新冠期间 辐射空调在办公楼运行中 防止交叉感染的思考

发布时间:2020年02月11日

01引言

新型冠状病毒疫情给2020年的春节抹上了一层厚重的阴影,此次疫情的来势之猛烈让人始料未及。近日正值节后返工返岗高峰,国家和地区相继发布了,关于在新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控中,对于空调系统的运行管理和使用的相关要求。

就在前几日,中国建筑学会发布公告,批准《办公建筑应对“新型冠状病毒”运行管理应急措施指南》为中国建筑学会标准,对各地在“新型冠状病毒”疫情防控期间办公建筑运行管理和应急处置采取的措施进行了指导;同时上海市疾病预防控制中心也发布了《上海市新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控集中空调通风系统使用要求》,为各企事业单位空调系统清洗消毒及使用提供了操作原则和标准。作为辐射空调系统行业的从业者,该《指南》和《要求》也引发了作者对于辐射空调系统在办公楼宇中防止交叉感染能力的一些思考。

02新冠病毒在办公楼宇中的控制方式

根据中国疾病预防控制中心官网发布的新型冠状病毒感染的肺炎疫情分布情况,截止2020年2月9日,全国确诊感染病例共34598例,疑似病例共27657例,死亡723例,目前情况虽然平稳可控,但是抗疫形势依旧严峻。

图1 新型冠状病毒感染的肺炎疫情分布情况

中国疾病预防控制中心编写的 《新型冠状病毒感染的肺炎公众防护指南》一文中介绍,新型冠状病毒感染的肺炎的传播途径主要有以下三种:直接传播、气溶胶传播和接触传播。

图2 新型冠状病毒的传播方式

什么是气溶胶传播?

气溶胶是人日常说话、大笑、唱歌等过程中排出的液滴,呼吸、咳嗽、打喷嚏和大小均会产生液滴。其粒径一般0.1毫米及以下,呼出人体后很快(1秒甚至几十毫秒内)蒸发,形成飞沫核(粒径几微米),且飞沫核长期悬浮在空气中并随空气迁移,其传播距离可达数百米甚至更远,增加了无接触传播的风险。

新型冠状病毒能否通过气溶胶传播尚待进一步确认,但在既往的传染病发生期发生过中央空调导致传染病传播的例子,如在美国费城发生的空调传播“军团菌”引发20例退伍军人死亡事件,无疑,其威胁是绝对存在的。显而易见,控制办公场所的空气流通,采用极少回风甚至全新风的方式,是防止交叉感染的最有效的方式。

图3 新型冠状病毒的传播方式示意

03传统空调预防办公楼交叉感染的困难

为了方便区别,姑且将温湿度耦合控制的空调称为“传统空调”。

办公楼宇所使用的传统空调主要有两类

第一类,是末端设备采用风机盘管或者多联机室内机的“冷热末端+新风”系统,这些空调都是温湿度耦合控制的空调:末端设备负责对室内空气进行处理,维持室内适宜温度,而整个室内空间的新风经过集中处理后统一提供。

图4 “冷热末端+新风”的末端设备

以风机盘管为例,当一个风机盘管负担多个房间时或者某些建筑的局部空间时,该风机盘管将无法使用或需通过改造使其只为某一个主要房间服务;同时一旦建筑内发现“疑似病例”时,为了防止交叉感染,所有室内的对流型冷热末端设备(风机盘管、室内机等)均宜停止运行,空调系统将失能。

图5 多联机系统原理示意图

《指南》中还指出该类空调应

1“设置了可开启外窗的空调房间,使用过程中宜保持一定的外窗开度;对于因节能等原因设置了外窗与空调系统窗磁联动控制方式的建筑,建议在解除疫情之前,先关闭这一控制方式”

2“除非特殊原因,建议在使用过程中,其房间门保持一定的开度(或者在房间门上设置一定面积的百叶),使得空调房间能够与走道相通。“

3”楼层集中排风系统的总排风量不小于该楼层的新风设计总送风量的70%,如果不满足,宜对排风系统进行适当的改造)可采取更换排风机等措施。“

以上种种措施无非都围绕着提供充足的新风和保证排风,因此相对应的:冷热末端的负荷大大增加,末端将制造相当大的噪音和风量,影响办公环境,所对应的能源消耗也也会大大增加。

第二类是全空气空调系统

该系统类似于新风系统,是采用空调箱集中处理空气,然后送到空调区域。而区别于新风系统的就是它需要收集回风进行循环,以达到节能的目的,如果空调空间某个区域存在含有病毒气溶胶时,就会被回风收集回来送到该空调箱负责的所有区域,造成交叉污染。

《指南》给出的建议如下:

1、单风机系统:确保新风阀全开,并关小(或关闭)回风阀;

2、双风机系统或者设有机械排风的单风机系统:在关小(或关闭)回风阀的同时开大(或全开)新风阀和排风阀;

3、夏热冬暖地区,节后上班至供冷系统开始运行之前,可完全关闭回风阀、全新风运行;有条件时,应同时开启外窗。

我们知道,一旦回风阀关小或关闭,空调主机将要处理大量的室外冷空气,主机可能完全无法处理到指定温度便向室内送风,室内温度将无法控制;同样的,处理冷空气能源消耗十分巨大。

图6 全空气系统原理示意图

04辐射空调在防止交叉感染中的优势

什么是辐射空调?

简单来说辐射空调主要由辐射末端(吊顶辐射板)加新风系统组成,辐射末端负责冷热负荷,新风系统负责室内新风以及一部分的潜热负荷。

图7 辐射空调系统示意图

其实辐射空调系统并不是什么“新鲜玩意儿”,早在上个世纪90年代就在欧洲一些发达国家的的民用建筑中得到具体应用。到目前为止,辐射空调系统在欧洲已广泛应用于商场、超市、银行、办公楼宇等场所,特别在德国和瑞士。目前在北京大兴国际机场的安检及行李区域四层共15000平米全部采用辐射空调系统。

图8 辐射空调系统室内实景

辐射空调较传统空调最大的优势在于

*传统空调

如果要想实现温、湿度的同步控制,一般需要对新风再热,导致能耗增加,唯一的解决途径就是牺牲温湿度中的一项,这样就相当于牺牲了室内的热舒适性。

*辐射空调

可以实现温湿度分开控制,且辐射供冷在室内形成的温度梯度很小,风速极小,达到良好的室内热舒适性。

图9 温湿度独立控制的辐射空调系统

由于摆脱了需要由再热新风以提供负荷的桎梏,因此无论是室内温度还是湿度都可以精准控制。

因此在疫情期间,现有辐射空调系统完全可以正常使用,即:关闭回风,采用全新风加开窗通风的方式以防止交叉感染;在满足室内新风充裕的同时,由辐射末端提供热负荷,维持室内温度保持在适宜状态;同时避免了强烈噪音和吹风感的问题,维持办公环境舒适依旧;辐射直接作用于人体表面,不需要加热室内空气,故能耗也较低。

图10 全新风模式示意

05结语

综上所述,无论是从便捷性和安全性的角度,辐射空调在办公楼防止交叉感染中,较之传统空调,优势更加突出。

同时辐射空调也由于其良好的舒适性、优良的室内空气品质以及较低的后期管理费用,受到越来越多业主的青睐。

美国能源部已将辐射空调列为美国当今和未来在经济上最有优势的15项暖通空调节能技术之一。

相信在不久的将来,辐射供暖供冷技术在中国也能迈入新时代,惠及更多的国人,为国人营造更舒适更健康的室内环境。

 

在最后

希望中国能早日战胜新冠病毒疫情

众志成城,共抗疫情

武汉加油,中国加油