Germicรญdne ลพiarenie

Ako znรญลพiลฅ riziko ลกรญrenia COVID-19 v budovรกch

Partneri sekcie:

Germicรญdne ลพiarenie je veฤพmi vhodnรฝ prostriedok na zabezpeฤenie zdravotnej bezpeฤnosti a zรกroveลˆ efektรญvnosti spotreby energie.

Vรฝznamnรฉ odbornรฉ zdruลพenia v oblasti systรฉmov vykurovania, vetrania, klimatizรกcie a chladenia (ASHRAE a REHVA) vydali eลกte v prvรฝch mesiacoch pandรฉmie odporรบฤania, ako prevรกdzkovaลฅ systรฉmy HVAC. O usmernenรญ REHVA ku COVID-19 [4] informoval aj ฤasopis TZB HAUSTECHNIK v ฤรญsle 2/2020.

Dokument ASHRAE [2] je vรฝrazne podrobnejลกรญ a hlavne, ASHRAE vydalo celรฝ rad odporรบฤanรญ pre prevรกdzku existujรบcich systรฉmov, ktorรฉ sรบ voฤพne prรญstupnรฉ [3]. Obidve svetovo uznรกvanรฉ odbornรฉ zdruลพenia (ASHRAE aj REHVA) zhodne konลกtatujรบ, ลพe vetranie a filtrรกcia vzduchu, ktorรฉ poskytujรบ systรฉmy HVAC, mรดลพu znรญลพiลฅ koncentrรกciu SARS-CoV-2 vo vnรบtornom vzduchu a tรฝm aj obmedziลฅ ลกรญrenie infekcie. Obzvlรกลกลฅ ASHRAE upozorลˆuje, ลพe neupravovanรฉ vnรบtornรฉ podmienky mรดลพu spรดsobiลฅ ฤพuฤom tepelnรฝ stres, ktorรฝ mรดลพe priamo ohroziลฅ ich zdravie a aj ich odolnosลฅ proti infekcii (str. 3 v [2]).

Zdrojom vรญrusu sรบ ฤพudia. Jeho koncentrรกcia vo vonkajลกom prostredรญ je nevรฝznamnรก (mรดลพe sa vyskytnรบลฅ len vย blรญzkosti ฤพudรญ), preto sa treba sรบstrediลฅ na vnรบtornรฉ prostredie. Odporรบฤania autorรญt odbornej komunity zย poฤiatku pandรฉmie sa zhodovali vย tom, ลพe je potrebnรฉ:
i. uprednostniลฅ aย zintenzรญvniลฅ prirodzenรฉ vetranie,
ii. zvรฝลกiลฅ intenzitu nรบtenรฉho vetrania vย prevรกdzkovom ฤase budovy aย nevypรญnaลฅ ho mimo prevรกdzkovรฉho ฤasu, ale len znรญลพiลฅ jeho intenzitu,
iii. odstaviลฅ cirkulรกciu vzduchu,
iv. vypnรบลฅ aj rekuperรกciu tepla/chladu zย odvรกdzanรฉho vzduchu, ak to svojimi vรฝkonmi zvlรกdnu systรฉmy HVAC,
v. udrลพiavaลฅ systรฉmy HVAC ฤistรฉ aย funkฤnรฉ.

Vychรกdzalo sa vลกak z toho, ลพe vrchol pandรฉmie odznie v โ€ženergeticky menej nรกroฤnom obdobรญ rokaโ€œ, ฤo sa ukรกzalo ako nereรกlne. Odstavenie rekuperรกcie tepla, resp. cirkulรกcie vzduchu je spojenรฉ sย vรฝraznรฝm zvรฝลกenรญm spotreby energie na prevรกdzku budov aย pri niektorรฝch novรฝch budovรกch mรดลพe spรดsobiลฅ vรกลพne problรฉmy pri dodrลพiavanรญ poลพadovanรฝch parametrov vo vnรบtornom prostredรญ (nedostatoฤnรฝ vykurovacรญ alebo chladiaci vรฝkon). Toto opatrenie ide teda proti snahรกm oย zniลพovanie spotreby energie, emisiรญ sklenรญkovรฝch plynov aย zneฤisลฅujรบcich lรกtok aย proti snahรกm oย ochranu ลพivotnรฉho prostredia.

Je vhodnรฉ si uvedomiลฅ, ลพe kaลพdรฝch 1 000 m3 privรกdzanรฉho vonkajลกieho vzduchu si naprรญklad v Bratislave vyลพaduje v zimnom obdobรญ 14,50 kWh (nรกvrhovรฉ podmienky zariadenรญ HVAC โ€“ vonkajลกia teplota -11 ยฐC, vnรบtornรก 20 ยฐC) aย vย letnom obdobรญ 3,20 kWh (vonkajลกia teplota 32 ยฐC, vnรบtornรก 26 ยฐC) tepla len na รบpravu jeho teploty na vnรบtornรบ vรฝpoฤtovรบ teplotu.

Pre poลพadovanรฉ teploty vzduchu na prรญvodnรฝch vรฝustkรกch je potreba tepla eลกte vyลกลกia. Pri celkovom vzduchovom vรฝkone 100 000 m3/h to pri odstavenรญ rekuperรกcie aย cirkulรกcie aย pri kontinuรกlnom vetranรญ (znรญลพenie mimo prevรกdzkovรฝch hodรญn budovy na 50 % vetracieho vรฝkonu) predstavuje odhadom zvรฝลกenie potreby tepla vย zime oย 1 858 MWh aย vย lete oย 77 MWh.

Pri veฤพkรฝch komplexoch budov mรดลพe tรกto zvรฝลกenรก potreba tepla aย teda aj energie predstavovaลฅ vรฝznamnรบ poloลพku vย prevรกdzkovรฝch nรกkladoch.
ASHRAE uvรกdza [2] takรฉto efektรญvne stratรฉgie na znรญลพenie rizika infekcie vรญrusom SARS-CoV-2 vย budovรกch:
a. vetranie, ktorรฉ riedi koncentrรกciu vรญrusu aย odvรกdza kontaminovanรฝ vzduch do exteriรฉru,
b. vhodnรก tlakovรก diferencia medzi priestormi, aby sa zabrรกnilo prenosu kontaminรกcie,
c. optimalizรกcia prรญvodu ฤerstvรฉho vzduchu (personalizovanรฉ vetranie),
d. mechanickรก filtrรกcia,
e. ultrafialovรฉ germicรญdne ลพiarenie.

Vลกetky prevรกdzkovรฉ opatrenia sa vลกak doteraz zameriavali na prvotnรฉ odporรบฤania zo zaฤiatku pandรฉmie (body iย aลพ iv vyลกลกie) aย opomรญnali vyuลพitie germicรญdneho ลพiarenia (bod e).

Vyuลพitie germicรญdneho UV ลพiarenia

Kowalski [5] uvรกdza, ลพe prvรฉ systรฉmy vyuลพitia germicรญdneho ลพiarenia na dezinfekciu vzduchu sa objavili eลกte vย roku 1930. Vย sรบฤasnosti sa germicรญdne ลพiarenie vyuลพรญva na dezinfekciu vzduchu predovลกetkรฝm vย zdravotnรญckych zariadeniach, prรญpadne vย รบtulkoch aย vo vรคzniciach [5], vย obฤianskych stavbรกch vลกak nie je beลพnรฉ. Rozsah vyuลพitia germicรญdneho ลพiarenia na Slovensku nie je znรกmy.

Pre dezinfekciu vzduchu pritom existuje niekoฤพko spรดsobov vyuลพitia germicรญdneho UV ลพiarenia:
a) ลพiariฤe vย  hornej tretine miestnosti,
b) ลพiariฤe nasmerovanรฉ na vรฝmennรญky tepla, prรญpadne inรฉ povrchy vo vzduchotechnickรฝch jednotkรกch/rozvodoch,
c) ลพiariฤe vย prรบde vzduchu vo vzduchotechnickรฝch jednotkรกch,
d) prenosnรฉ cirkulaฤnรฉ dezinfekฤnรฉ jednotky.

Do priestorov infekฤnรฝch ambulanciรญ, izieb aย operaฤnรฝch sรกl sรบ vhodnรฉ spรดsoby uvedenรฉ pod pรญsmenom a) aย prรญpadne d). Prenosnรฉ cirkulaฤnรฉ dezinfekฤnรฉ jednotky sรบ zariadenia, ktorรฉ cirkulujรบ vzduch vย miestnosti cez HEPA filter aย komoru sย germicรญdnym ลพiariฤom. ลฝiarenie zย germicรญdneho ลพiariฤa zostรกva vย komore jednotky.
Vย prรญpade centrรกlnych vzduchotechnickรฝch jednotiek sรบ vhodnรฉ rieลกenia uvedenรฉ vย bodoch b) aย c), priฤom tie vย bode b) slรบลพia skรดr na dezinfekciu povrchov vรฝmennรญkov vykurovania aย chladenia, no nie sรบ dostatoฤne efektรญvne na dezinfekciu dopravovanรฉho vzduchu.

Najmรค na vรฝmennรญkoch chladenia dochรกdza ku kondenzรกcii vodnej pary, ฤรญm sa vytvรกrajรบ podmienky na kultivรกciu patogรฉnov. Nemusรญ รญsลฅ pritom len oย baktรฉrie aย vรญrusy, mรดลพu to byลฅ aj rรดzne druhy rias aย plesnรญ.

Celรฉ spektrum UV ลพiarenia sa delรญ na pรกsma [9]:
โ€ข UV-Aย (315 aลพ 400 nm),
โ€ข UV-B (280 aลพ 315 nm),
โ€ข UV-C (100 aลพ 280 nm), priฤom od 100 do 200 nm ide oย vรกkuovรฉ UV.

Vฤaka tomu, ลพe patogรฉny (ich DNA, prรญpadne RNA aย proteรญny, priฤom medzi najcitlivejลกie patogรฉny patria prรกve vรญrusy) dobre absorbujรบ UV-C ลพiarenie, ktorรฉ pri dostatoฤnej dรกvke narรบลกa vรคzby komponentov DNA, resp. RNA, ฤรญm spรดsobuje ich inaktivรกciu, dรก sa toto ลพiarenie vyuลพiลฅ na dezinfekciu vzduchu, vody aย povrchov.

Vย sรบฤasnosti sa najฤastejลกie vyuลพรญva na dezinfekciu povrchov (nรกradia aย pomรดcok vย zdravotnรญctve) aย vody.
Podฤพa odbornรฝch zdrojov (napr. [5] aย [8]) je najรบฤinnejลกie ลพiarenie sย vlnovou dฤบลพkou 265 nm. ลฝiarivkovรฉ UV-C ลพiariฤe majรบ maximum ลพiarivรฉho toku pri vlnovej dฤบลพke 253,7 nm.

Vedฤพajลกรญm produktom UV-C ลพiarenia sย vlnovou dฤบลพkou 185 nm je vลกak ozรณn, ktorรฝ je silnรฝm oxidantom aย nie je ลพiaduce, aby sa hromadil vย priestoroch, kde sa pohybujรบ ฤพudia, pretoลพe jeho vyลกลกie koncentrรกcie sรบ zdravotne zรกvadnรฉ. Preto sa na germicรญdne ลพiarivky na dezinfekciu vzduchu vyuลพรญva sklo, ktorรฉ pohlcuje ลพiarenie sย touto vlnovou dฤบลพkou.

UV-C ลพiarenie je nebezpeฤnรฉ aj pre zrak aย pokoลพku ฤพudรญ. Navyลกe spรดsobuje zrรฝchlenie degradรกcie niektorรฝch materiรกlov (napr. filtre, tesnenia aย pod.), preto je potrebnรฉ zabrรกniลฅ priamej expozรญcii ฤพudรญ aย citlivรฝch materiรกlov.

Patogรฉny

Aj keฤ sa vย sรบฤasnosti venuje najvรคฤลกia pozornosลฅ vรญrusu SARS-CoV-2, existuje celรฝ rad ฤalลกรญch patogรฉnov (vรญrusy, baktรฉrie, plesne aย pod.) schopnรฝch ลกรญriลฅ sa vzduchom. Kaลพdoroฤne vznikajรบ naprรญklad sezรณnne epidรฉmie chrรญpky, ktorรฉ okrem prรกceneschopnosti spรดsobujรบ aj obete na ลพivotoch. Vลกetky tieto patogรฉny sรบ citlivรฉ na UV-C ลพiarenie.

Do akej miery je patogรฉn citlivรฝ na UV-C ลพiarenie, vyjadruje konลกtanta miery inaktivรกcie (inactivation rate constant) kย (m2/J). Tรกto konลกtanta zรกvisรญ od druhu patogรฉnu aย prostredia, vย ktorom sa nachรกdza (mรก rรดzne hodnoty pri vzduchu, povrchoch aย vode). Hodnoty niektorรฝch vybranรฝch patogรฉnov vo vzduchu sรบ uvedenรฉ vย tab. 1.

Tab. 1 Konลกtanta miery inaktivรกcie pri vybranรฝch druhoch patogรฉnov vo vzduchu [6][7]
Tab. 1 Konลกtanta miery inaktivรกcie
pri vybranรฝch druhoch patogรฉnov
vo vzduchu [6][7] |
Za predpokladu modelu jednostupลˆovรฉho zรกniku patogรฉnov vyjadruje mieru ich preลพitia po oลพiarenรญ vzorec Sย = e-k.DUV (โ€“)
kde
DUV je dรกvka oลพiarenia (J/m2).
Doplnkom kย miere preลพitia Sย je miera inaktivรกcie patogรฉnu
ฮท = 1โ€“ S

Teรณria inaktivรกcie patogรฉnov poznรก aj komplikovanejลกie modely (napr. [6]), pre zรกkladnรบ informรกciu vลกak postaฤuje tento model.

Pouลพijรบc hodnotu kย zย tab. 1 pri SARS-CoV-2 vychรกdza, ลพe pri dรกvke oลพiarenia 27 J/m2 preลพije 10 %
vรญrusov aย 90 % je inaktivovanรฝch. Na inaktivรกciu 90 % Influenzy Aย (chrรญpky) staฤรญ dรกvka 19,40 J/m2 aย Legionelly pneumophily dรกvka 5,16

J/m2. Je zrejmรฉ, ลพe vย prostredรญ, ktorรฉ inaktivuje SARS-CoV-2, sa inaktivujรบ aj ฤalลกie patogรฉny.
Dรกvka oลพiarenia je vรฝsledkom ฤasu t (s) pohybu patogรฉnu v radiaฤnom poli a intenzity radiรกcie I (W/m2). Platรญ, ลพe DUV = Iย . t (J/m2)

ฤŒas t pritom zรกvisรญ od rรฝchlosti prรบdenia vzduchu aย dฤบลพky drรกhy patogรฉnu vย radiaฤnom poli. Preto je potrebnรฉ pri nรกvrhu dezinfekcie vzduchu zabezpeฤiลฅ dostatoฤne dlhรฝ ฤas, resp. dlhรบ drรกhu unรกลกanรฉho patogรฉnu vย radiaฤnom poli. ฤŒรญm je rรฝchlejลกรญ jeho pohyb, tรฝm musรญ byลฅ drรกha dlhลกia, prรญpadne intenzita ลพiarenia vyลกลกia.
Pri nรกvrhu dezinfekcie vzduchu UV-C ลพiarenรญm treba poznaลฅ radiaฤnรฉ pole, resp. priestor, ktorรฝ vygenerujรบ germicรญdne zdroje aย ktorรฝ charakterizuje intenzita radiรกcie Iย (W/m2)vย kaลพdom jeho bode aย ฤalej rรฝchlosลฅ prรบdenia vzduchu vย (m/s) aย drรกhu patogรฉnu (m).

Obr. 1 Prรญklad usporiadania trubรญc vo vzduchotechnickom potrubรญ
Obr. 1 Prรญklad usporiadania trubรญc vo vzduchotechnickom potrubรญ |

ลฝiarivkovรก UV-C technolรณgia pre VZT

Na aplikรกcie vo vzduchotechnickรฝch jednotkรกch boli vyvinutรฉ UV-C ลพiarivky sย vyลกลกou รบฤinnosลฅou, ale hlavne sย technickรฝmi parametrami prispรดsobenรฝmi prevรกdzkovรฝm podmienkam HVAC.
UV-C ลพiarenie pritom predstavuje veฤพmi รบฤinnรฝ aย nรกkladovo veฤพmi efektรญvny spรดsob dezinfekcie vzduchu aย vzduchotechnickรฝch potrubรญ alebo filtrov, ale iba vtedy, ak nรกklady na servis aย obnovu UV-C systรฉmu neprevรฝลกia plรกnovanรฉ รบspory.

UV-C ลพiarivky pre HVAC/VZT boli ลกpeciรกlne vyrobenรฉ a upravenรฉ. Rozdeฤพujeme ich podฤพa druhov pรคtรญc (2-pรณlovรฉ alebo 4-pรณlovรฉ), dฤบลพky (od 100 do 1 495 mm) a podฤพa ลกpecifikรกcie skla (bez ozรณnu alebo s produkciou ozรณnu) a ลกtruktรบry skla (trubice) pre suchรฉ oblasti s jednou stenou, pre ponornรฉ ลพiariฤe s dvoma stenami alebo z kremennรฉho termoskla s dvoma stenami.

Kaลพdรบ z tรฝchto ลพiariviek charakterizujรบ vlastnรก krivka รบฤinnosti, pomeru teplota/vรฝkon a ลกpecifikรกcia krytia IP. Vลกetky ลพiarivkovรฉ systรฉmy sรบ navrhovanรฉ minimรกlne na 9 000 hodรญn prevรกdzkyย  (< 90 % pรดvodnej รบฤinnosti), ale vย mnohรฝch aplikรกciรกch mรดลพu byลฅ vย prevรกdzke aj nepretrลพite dva roky.

UV-C systรฉm vo VZT je spravidla vย prevรกdzke takmer po celรฝ rok aย jeho ลพivotnosลฅ sa projektuje na 100 000 prevรกdzkovรฝch hodรญn. ลฝiarivky sรบ spotrebnรฝ materiรกl, optimรกlny cyklus ich vรฝmeny je stanovenรฝ na zรกklade ich efektรญvnej ลพivotnosti od 9 000 do 25 000 prevรกdzkovรฝch hodรญn, priฤom รบฤinnosลฅ vย oblasti UV-C spektra nesmie klesnรบลฅ pod 90 %.

Na รบฤinnosลฅ systรฉmu vplรฝvajรบ okrem klesajรบcej รบฤinnosti samotnej TUV ลพiarivky aj teplota vzduchu, zneฤistenie prachom ฤi degradรกcia reflexnรฝch povrchov vo vzduchotechnickom potrubรญ. Aj pri pravidelnej รบdrลพbe aย ฤistenรญ je nevyhnutnรฉ poฤรญtaลฅ so znรญลพenรญm รบฤinnosti systรฉmu vย rรกmci servisnรฝch cyklov vย rozmedzรญ od 10 do 35 % podฤพa toho, ako je systรฉm postavenรฝ aย prevรกdzkovanรฝ.

Ak potrebujeme disponibilnรฝ vรฝkon 8 ร— 30 W vย UV-C vย ฤasti spektra 254 nm aย zohฤพadnรญme faktory zniลพujรบce รบฤinnosลฅ vย rรกmci jednรฉho cyklu vรฝmeny ลพiariviek do 38 %, pouลพijeme ลกtandardnรฝ TUV ลพiarivkovรฝ systรฉm 8 ร— TUV 64T5 HO 4P SE UNP/32 (obr. 2) bez produkcie ozรณnu, sย pรคticami 4pin single ended sย prรญkonom 145 W, sย vรฝkonom vย UV-C po 100 h prevรกdzky 8 ร— 45 W aย sย regulovateฤพnรฝm predradnรญkom podฤพa systรฉmu CRO (Constant Radiation Output).

Obr. 2 TUV zdroj 64T5 HO 4P SE UNP/32 145W
Obr. 2 TUV zdroj 64T5 HO 4P SE UNP/32 145W |

Metรณdou CRO sa dosahuje rovnakรฝ radiaฤnรฝ vรฝkon vย oblasti UV-C zย jednรฉho zdroja pomocou regulovateฤพnรฉho vysokofrekvenฤnรฉho predradnรญka. Kaลพdรฝ predradnรญk moลพno pritom nastaviลฅ na ลพivotnรฝ cyklus TUV ลพiarivky podฤพa jej predpรญsanej efektรญvnej ลพivotnosti alebo cyklov zapรญnania. Naprรญklad 1 000 ลกtartov ลพiarivky spรดsobรญ jej skrรกtenie ลพivotnosti na 10 %.

Predradnรญk poฤรญta poฤet prevรกdzkovรฝch hodรญn aย podฤพa prednastavenej krivky vรฝkonu urฤuje prรญkon ลพiarivky na zaฤiatku aย na konci jej ลพivotnosti tak, aby bol UV-C vรฝkon konลกtantnรฝ. Sรบฤasne, ak sa pouลพije ลพiarivka sย amalgรกmovou technolรณgiu, sme schopnรญ regulovaลฅ jej pracovnรฝ vรฝkon poฤas prevรกdzkovรฉho ฤasu 9 000 hodรญn vย rozsahu od 40 do 100 % jej nominรกlneho vรฝkonu. Takรฝmto spรดsobom sa dosiahne predฤบลพenie efektรญvnej ลพivotnosti asi oย 15 % aย konลกtantnรฝ vรฝkon vย UV-C oblasti pri vรฝbornej energetickej efektรญvnosti systรฉmu ako celku. Vย praxi hovorรญme oย stovkรกch uลกetrenรฝch kWh na spotrebe elektrickej energie systรฉmom CRO.

Dlhรก ลพivotnosลฅ ลพiariviek je kฤพรบฤovรฝm faktorom pri ekonomickej nรกvratnosti UV-C systรฉmu.
Pri HVAC sa pouลพรญvajรบ ลพiarivky s amalgรกmovou technolรณgiu stabilizรกcie vรฝkonu v zรกvislosti od teploty a prevรกdzkovej ลพivotnosti. Hlavnรฝm cieฤพom je, aby bol vรฝkon v UV-C oblasti okolo 90 % pri 9 000 hodinรกch prevรกdzky a teplote prostredia 25 ยฐC.

Ak by sa pouลพili ลกtandardnรฉ ลพiarivky T8, รบฤinnosลฅ v UV-C oblasti spektra by klesla pod 70 % a znรญลพenie vรฝkonu v oblasti UV-C by bolo veฤพmi veฤพkรฉ. Na ilustrรกciu โ€“ ak by sa ลพiarivka prevรกdzkovala v okolitom prostredรญ s teplotou vzduchu 8 ยฐC aย sย prietokom vzduchu 1 m/s, jej รบฤinnosลฅ by vย UV-C oblasti bola asi 35 %. Tlak vo vรฝboji ortuลฅovรฝch pรกr veฤพmi zรกvisรญ od rรฝchlosti ochladzovania vรฝboja aย kondenzรกcie ortuลฅovรฝch pรกr na chladnรฝch miestach ลพiarivky.

Kaลพdรฉ vzduchotechnickรฉ zariadenie, aj vย rรกmci jednej budovy, mรก inรฉ prevรกdzkovรฉ reลพimy, vรฝkony aย รบฤel. Podฤพa prostredรญ aย prevรกdzkovรฝch podmienok sa UV-C systรฉm projektuje aย prispรดsobuje, napr. VZT do wellness, spoloฤnรฝch priestorov, kuchyne, reลกtaurรกcie, fajฤiarne, izieb aย garรกลพรญ aย pod.

Zรกkladnรฝm parametrom pri nรกvrhu je รบฤinnรก dรกvka vย oblasti UV-C spektra, vลกetky ostatnรฉ technickรฉ parametre je potrebnรฉ dimenzovaลฅ variabilne. Pri HVAC aplikรกcii nie je moลพnรฉ pouลพรญvaลฅ klasickรฉ ลพiarivkovรฉ trubice T8, aj keฤ ich รบฤinnosลฅ je veฤพmi dobrรก. Vyลพadujรบ sa ลพiarivky sย menลกรญmi rozmermi aย sย vyลกลกรญm mernรฝm vรฝkonom na cm2 plochy telesa ลพiarivky, aby bolo moลพnรฉ minimalizovaลฅ odpor prรบdenia vzduchu aย sรบฤasne mechanickรฉ vplyvy na samotnรฉ ลพiarivky.

Vo VZT potrubรญ vznikajรบ rรดzne vibrรกcie spรดsobenรฉ ventilรกtormi aย prรบdiacim vzduchom, ฤalej tu nastรกvajรบ rรฝchla zmena teplรดt od 4 po 35 ยฐC, kondenzรกcia pรกr, vyskytujรบ sa tu prach aย plesne. Pre ลพiarivkovรบ technolรณgiu je to nรกroฤnรฉ prostredie. Podobnรฉ by to bolo, ak by sme ลพiarivky nechali vystavenรฉ vplyvu vonkajลกieho prostredia.

Kaลพdรก ลพiarivka ลกtartuje pri vysokom napรคtรญ od 1 do 4,4 kV, ฤo pri vysokej vlhkosti alebo nรกhlej kondenzรกcii vo VZT spรดsobuje poruลกenie izolรกcie pรคtรญc โ€“ elektrickรฉ prierazy potom poลกkodzujรบ celรฝ UV-C systรฉm vrรกtane predradnรญkov. Takto spรดsobenรฉ elektrickรฉ skraty ฤasto vyradia celรฝ systรฉm VZT z prevรกdzky. Aj pre tieto rizikovรฉ situรกcie sa systรฉmy projektujรบ v krytรญ IP 55 alebo aลพ IP 68 (wellness ฤi reลกtauraฤnรฉ priestory, obr. 3). Krytie zabezpeฤuje ochrannรก trubica vyrobenรก z kremennรฉho skla, uzatvorenรก z jednej strany.

Obr. 3 TUV zdroj 64T5 HO 4P SE UNP/32 145W
Obr. 3 TUV zdroj 64T5 HO 4P SE UNP/32 145W |

Tรกto mechanickรก ochrana ลพiarivky predstavuje sรบฤasne aj tepelnรบ izolรกciu vรฝboja v ลพiarivke. Aby bola รบฤinnosลฅ ฤo najvyลกลกia, je pre kaลพdรบ ลพiarivku predpรญsanรฝ rozsah prevรกdzkovรฝch teplรดt. V oblasti VZT sa povrchovรก teplota ลพiarivky pohybuje v rozsahu od 25 do 40 ยฐC (obr. 4).

Obrรกzok 1 - รšฤinnosลฅ TUV ลพiariviek v zรกvislosti od okolitej Obr. 4 รšฤinnosลฅ TUV ลพiariviek v zรกvislosti od
Obrรกzok 1 – รšฤinnosลฅ TUV ลพiariviek v zรกvislosti od okolitej Obr. 4 รšฤinnosลฅ TUV ลพiariviek v zรกvislosti od |

Vย prรญpade, ลพe sa pouลพije termรกlne kremennรฉ sklo sย vysokรฝm prestupom UV-C, je aj pri obtekanรญ vzduchom sย teplotou 8 ยฐC teplota prostredia ลพiarivky stabilizovanรก. Pre optimรกlny chod ลพiarivky je dรดleลพitรฉ, aby vย prรญpade, ลพe vzduch prestane prรบdiลฅ (naprรญklad pri vypnutรญ VZT), bola aj UV-C sรบstava vypnutรก, alebo sa znรญลพil jej vรฝkon stmievanรญm predradnรญkov na moลพnรฉ minimum.

Jadrom UV-C systรฉmu vย HVAC sรบ stรกle ลพiarivkovรฉ zdroje UV-C, ktorรฉ poskytujรบ optimรกlny vรฝkon za dobrรบ cenu. Pri nรกvrhu UV-C ลพiarivkovรฉho systรฉmu je potrebnรฉ poznaลฅ prevรกdzkovรฉ parametre vzduchotechnickej sรบstavy aย stroja. Najlepลกie je, ak existujรบ merania alebo diagnostickรฉ dรกta oย prevรกdzke poฤas leta a/alebo zimy. Podฤพa hraniฤnรฝch podmienok sa dรก naprojektovaลฅ efektรญvny aย รบฤinnรฝ UV-C systรฉm za dobrรบ cenu aย sย nรญzkymi nรกkladmi na prevรกdzku. Ak bol urobenรฝ dobrรฝ projekt, ktorรฝ sa aj sprรกvne zrealizoval, ลพivotnosลฅ UV-C systรฉmu presahuje ลพivotnosลฅ vzduchotechnickej jednotky.

Prรญklad nรกvrhu dodatoฤnej inลกtalรกcie germicรญdnych zdrojov

Ako prรญklad nรกvrhu dodatoฤnej inลกtalรกcie germicรญdnych ลพiariฤov pouลพijeme vzduchotechnickรบ jednotku sย vรฝkonom 24 000 m3/h sย prรญstupnรฝm vzduchotechnickรฝm potrubรญm sย rozmermi 1 600 ร— 700 mm. Jednotka mรก cirkulaฤnรบ aย rekuperaฤnรบ sekciu aย je navrhnutรก tak, ลพe vย prรญstupnom vzduchotechnickom potrubรญ je priemernรก rรฝchlosลฅ prรบdenia vzduchu 6 m/s. Kย dispozรญcii na inลกtalรกciu je voฤพnรก dฤบลพka vzduchotechnickรฉho potrubia 2 m.

Analyzovali sme tri alternatรญvy nรกvrhu:
A. UV-C ลพiariฤe umiestnenรฉ rovnobeลพne sย prรบdom vzduchu โ€“ tri rady po 4 ลพiariฤoch so stredmi vย polovici voฤพnej dฤบลพky potrubia
B. UV-C ลพiariฤe umiestnenรฉ kolmo na prรบd vzduchu โ€“ dva na seba kolmรฉ rady vo vzdialenosti 0,5 m od seba, krajnรฝ rad je vลพdy 0,75 m od hranice voฤพnej dฤบลพky potrubia (6 vertikรกlnych ลพiariฤov aย 4 horizontรกlne)
C. UV-C ลพiariฤe umiestnenรฉ kolmo na prรบd vzduchu โ€“ dva vzรกjomne rovnobeลพnรฉ rady vo vzdialenosti 0,5 m od seba, krajnรฝ rad je vลพdy 0,75 m od hranice voฤพnej dฤบลพky potrubia (6 + 5 vertikรกlnych ลพiariฤov)
Vo vลกetkรฝch alternatรญvach sa predpokladรก pouลพitie trubicovรฝch UV-C ลพiariviek so sklom redukujรบcim produkciu ozรณnu (filtrujรบcim vlnovรบ dฤบลพku 185 nm) aย pokrytie vnรบtornรฝch stien voฤพnej sekcie vzduchotechnickรฉho potrubia hlinรญkovou fรณliou sย odrazivosลฅou UV-C ลพiarenia 0,73. Parametre alternatรญv inลกtalรกcie sรบ uvedenรฉ vย tab. 2.

Tab. 2 Parametre troch alternatรญv inลกtalรกcie UV-C ลพiariฤov
Tab. 2 Parametre troch alternatรญv inลกtalรกcie UV-C ลพiariฤov |

Priebehy dรกvky oลพiarenia DUV a miery inaktivรกcie ฮท sรบ znรกzornenรฉ na obr. 5 a 6 (alt. A), obr. 7 a 8 (alt. B) a nakoniec obr. 9 a 10 (alt. C). Porovnanie parametrov alternatรญv inลกtalรกcie je uvedenรฉ vย tab. 3.

Tab. 3 Porovnanie parametrov alternatรญv inลกtalรกcie
Tab. 3 Porovnanie parametrov alternatรญv inลกtalรกcie |
Obr. 5 Priebeh dรกvky oลพiarenia โ€“ alt. A
Obr. 5 Priebeh dรกvky oลพiarenia โ€“ alt. A |

Hodnota avg predstavuje aritmetickรฝ priemer hodnรดt vย jednotlivรฝch bodoch siete (33 ร— 15 bodov) aย avgpl vรกลพenรฝ priemer plochou segmentu prislรบchajรบceho kaลพdรฉmu bodu (modul siete 0,05 ร— 0,05 m).

ฤŒo sa tรฝka vรฝsledku, sรบ jednotlivรฉ alternatรญvy porovnateฤพnรฉ, priฤom najvyลกลกiu mieru inaktivรกcie vykazuje alt. C a najvรคฤลกiu rovnomernosลฅ alt. B. Elektrickรฉ prรญkony sรบstav germicรญdnych zdrojov sa pohybujรบ od 720 do 957 W. Za predpokladu, ลพe by sa vzduchotechnickรฉ jednotky prevรกdzkovali denne o 4 h dlhลกie neลพ je prevรกdzkovรฝ ฤas budovy, bude potrebnรฝch od 1 500 do 2 000 kWh elektrickej energie.

Obr. 6 Miera inaktivรกcie SARS-CoV-2 โ€“ alt. A
Obr. 6 Miera inaktivรกcie SARS-CoV-2 โ€“ alt. A |

Rozdiel v potrebe tepla poฤas vykurovacieho obdobia v podmienkach Bratislavy medzi prevรกdzkou vzduchotechnickej jednotky podฤพa odporรบฤanรญ ASHRAE, resp. REHVA (bez cirkulรกcie a rekuperรกcie so 100 % prรญvodu vonkajลกieho vzduchu poฤas prevรกdzkovรฉho ฤasu budovy 12 h v pracovnรฝ deลˆ je vzduchovรฝ vรฝkon na 100 %, vย ostatnom ฤase je znรญลพenรฝ na 50 %) aย prevรกdzkou sย germicรญdnymi zdrojmi (sย cirkulรกciou aย prisรกvanรญm 30 % vonkajลกieho vzduchu, rekuperรกcia sย รบฤinnosลฅou 80 %, prevรกdzka vzduchotechniky 16 h vย pracovnรฝ deลˆ aย vย ostatnom ฤase vypรญnanie) je odhadom viac neลพ 446 MWh. Rozdiel vย potrebe elektrickej energie na prรกcu ventilรกtorov je odhadom 35 MWh. Vย prรญpade dlhลกieho prevรกdzkovรฉho ฤasu budovy by bola aj รบspora vรคฤลกia.

 

Obr. 7 Priebeh dรกvky oลพiarenia โ€“ alt. B
Obr. 7 Priebeh dรกvky oลพiarenia โ€“ alt. B |
Obr. 8 Miera inaktivรกcie SARS-CoV-2 โ€“ alt. B
Obr. 8 Miera inaktivรกcie SARS-CoV-2 โ€“ alt. B |

Zรกver

Dodatoฤnou inลกtalรกciou germicรญdnych zdrojov do vzduchotechnickรฉho potrubia sa dรก priblรญลพiลฅ miesto dezinfekcie vzduchu kย miestu jeho prรญvodu do zรกsobovanรฝch interiรฉrov, ฤรญm sa dezinfekcia decentralizuje. To znรญลพi riziko opรคtovnej aktivรกcie patogรฉnov poฤas dopravy vzduchu po centrรกlnej dezinfekcii, zjednoduลกรญ nรกvrh UV-C zdrojov (niลพลกie rรฝchlosti prรบdenia vzduchu, niลพลกie potrebnรฉ vรฝkony aย menลกie rozmery potrubia) aย zvรฝลกi bezpeฤnosลฅ prevรกdzky (niลพลกia pravdepodobnosลฅ vรฝpadku dezinfekcie vย celej budove).

Pouลพitรญm germicรญdnych zdrojov na dezinfekciu dopravovanรฉho vzduchu sa dรก inaktivovaลฅ viac neลพ 90 % vรญrusu SARS-CoV-2, ktorรฝ produkujรบ ฤพudia vo vnรบtornom prostredรญ. Sรบฤasne sa inaktivuje viac neลพ 97 % vรญrusu Influenza Aย (chrรญpka) aย 100 % Legionelly pneumophily.

Podฤพa odbornej praxe [8] znรญลพi vรฝmena vzduchu za vonkajลกรญ vzduch raz za hodinu kontaminรกciu vnรบtornรฉho vzduchu na 37 % pรดvodnej koncentrรกcie aย vรฝmena vzduchu 3-krรกt za hodinu na 5 % pรดvodnej koncentrรกcie. Vyuลพitie UV-C ลพiariฤov na dezinfekciu vzduchu umoลพลˆuje vyuลพiลฅ cirkulรกciu aย rekuperรกciu aj vย podmienkach opatrenรญ na zamedzenie ลกรญrenia SARS-CoV-2.

Prevรกdzka germicรญdnych zdrojov poฤas vykurovacieho obdobia vย podmienkach Bratislavy by vo vyลกลกie uvedenom prรญklade predstavovala len 0,49 % rozdielu potreby tepla aย 0,46 % rozdielu potreby energie vย porovnanรญ sย prevรกdzkou podฤพa odporรบฤanรญ ASHRAE aย REHVA. Je to preto veฤพmi vhodnรฝ prostriedok na zabezpeฤenie zdravotnej bezpeฤnosti aย efektรญvnosti spotreby energie.

Obr. 9 Priebeh dรกvky oลพiarenia โ€“ alt. C
Obr. 9 Priebeh dรกvky oลพiarenia โ€“ alt. C |
Obr. 10 Miera inaktivรกcie SARS-CoV-2 โ€“ alt. C
Obr. 10 Miera inaktivรกcie SARS-CoV-2 โ€“ alt. C |

Literatรบra

1. Getting your workplace ready for COVID-19, World Health Organization, marec 2020.
2. ASHRAE Position Document on Infectious Aerosols, ASHRAE, aprรญl 2020.
3. https://www.ashrae.org/file%20library/technical%20resources/covid-19/ashrae-covid19-infographic-.pdf.
4. REHVA COVID-19 guidance document, REHVA, aprรญl 2020.
5. Kowalski, W. J.: Design and Optimization of UVGI Air Desinfection Systems, Doctor Thesis, Pennsylvania State University, 2001.
6. Kowalski, W. J.: Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook: UVGI for Air and Surface, Springer Verlag Heidelberg, 2009.
7. Kowalski, W. J. โ€“ Walsh, T. J. โ€“ Vidmantas, P.: 2020 COVID-19 Coronavirus Ultraviolet Susceptibility, PURPLESUN, marec 2020, doplnenรฉ vย jรบli 2020.
8. CIE: Ultraviolet Air Desinfection, Technical Report, CIE 155: 2003.
9. ASHRAE: 2019 ASHRAE Handbook โ€“ HVAC Applications (SI).
10. AUVL: Germicidal Lamps: Desinfection for pure water and air.

TEXT: Ing. Ladislav Pirลกel, PhD., Ing. Frantiลกek Vranay, PhD., Ing. Richard Kaฤรญk
Ladislav Pirลกel je konateฤพom spoloฤnosti alocons, spol. s r. o., Frantiลกek Vranay pรดsobรญ na Stavebnej fakulte Technickej univerzity v Koลกiciach. Richard Kaฤรญk je konateฤพom spoloฤnosti Lightech.
FOTO A OBRรZKY: autori
Najฤรญtanejลกie