在03年SARS爆发期间和结束后相当长的一段时间内，医疗机构的空调通风系统曾被指责为病毒扩散传播的主要途径之一。诚然，由于SARS主要通过空气途径传播，设置和运行管理不合理的空调通风系统的确会造成很大的隐患，关于这方面的研究成果可见参考文献[1][2][3]。但由于空调通风系统本身的污染对室内空气环境和病毒传播的影响却很少有研究，由此引起了人们关于是否要清洗通风系统的争论。
 
　　在SARS结束后，我国曾参照美国、日本等有关空调系统清洗行业标准，颁布了国标《空调通风系统清洗规范》[4]，卫生部也制定了《公共场所集中空调通风系统卫生规范》[5]， 都要求对空调通风系统进行清洗。在这样的形势下，我们做了一些相应的工作，选择5个典型的空调通风系统进行现场测试并清洗，来研究医院通风系统的污染和清 洗对室内空气环境的影响。考虑到所选样本的普遍性，这5个系统所在的场所包括医疗机构、商场、餐厅和写字楼。由于空调通风系统中污染主要集中在过滤网、空 调盘管和风管，而其中过滤网通常用户会自行清洗，周期为2周至1月。因此本论文主要研究盘管和风管，清洗操作也集中在这些部件，所用的清洗方法包括机械刷 洗、接触吸尘和高压水洗（盘管）。所用测试的采样方法均按参考文献[6]进行。表1所列为清洗前各系统的污染情况。其中系统5所在场所为某医疗机构。


表1　测试和清洗的空调通风系统的污染

通风系统

1

2

3

4

5

送风管底面积尘量

5.66

26.53

8.83

7.96

－

回风管底面积尘量

35.38

－

－

19.44

－

送风管底面含量

细菌

105

3x105

4x104

0

－

真菌

0

2x104

4x104

5x104

－

回风管底面含菌量

细菌

1.2x104

－

－

6.5x105

－

真菌

3 x103

－

－

8.5x105

－

盘管表面含菌量

细菌

5 x 106

5x106

1.4x106

1.25x108

4x104

真菌

104

2.2x105

2.6x105

2.5x106

1.6x105

过滤器表面含菌量

细菌

2.4 x105

8x106

－

－

3.4x105

真菌

2 x104

1.3x105

－

－

4x104

箱体内表面含菌量

细菌

－

9x105

－

－

－

真菌

－

3x104

－

－

－

注：积尘量单位为g/m2，含菌量单位为个/m2。


1　医院空调通风系统污染的影响

 
1.1　风管积尘对可吸入颗粒浓度的影响

在进行清洗前，我们测试了3个空调通风系统中的送风管底面的积尘量、风管中的风速以及风管送风口和室内可吸入颗粒物浓度，所得数据列于图1中。
 

 
由图1可看出，当送风管底面积尘量和送风速度增加时，送风中可吸入颗粒PM10的浓度明显上升，而PM2.5的浓度变化不大，说明风管内附着的较大颗粒灰 尘在风压作用下形成二次飞扬，这种飞扬作用随颗粒粒径的减小而减弱。由此可以推断，在医院通风系统中，对尺寸在0.015~0.45μm之间的病毒微粒， 一旦在风管中沉积，飞扬的可能性是很小的。
 
　　同时从图中也看出，风管积尘量与室内可吸入颗粒物浓度关系不大，说明是其他原因造成了室内污染颗粒物浓度的变化，风管污染的影响很小。
 
1.2　风管积尘对微生物浓度的影响 
 
　　清洗前测试了4个空调通风系统中的风管积尘、风管底面的微生物浓度以及室内微生物浓度，所得数据列于图2。 
 
 

 
如图2，送风管底面含细菌量和积尘量变化趋势一致，即送风管底面积尘量越多，底面含细菌量越高，而含真菌量变化不大。回风管的含菌浓度远高于送风管，高达1.5x106个/m2；室内浮游菌浓度与回风管内积尘量的关系一致，随回风管内积尘量的增大而增大。
 
1.3　 风管积尘对通风系统性能的影响 
 


 
图3表明系统1和系统4风管清洗后的送风量变化不很明显；系统1回风管清洗后的回风量有所增加（约增加11.3 %）。说明回风管清洗前后对通风系统性能的影响比送风管显著。

1.4　盘管积尘对通风系统性能的影响
 
　　对系统3、系统4和系统5的盘管进行清洗前后的比较，所测数据列于表2。显然清洗后的机组送风量和回风量明显增加，说明盘管积尘对通风系统性能的影响非常显著。

表2

　空调盘管清洗对运行效率的影响

机组参数

系统3

系统4

系统5

清洗前

清洗后

清洗前

清洗后

清洗前

清洗后

送风量

626

646

6984

7415

600

680

回风量

--

--

6171

7564

 

 
注：风量单位为m3/h
　　我们以系统4的空调机组为例，计算分析了空调盘管积尘对盘管阻力的影响。机组由抽取式金属网过滤段、表冷段和风机段组成。主要性能参数如表3。

表3　系统4空调机组性能参数

机组性能

风量
m3/h

盘管尺寸LxW mm

排数

肋片片距smm

肋片厚s1mm

参数

12000

1740x720

6

2.3

0.2

机组性能

铜管数
根/排

铜管管径d
mm

积尘厚度s2 mm

盘管前空气温度℃

盘管后空气温度℃

参数

18

16

0.1

28

16

　　盘管积尘后，肋片间距 减小，肋片间速度梯度增加，由牛顿粘性定律，粘性应力增加，空气阻力也相应增加。

　　根据文献[7]，盘管的空气流动阻力与空气流动雷诺数的关系为

在风量不变的前提下，计算盘管积尘前后的阻力特性参数，归纳为表4。

表4　盘管积尘前后的阻力特性参数

 

参数

积尘前

积尘后

最窄截面面积(m2)

0.6515

0.5512

最窄截面速度(m/s)

5.116

6.047

雷诺数Re

5350

6324

　　由式（1）可求出盘管积尘后和积尘前空气阻力的比值为： 


可见积尘后盘管空气阻力增加了约19%，导致空调机组的风量明显减少，难以达到所要求的室内空气环境质量。在医院等场所由于人群体质较弱，对室内热湿环境的要求也比其他场所要高，因此在医院空调通风系统的维护中应重视盘管的清洗。
 

2　医院空调通风系统的清洗与室内空气品质

 
2.1风管清洗对可吸入颗粒浓度的影响
 
图4是系统3和系统4的风管清洗前后，室内可吸入颗粒物的浓度值。

 

 
 
　　图4表明风管洗后3小时，室内较大可吸入颗粒PM10的浓度下降到一个较低的水平（系统3下降9.9%，系统4约下降4%）；较小颗粒 PM2.5的浓度略有升降（系统3下降，系统4升高）。说明大颗粒的沉降作用比较明显。从图中也看出，风管清洗过程中室内污染颗粒物浓度会明显增加，故通 常要求风管清洗后系统运行半天，方可投入使用。规范[4]也指出清洗时应隔离作业区，进行保护性覆盖，采用高效过滤真空吸尘设备，保证一定的净化换气次 数。所有这些措施对清洗时出现的可吸入颗粒物的峰值都是有必要的。
 
2.2　风管清洗对室内浮游菌浓度的影响
 
　　图5是系统3和系统4的风管清洗对室内浮游菌浓度的影响。 
 

 
从图5可看出，清洗后3小时室内浮游菌浓度降低到较低水平，下降幅度很大（系统3的浮游菌浓下降达53.9%）。清洗后30min室内浮游菌浓度就已明显下降（约30%），说明风管清洗能明显降低室内浮游菌浓度。

如前所述，风管清洗前后大颗粒的沉降作用是非常明显的，而在医院等场所，空气中的微生物大多附着在灰尘粒子上，与疾病有关的带菌粒子直径一般为4~20μm[8]，因此室内浮游菌浓度的降低与大颗粒污染物的沉降有关系。

2.3　风管清洗对风管内表面积尘的影响

风管清洗主要采用机械刷洗法和接触吸尘法。风管清洗前后的风管内表面积尘见表5。

表5　风管各部位清洗前后的积尘量（g/m2）

系统部位

清洗前

清洗后（积尘量变化率）

系统1

系统4

系统1

系统4

送风管底面

5.66

7.96

0.79(-86%)

2.24(-69%)

送风管侧面

1.48

9.30

2.54(+72%)

1.10(-88%)

送风管顶面

16.70

8.41

4.09(-76%)

1.57(-81%)

回风管底面

35.38

19.44

1.51(-96%)

－

回风管侧面

2.50

6.34

2.08((-17%)

－

回风管顶面

1.72

0.52

1.00(-42%)

－

表5表明不同的清洗方法的除尘效果有所不同。系统1采用机械刷洗的方法，对风管底面的除尘效果最好，顶面次之，侧面最差。系统4采用接触吸尘法，对风管各表面的清洗效果都较理想，清洗后的积尘量平均下降79.3%。
 
2.4风管清洗对风管内表面微生物浓度的影响
 
　　系统3和系统4的清洗采用接触吸尘法，表6是清洗前后风管表面微生物的浓度值。
 

表6　风管各部位清洗前后的表面含菌量（104个/m2）

系统

清洗前

清洗后

1

3

4

1

3

4

送风管底面

细菌

10

4

6

15

4

5

真菌

0

4

5

0

4

5

回风管底面

细菌

1.2

－

65

0.5

－

6

真菌

0.3

－

85

0.2

－

8
　　表6说明清洗前后风管内表面的微生物（细菌和真菌）含量均有所减少，尤其是系统4的效果更为显著。
 
2.5盘管清洗对盘管表面微生物浓度的影响
 
　　盘管清洗主要采用高压水枪冲洗的方法。表7是系统3、系统4和系统5的盘管清洗前后的表面微生物浓度值。
 

表7　盘管各部位清洗前后的表面含菌量（104个/m2）

系统

清洗前

清洗后

3

4

5

3

4

5

盘管翅片

细菌

140

12500

4

2

5

1

真菌

26

250

16

0

0

0

积水盘

细菌

－

605

123

－

0

10

真菌

－

0

30

－

0

2.5

由表7可看出，清洗对盘管的表面微生物去除效果非常明显，基本可消除盘管的表面微生物。与干法清洗相比，湿法清洗去除表面微生物的效果更佳。

3　小结

 
3.1　风管系统的污染只影响送风中可吸入颗粒物PM10的浓度，对送风中PM2.5以下的小颗粒影响很小，因此沉积在风管中的尺寸为0.015～0.45μm的病毒微粒，再次飞扬的可能性是很小的。

3.2　风管系统的污染与室内可吸入颗粒物浓度关系不明显，说明通风系统的污染不是造成室内污染颗粒物浓度的主要因素。

3.3　风管清洗可显著降低室内较大可吸入颗粒的浓度，同时由于大颗粒的沉降作用，室内浮游细菌和真菌的浓度也大幅降低。而小颗粒污染物的浓度在清洗前后变化不大，甚至还有升高，因此，靠清洗降低室内病毒气溶胶的浓度意义不大。

3.4　盘管和凝水盘的清洗可基本消除表面微生物污染，同时清洗前后空调系统的空气流动阻力降低，送风量和回风量均明显增加，改善了室内的热湿环境。同时提高了系统效率，在节能方面的意义重大。

4　结论

 
　　根据本文的研究结果，通风空调系统的清洗对于降低室内大颗粒污染物和浮游细菌、真菌的浓度，改善室内空气品质有积极的意义，但如果想靠清洗 来减少病毒气溶胶的传播，实际的收效并不大，或者说仅能产生一定的心理安慰作用。正如WHO所指出的，保持空调箱干燥清洁是一个好的做法，但不能起到有效 防范SARS的作用。

根据微生物学的研究结果，病毒的生长和繁殖方式不同于细菌和真菌，它们必须在活细胞内才能存活，大部分游离的病毒均对热敏感，包括 SARS在内的病毒，在外界环境下通常仅能存活数小时至数日。因此WHO认为，为防止SARS而对于空调系统各部件的每周清洗是没有必要的而且是浪费的； 使用紫外线灯是没有必要的，可能会不可靠，甚至会比较危险，不作推荐。

对于医疗机构来说，采用合理的气流组织，提高回风过滤性能，对空调通风系统进行有效的运行维护管理才是防止SARS传播的最有效方式。本文的研究旨在为医院通风系统的维护提供经验，对降低医院的运行维护费用提供参考。
 

参考文献：

 
1.沈晋明，邓伟鹏，正确认识空调系统防范非典型肺炎；暖通空调 2003年第3期
 
2.沈晋明，后非典时期的空调器发展；上海2003中日建筑环境设备高级论坛 2003.11
 
3.沈晋明，邓伟鹏，唐喜庆，SARS疫情期间医院空调系统防范SARS传播与感染的对策；建筑科学 2004年第二期
 
4.空调通风系统清洗规范，GB19210-2003；中华人民共和国国家标准 2003.6
 
5.公共场所集中空调通风系统卫生规范，卫生部 2003.8
 
6.消毒技术规范（第四版），卫生部 2002
 
7.康海军、李斌等，平直翅片管换热器传热与阻力特性的实验研究；西安交通大学，1994
 
8.现代空气微生物学，于玺华；人民军医出版社，北京 2001