрафиолетовые бактерицидные модули для систем приточно-вытяжной вентиляции

А. Л. Вассерман, канд. техн. наук, ЗАО «НИИ ЗЕНИТ», alexzo@list.ru

Показатель заболеваемости, обусловленный микробиологическим загрязнением воздушной среды помещений, на сегодняшний момент остается на высоком уровне. Предотвращение распространения заболеваний – основная задача процесса обеззараживания воздуха [1]. Ультрафиолетовое бактерицидное излучение (УФИ) является наиболее действенным способом уничтожения патогенной микрофлоры в воздушной среде помещений и применяется в качестве профилактического санитарно-противоэпидемического средства. Оно обеспечивает снижение уровня распространенности инфекционных заболеваний и дополняет обязательное соблюдение действующих санитарных норм и правил по устройству и содержанию помещений, в первую очередь лечебно-профилактических (ЛПУ).

Один из путей распространения инфекционных заболеваний – аэрогенный (или воздушно-капельный), относящийся к основному способу передачи респираторных заболеваний, таких как грипп, туберкулез, дифтерия, легионеллез (болезнь легионеров) и др. Это связано с тем, что воздушно-капельный бактериальный аэрозоль постоянно находится во взвешенном состоянии в воздушном объеме помещения из-за движения воздуха (конвекции), что увеличивает вероятность заражения.

Уровень бактерицидной обсемененности воздушной среды помещения патогенной микрофлорой определяется двумя факторами:

• внутренним, зависящим от наличия людей в помещении (носителей инфекций) и их числа;
• внешним, зависящим как от степени бактериальной загрязненности воздуховодов приточно-вытяжной вентиляции и кондиционеров, так и от зараженного воздушного потока (в критических ситуациях), забираемого из атмосферного воздуха.

Для профилактики заболеваний используются различные способы и средства. Один из них – применение УФИ, обладающего бактерицидным действием. УФ-облучение применяют для обеззараживания воздуха в помещениях, поверхностей ограждений (потолков, стен, пола) и оборудования в помещениях с повышенным риском распространения воздушно-капельных и кишечных инфекций. Его использование эффективно в операционных блоках больниц, помещениях родильных домов, бактериологических и вирусологических лабораториях, на станциях переливания крови, в перевязочных больниц и поликлиник, в тамбурах боксов инфекционных больниц, в приемных отделениях ЛПУ, детских учреждениях.

Процесс гибели микроорганизмов в воздушной среде под воздействием бактерицидного УФИ описывается выражением:

N_в = N_o exp(–σ_vH_s), (1)

где N_в – число выживших микроорганизмов;
N_o– начальная концентрация микроорганизмов в кубическом метре воздушной среды;
σ_v– объемная константа, характеризующая значение фоточувствительности данного вида микроорганизма, м³/Дж.

Уровень бактерицидной эффективности оценивается по формуле:

J_{бк n} = (1 – N_{бк в} / N_{бк о}) · 100,%.  (2)

В отечественной практике уровень бактерицидной эффективности J_бк, %, оценивается для золотистого стафилококка (S. aureus) – санитарно-показательного микроорганизма (СПМ). Табличное значение объемной константы фоточувствительности этого микроорганизма σ_v = 0,0179 м³/Дж.

Связь между бактерицидной эффектностью и объемной биодозой оценивается по формуле:

  H_v = –L_n (1 – J_бк 10^–2) / σ_v, Дж/м³. (3)

Более подробно этот процесс рассматривается в публикациях [2–5].

В настоящее время наибольшее распространение в качестве источника бактерицидного УФИ принадлежит трубчатым разрядным ртутным лампам низкого давления.

Ртутные лампы низкого давления являются наиболее эффективными источниками бактерицидного УФИ благодаря тому, что более 60% от излучения в ультрафиолетовой области приходится на резонансную линию 253,7 нм, лежащую в диапазоне максимального бактерицидного действии. Это объясняет их высокую бактерицидную отдачу в пределах 30–40%. Бактерицидная отдача лампы оценивается в процентах, как отношение бактерицидного потока Ф_бк к электрической мощности Р_л.

По основным конструктивным особенностям ртутные разрядные лампы низкого давления разделяются на две группы – лампы с оболочкой из увиолевого стекла и лампы с оболочкой из легированного окисью титана кварцевого стекла, так называемые амальгамные лампы. Эти оболочки исключают выход озонообразующей линии 200 нм в спектре излучения, поэтому они получили название безозонных.

Увиолевые лампы обладают малой единичной мощностью в пределах 8–75 Вт, в то время как амальгамные лампы обладают большой единичной мощностью в пределах 100–1000 Вт.

Полезный срок службы при спаде бактерицидного потока на 20% от начального значения составляет для амальгамных ламп 12000 ч, а для увиолевых 8000 ч.

Обеззараживание воздуха осуществляется в процессе его непрерывной прокачки через внутренний объем модуля с помощью систем общеобменной приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением.

Модуль представляет собой автономную конструкцию блока с бактерицидными лампами, расположенными параллельно линии движения воздушного потока. При прохождении воздушного потока через бактерицидные лампы происходит его обеззараживание.

Число ламп и их мощность определяют бактерицидную производительность модуля Пр_бк, м³/ч. Под бактерицидной производительностью понимается количественная оценка результативности использования модуля как средства снижения микробной обсемененности воздушной среды (отношение объема воздушной среды ко времени облучения) при достижении заданного уровня бактерицидной эффективности J_эф, %, для СПМ.

При проектировании приточно-вытяжной вентиляции в медико-техническом задании указывается функциональное назначение помещения и класс бактериальной чистоты, объем помещения V, м³, бактерицидная эффективность J_эф, %.

Кратность воздухообмена Кр, ч^–1, определяется из таблицы в зависимости от класса чистоты помещений [6] и бактерицидной эффективности.

Если требуемая кратность воздухообмена Кр более 6 ч^–1, то модуль устанавливается в начале воздуховода перед вентилятором. Если менее, то модуль устанавливается в выходной камере воздуховода после пылеуловительных фильтров.

Внутренние конструктивные элементы модуля с бактерицидными лампами и пылеуловительные фильтры оказывают определенное сопротивление воздушному потоку. Степень гидравлического сопротивления учитывается суммарным коэффициентом местного сопротивления (µ), оценочное значение которого с учетом запаса надежности находится в пределах 1,1–1,3.

Требуемая бактерицидная производительность модуля при заданном значении бактерицидной эффективности J_эф, %, находится по формуле:

Пр_{м бк} = V Кр, м³/ч.   (4)

Необходимое значение производительности приточно-вытяжной вентиляции:

   Пр_в = Пр_{м бк} µ, м³/ч. (5)

В нашей стране ряд производителей выпускают модули с бактерицидными увиолевыми лампами с бактерицидной производительностью от 500 до 20000 м³/ч и амальгамными лампами с бактерицидной производительностью от 1000 до 35000 м³/ч. Иногда в проспектах указывается не бактерицидная эффективность, а биодоза. Связь между бактерицидной эффективностью и биодозой определяется выражением:

J_бк = (1 – exp(–σ_vH_v)) · 100, %.   (6)

Например, указана доза H_v = 167 Дж/м³, тогда J_бк = (1 – exp (–0,0179 · 167)) · 100,% = 95%.

Литература

1. Современные методы обеззараживания воздуха в помещениях // АВОК.– 2009.– № 2.
2. Вассерман А.Л., Шандала М.Г., Юзбашев В.Г. Ультрафиолетовое излучение в профилактике инфекционных заболеваний. М. : Медицина, 2003.
3. Вассерман А.Л. Проектирование и эксплуатация ультрафиолетовых бактерицидных установок. М. : Дом Света, 2009.
4. Методические указания МУ 42-51-1–93 и МУ 42-51-26–93 Методические указания. Организация и контроль производства лекарственных средств. Стерильные лекарственные средства.
5. Ультрафиолетовые технологии в современном мире. Коллективная монография под редакцией Кармазинова Ф.В. и др. Издательский Дом «Интеллект», 2012.
6. СанПиН 2.1.3.1375–03. Гигиенические требования к размещению, устройству, оборудованию и эксплуатации больниц, родильных домов и других лечебных стационаров.