سیستمهای uvgi؛

تابش میکروب کش ماوراء بنفش

در سیستم تابش میکروب کش ماورای بنفش یا UVGI از انرژی ماورای بنفش (UV) (پرتوی الکترو مغناطیس با طول موج کوتاهتر از طول موج نور مرئی) برای کشتن یا غیر فعال کردن ویروسها، باکتریها و قارچها استفاده می شود. طیف UV عموماً به سه ناحیه تقسیم می شود: UVA (با طول موج 400 تا 315 نانومتر)، UVB (با طول موج 315 تا 280 نانومتر)، و UVC (با طول موج 280 تا 200 نانومتر). کل طیف UV می تواند بسیاری از میکروارگانیزمها را نابود یا غیرفعال کند؛ اما انرژی UVC بیشترین تأثیر میکروب کشی را ارائه می دهد و طول موج 265 نانومتر (mm) طول موج ایده آل برای این منظور محسوب می شود.

در لامپهای مدرن UV، انرژی UVC در طول موج نزدیک به ایده آل nm254 توسط تخلیه الکتریکی در داخل گاز کم فشار (از قبیل بخار جیوه) محصور در یک لوله کوارتز ایجاد می شود. UVC حاصل از لامپهای جیوه اغلب اوقات به عنوان UVGI شناخته می شود تا بر خواص میکروب کشی آن نیز دلالت کند. اگرچه UVC با چشم انسان نامرئی است، اما مقادیر کم انرژی آزاد شده در طول موجهای مرئی باعث تولید نور آبی از لامپهای UVC می شود.

تاریخچه خلاصه

UVGI اولین بار در سال 1877 برای ضدعفونی آب عرضه شد. در سال 1903، فیزیکدان دانمارکی به نام Neils Finsen موفق شد جایزه نوبل در رشته پزشکی و فیزیولوژی را به خاطر تحقیقاتش در زمینه استفاده از تابش UV برای درمان بیماریهای مختلف از قبیل آبله و لوپوس دریافت کند. طی دهه 1930 و اوایل دهه 1940، محققان به آزمایشUVGI برای کنترل انتشار بیماریهای مسری منتقله از هوا پرداختند. در سال 1936، Hart به طور موفقیت آمیز از UVGI برای ضد عفونی هوا در اتاق عمل بیمارستان دانشگاه Duke استفاده کرد و کاهش در عفونتهای زخمهای جراحی را نشان داد. تحقیق جالبی که طی اپیدمی سرخک در 1942-1941 انجام گرفت، کاهش قابل توجه عفونت در میان کودکان مدرسه فیلادلفیا که در کلاسهای درس مجهز به سیستمهای UVGI مشغول تحصیل بودند را در مقایسه با کلاسهای فاقد UVGI نشان داد.

موفقیتهای این تحقیقات این امید را ایجاد کرد که UVGI می تواند در جلوگیری از انتشار بیماریها سودمند باشد. اما این نتایج موفقیت آمیز توسط تحقیقاتی که UVGI را بی اثر یا با تأثیر ناچیز جلوه می دادند خنثی شدند. تقریباً در تمام دهه 1940 و1950، علاقه و تمایل به کاربردهای UVGI بسیار پایین بود. سپس در اواخر دهه 1950، O'Grady و Riley توانستند به طور موفقیت آمیز از UVGI برای حذف با سیل توبرکلوز (عامل بیماری سل) از هوای اگزاست یک بخش بیمارستان استفاده کنند. این کار برجسته به همراه تحقیقات جدیدتر که ثابت کننده کارایی UVGI هستند، شور و اشتیاق تازه ای را در خصوص کاربردهای UVGI ایجاد کرده اند.

امروز سازمانهای دولتی و جامعه HVAC بیش از پیش به منافع کاربردهای UVGI پی برده اند. اداره خدمات عمومی ایالات متحده استفاده از لامپهای UVC را در بخش کویل هواسازها برای کلیه ساختمانهای جدید و پروژه های بهسازی، جهت حفظ پاکیزگی کویل و بهبود کیفیت هوا الزامی کرده است. مرکز کنترل و پیشگیری از بیماریها نیز از کاربرد UVGI به عنوان یک جزء الحاقی به تهویه مکانیکی و فیلتراسیون، جهت پیشگیری و کنترل انتشار سل حمایت می کند. همچنین سازمان مدیریت وشعیتهای اظطراری فدرال و سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) متذکر شده اند که فناوریهای UVGI را می توان برای حفاظت در مقابل بیوتروریسم مورد استفاده قرار داد.

دُز UV و پاسخ میکروبی

تأثیر UVGI عمدتا به دز UV ( بر حسب ) تحویل داده شده به میکروارگانیزم بستگی دارد:

(1)

در معادله فوق، I نرخ یا شدت تابش بر حسب ، و t مدت زمان قرار گرفتن در معرض تابش بر حسب ثانیه است(توجه کنید: 1W=1J/s). معادله (1) گرچه ساده به نظر می رسد، اما کاربرد آن می تواند پیچیده باشد؛ به عنوان مثال، محاسبه دز تحویل داده شده به یک ذره جاری در یک مسیر پر پیچ و خم توسط دستگاهی که شدت تابش آن از نظر فضایی تغییر می کند، بسیار دشوار است. دُز به عنوان آنچه که در یک تک گذر (Single Pass) از دستگاه دریافت می شود، تفسیر می گردد. اگرچه اثرات در معرض قرار گرفتن مکرر میکروارگانیزمهای حمل شده در هوای بازچرخشی ممکن است افزاینده باشد، اما این اثر از لحاظ کمّی تعیین نشده است و بهتر است که از آن چشم پوشی نمود. کسر زنده مانده (S) از یک جمعیت میکروبی که در معرض UVGI قرار گرفته است یک تابع توانی از دُز می باشد:

(2)

در معادله فوق، K ثابت نرخ غیرفعال شدن وابسته به گونه میکروب است (برحسب . بنابراین نسبت غیرفعال سازی تک گذر (ɳ) ، مکمل S می باشد:

ɳ=1-S (3)

ɳعموماً به عنوان شاخص کارایی کلی UVGI به کار می رود و نشانگر درصدی از جمعیت میکروبی غیرفعال شده بعد از یک گذر از داخل میدان تابش است. مقادیر اندازه گیری شده K برای گونه های زیادی از باکتریها و قارچها در مقالات و نشریات علمی منتشر شده اند. همانطور که در شکل 1 دیده می شود، عموماً باکتریها نسبت به قارچها به UVGI حساسترند؛ البته همیشه هم اینطور نیست. مقادیر گزارش شده K برای گونه های مختلف باکتریها و قارچها از لحاظ بزرگی بسیار متفاوتند. در نتیجه، انتخاب مقدار K مناسب برای استفاده در محاسبات اغلب دشوار و گزارش شده K ، عمومیت دادن استفاده از معادله2 برای جمعیت های میکروبی ناهمسان را پیچیده می سازد. حتی دقیق S برای یک میکروارگانیزم خاص می تواند دشوار باشد چرا که مقادیر گزارش شدهK برای گونه های یکسان نیز گاهی اوقات اختلاف قابل ملاحظه ای با هم دارند. به عنوان مثال، مقادیر اعلام شده K برای مایکوباکتریوم توبرکلوزیس که در هوا تحت تابش قرار گرفته بین J µ/ 002132/0 متغیر است. تفاوت در مقادیر اندازه گیری شده K ممکن است به این دلایل باشد: اختلاف در شرایطی که تحت آن تابش UV صورت گرفته است (هوا، آب، سطح)؛ روشهای مورد استفاده برای اندازه گیری سطح تابش، و خطاهای مربوط به اندازه گیری میکروبهای زنده در محیط کشت. تحقیقات به منظور به دست آوردن مقادیر قابل اطمینان K برای طراحی سیستمUV کماکان ادامه دارد. در حال حاضر، سیستمها معمولاً محافظه کارانه و با استفاده از یک مقدار متوسط یا مقدار بدترین حالت، بسته به اهداف ضدعفونی طراحی می شوند.

راهنماهای طراحی UVGI

طراحی سیستم UVGI از اوایل 1900 میلادی تا همین اواخر بیشتر جنبه هنری داشته تا عملی؛ چرا که معیارهای طراحی محدودی در دسترس بوده اند. طی نیم قرن گذشته، جوامع علمی به درک بهتری از نحوه غیرفعال شدن میکروارگانیزمها توسط UVGI نائل شده اند. فناوری لامپ UVC نیز طی همین مدت بهبود چشمگیری یافته است. متأسفانه طراحی سیستم UVGI به همین نسبت پیشرفت نکرده است. اولین راهنماها برای طراحی سیستم ضدعفونی هوای UVGI در دهه 1940 منتشر شدند. راهنماهای منتشر شده توسط جنرال الکتریک (1950) و فیلیپس (1985) هنوز هم توسط بسیاری از طراحان سیستم مورد استفاده قرار می گیرند. اخیراً Kowalski و سایرین به پیشرفتهای مهمی در زمینه تحلیل و مدلسازی سیستمهای HVGIدست یافته اند که راهنمای طراحی این سیستها را بهبود بخشیده است. اما هنوز هیچ دستورالعمل و راهنمای جامعی وجود ندارد که به طور کامل به کلیه جنبه های طراحی سیستم که جهت تضمین کارایی مناسب آن مورد نیازند، بپردازد.

امروزه طراحی سیستم UVGI متکی است بر داده های عملکردی ارائه شده از سازندگان لامپ؛ تجارب طراحان سیستم؛ و توصیه های سازندگان تجهیزات UVGI اکثر سازندگان تجهیزات، روشهای تخمین دُز UV تحویل داده شده را به تفصیل ارائه کرده اند که ممکن است شامل استفاده از نمودارهای جدول بندی شده داده ها، مدلسازی ریاضی، و فرمولهای پیچیده باشد. همانند اکثر اجزای HVAC، سیستمهای UVGI نیز معمولاً به منظور تضمین کارایی، بزرگتر از حد لازم اندازه گذاری می شوند. اگرچه اندازه گذاری بزرگتر ممکن است محافظه کارانه تر باشد، اما این احتمال وجود دارد که هزینه اولیه تجهیزات، هزینه راهبری، و اتلاف انرژی هم بیشتر شود. همانند سایر سیستمها، در اینجا نیز باید تعادلی بین کارایی و هزینه ها برقرار باشد.

استانداردهای UVGI

اگرچه حمایت از کاربرد فناوریهای UVGI رو به افزایش بوده و سیستمهای موفقیت آمیز بسیاری هم تاکنون نصب شده اند؛ اما هنوز هیچ استاندارد صنعتی برای رتبه بندی کارایی دستگاهها و سیستمهای UVGI وجود ندارد. همانطور که EPA اخیراً اعلام کرده: مهمترین ضروریات در زمینه UVGI، استانداردهای صنعتی برای رتبه بندی دستگاهها و همچنین راهنمای نصب و نگهداری این سیستمهاست. ASHRAE تشکیل یک کار گروه را برای تمرکز بر تصفیه سطح و هوا با اشعه ماورای بنفش (تحت عنوان TG2.UVAS) به تصویب رساند که این کارگروه در سال 2007 به کمیته فنی TC2.9 تبدیل شد. همچنین در سال 2003، ASHRAE با تأسیس کمیته پروژه استانداردها (SPC-185) جهت تدوین استانداردهای تست برای سیستمهای ضد عفونی هوا (185.1) و سطح UVGI(185-2) موافقت کرد. این استانداردها هم اینک در حال تدوین هستند.

بهترین شیوه های فعلی برای آرایشهای رایج UVGI

امسال فصل جدیدی در خصوص فناوریهای UVGI در هندبوک ASHRAE جلد سیستمها و تجهیزات HVAC به چاپ رسید. اطلاعات ارائه شده در این فصل از مقالات علمی مربوطه و تجارب جمعی مهندسین، سازندگان لامپ، و طراحان سیستم آشنا با کاربردهای UVGI استخراج شده است. این فصل از کتاب مذکور در برگیرنده راهنمای بهترین شیوه های جاری برای سیستمهای رایج UVGI است که در سیستمهای تهویه مکانیکی به منظور ضدعفونی سطوح هواساز، بهبود کیفیت محیط داخل، و کاهش احتمال انتشار بیماریهای منتقله از هوا مورد استفاده قرار می گیرند. در این قسمت از مقاله خلاصه ای از بهترین شیوه های فعلی برای سیستمهای کانالی و هوای فوقانی UVGI ارائه می شود که شرح مفصل آن در فصل جدید هندبوک یاد شده درج شده است.

UVGI کانالی

سیستمهای UVGI کانالی همانطور که از نامشان بر می آید داخل شبکه کانال تهویه یا داخل هواسازها نصب می شوند(شکل2) . سیستمهای کانالی چنانچه برای تولید سطوح تابش مناسب انتخاب شوند می توانند در ضدعفونی سطح و هوا بسیار موثر عمل کنند. هدف از ضدعفونی سطح، کاهش یا حذف رشد میکروبی بر روی سطوح داخلی سیستمهای HVACمخصوصاً کویلهای سرمایی و تشتهای تخلیه است. هدف از ضد عفونی هوا غیرفعال سازی میکروبهای معلق در هوا حین حرکت آنها از داخل کانال یا هواساز است.

UVGI کانالی باید همیشه در ترکیب با فیلتراسیون مورد استفاده قرار گیرد. فیلترها لامپهای UV را در برابر ذرات گرد و خاک که ممکن است باعث کاهش خروجی UV شوند، محافظت کرده و قابلیتهای پاکسازی هوای سیستم را افزایش می دهند. فیلترها میکروبهای بزرگتر مانند اسپورهای قارچی که به UVGI مقاومترند را جذب می کنند در حالی که UV میکروبهای حساس تر نظیر باکتریها و ویروسها را غیر فعال می کند. توصیه می شود که از با کیفیت ترین فیلتری که موتور بادزن می تواند از عهده افت فشار آن برآید استفاده شود ضمن این که جریان هوای ناکافی کماکان باید برای فضا تأمین گردد.

ضد عفونی سطح

هنگام استفاده از UVGI کانالی برای ضد عفونی سطح، بهتر است کار با سطوح تمیز آغاز شود. کویلها و تشتهای تخلیه باید تمیز شوند؛ مخصوصاً اگر کثیفی کویل یا رشد میکروبی وجود داشته باشند. برای اعمالUVGI، لامپای UVC در مجاورت کویلهای سرمایی نصب شده و به نحوی فاصله گذاری می شوند که امکان توزیع یکنواخت انرژی فراهم گردد. از باز تابنده ها (رفلکتورها) می توان به منظور تمرکز انرژی UV بر روی سطح استفاده نمود (شکل3). لامپها را می توان در بالادست یا پایین دست سمت کویل و در هر زاویه ای نصب نمود زیرا انرژی UV از هر جهتی به داخل پره های کویل نفوذ خواهد کرد. البته لامپها اغلب به دلیل موجود بودن فضا در پایین دست کویل مستقر می شوند ضمن این که نصب لامپها در پایین دست، تابش بهتر بر روی تشت تخلیه را نیز ممکن می سازد.

گرچه محل دقیق نصب لامپها به طرح هواساز و لامپهای خاص مورد استفاده بستگی دارد؛ اما شیوه رایج، نصب لامپها در فاصله 3 فوتی(9/0 متری) از کویل است و لامپها عموماً 24 ساعت روز و هفت روز هفته کار می کنند. کار پیوسته لامپها، دز UV را در پیشگیری از رشد میکروبی بر روی سطح در سطوح تابش نسبتاً پایین موثر می سازد.

• ضد عفونی هوا

به لحاظ این که بازتابنده ها انرژی UV را بر روی سطح تمیز شونده متمرکز می کنند، سیستمهای ضد عفونی سطحی اغلب برای ضد عفونی صحیح هوا کفایت نمی کنند. از سوی دیگر، سیستمهای ضدعفونی هوا با طراحی درست قادرند هوا را ضد عفونی نمایند در حالی که پاکیزگی سطح را نیز تأمین می کنند. این سیستمها معمولاً فاقد بازتابنده ها یا بالادستهایی هستند که انرژی را بلوکه می کنند.(شکل4). در عوض، با افزایش بازتابندگی کلی داخل کانال یا هواساز می توان کارایی سیستم را بهبود بخشید و با بازتابش انرژی UVC به منطقه تحت تابش، دُز موثر UV را افزایش داد. صرف نظر از طرح، هدف اصلی در این سیستمها توزیع انرژی UV در کلیه جهات و در سراسر طول کانال یا هواساز است تا حین حرکت هوا از داخل منطقه تحت تابش، زمانهای در معرض قرارگیری طولانی تری به دست آید.

سیستمهای ضدعفونی هوای کانالی که اغلب در هواساز نصب می شوند، معمولاً برای سرعت هوای تقریباً ft/min500 (m/s5/2) طراحی می شوند؛ هرچند که این سیستمها را می توان در کانالهای هوا که سرعت خیلی بیشتر است نیز نصب نمود. در سرعت ft/min500 (m/s5/2)، هوای عبوری از یک منطقه تحت تابش به طول 8 فوت (4/2 متر) به مدت یک ثانیه در معرض تابش قرار می گیرد. دُز UV مورد نیاز برای فعال کردن یک میکروارگانیزم یکسان است؛ چه این میکروب بر روی یک سطح باشد و چه در یک جریان هوای متحرک. سیستمهای ضد عفونی هوا برای جبران زمانهای در معرض قرار گیری کوتاهتر، به سطوح تابش بالاتری نسبت به سیستمهای ضدعفونی سطحی نیاز دارند. این امر مستلزم استفاده از لامپهای با خروجی بالاتر، لامپهای بیشتر در داخل کانال، بازتابندگی کافی، و یا روشی است که اجازه دهد هوا در مسیر طولانی تری در معرض UVC قرار گیرد.

در سرعت( ft/mi500 (m/s2/5 ، سیستمهای ضد عفونی هوا باید در جایی مستقر شوند که بتواند حداقل به یک منطقه تحت تابش به طول 2 فوت (6/0 متر) به سمت پایین کانال دست یابند. این وضعیت، زمان در معرض قرار گیری تقریباً25/0 ثانیه را فراهم می کند و سیستم UVGI باید طوری اندازه گذاری شود که دُز کافی برای غیرفعال کردن میکروارگانیزمهای هوایی مورد نظر را ظرف این مدت زمان تحویل دهد. لامپهای UVGI در بیشتر مواقع در پایین دست کویلهای گرمایی/سرمایی مستقر می شوند. اما در بعضی موارد، نصب لامپها در بالادست کویل ممکن است به سرعت پایین تر هوا و/یا افزایش زمان در معرض قرارگیری منجر شود. البته در این حالت باید از ضد عفونی شدن تشت تخلیه که در صورت نصب لامپها در پایین دست کویل فراهم می شود، صرف نظر کرد.

سیستمهای ضدعفونی هوای کانالی چنانچه برای کاهش یا حذف انتشار بیماریهای عفونی منتقله از هوا (مانند سل یا آنفولانزا) در ساختمانهایی مورد استفاده قرار گیرند که دائماً اشغال بوده و یا در آنها افرادی با سیستم ایمنی ضعیف ساکن هستند (مانند بیمارستانها، زندانها، پناهگاههای افراد بی خانمان)، باید به طور پیوسته کار کنند. اما سیستمهای با طراحی درست که در ساختمانهای تجاری مرسوم تر(مانند ادارات یا فروشگاهها) نصب شده اند می توانند به صورت متناوب کار کنند؛ مثلاً طی ساعات معمول اشغال ساختمان روشن شده و هنگام خالی بودن ساختمان خاموش شوند. این امر منجر به صرفه جویی انرژی شده و تعویضهای مکرر لامپها را کاهش می دهد ضمن این که کیفیت مقبول هوای داخل را طی دوره های اشغال ساختمان تأمین می کند. عملکرد متناوب باید در طرح اولیه سیستم منظور شود زیرا روشن و خاموش شدن دوره ای لامپها یکی از عواملی است که بر روی خروجی و عمر لامپ تأثیر می گذارد.

UVGI هوای فوقانی

در سیستمهای UVGI هوای فوقانی از لامپهایی استفاده می شود که یا از سقف آویزان شده و /یا برروی دیوارها و به فاصله حداقل ft7 (1/2 متر) بالای کف نصب می شوند(شکل5) . حفاظهای لامپها تابش مستقیم رو به بیرون و به سمت بالا را فراهم کرده و منطقه ای از تابش شدید UV را در قسمت فوقانی اتاق ایجاد می کنند ضمن این که سطوح UV را در فضاهای اشغالی به حداقل می رسانند(شکل6). این دستگاهها میکروارگانیزمهای هوایی را با تحت تابش قرار دادن آنها غیر فعال می سازند و این امر هنگامی صورت می گیرد که جریانهای هوا میکروبها را درمسیر انرژی UV به حرکت در می آورند.

بعضی از این دستگاهها دارای لوور (کرکره) بوده و از بادزنهای کوچکی استفاده می کنند تا اختلاط هوا را افزایش دهنده(شکل B5) زیر اختلاط هوا نقش مهمی در اثربخشی و کارایی کلی آنها ایفا می کند. در مواردی که استفاده از سیستم UVGI کانالی امکان پذیر نباشد یا جاهایی که UVGI اضافی برای کاهش بیشتر انتشار بیماریهای عفونی منتقله از هوا مطلوب باشد، سیستمهای هوای فوقانی می توانند راه حل موثری ارائه دهند. معیارهای کاربرد و استقرار دستگاههای UV هوای فوقانی در نشریات مختلف ذکر شده اند ولی همیشه باید از توصیه های خاص سازندگان در مورد نحوه استقرار و راهبری این دستگاهها پیروی نمود. یک قاعده تجربی و سرانگشتی برای سیستمهای هوای فوقانی این است که به ازای هر 200 فوت مربع(6/18 مترمربع) از کف فضای تحت تابش، از یک لامپ 30 واتی (توان اسمی ورودی) استفاده شود گرچه سیستمهای کارآمد بسیاری مطابق با این معیار طراحی شده اند اما باید به این نکته مهم توجه کرد که تمام لامپهای 30 واتی خروجی یکسانی از انرژی UVCرا فراهم نمی کنند. خروجی UVCبه نوع لامپ، سازنده لامپ، و فاکتورهای مختلف دیگیری بستگی دارد. تحقیقات اخیر پیشنهاد کرده اند که نصب لامپها به نحوی صورت گیرد که توزیع یکنواختUV باشدت تابش 30 تا در قسمت فوقانی اتاق تأمین گردد. این سطح تابش باید در غیر فعال سازی اکثر هسته های قطره ای محتوی مایکوباکتریوم موثر باشد و احتمالاً در غیر فعال کردن بیشتر ویروسها نیز موثر خواهد بود.

کارایی کلی سیستمهای UVGI هوای فوقانی هنگامی به نحو چشمگیری بهبود می یابد که هوای داخل فضا به خوبی مخلوط شود. اگرچه جریانهای همرفتی هوا که توسط ساکنین و تجهیزات ایجاد می شوند می توانند چرخش کافی هوا را در بعضی موقعیتها فراهم کنند، اما سیستمهای تهویه مکانیکی که اختلاط هوا را به حداکثر می رسانند ارجحیت دارند. اگر اختلاط هوا با تهویه مکانیکی میسر نباشد، می توان بادزنهایی را در اتاق مستقر کرد تا از اختلاط کافی اطمینان حاصل نمود.

پارامترهای عمومی طراحی سیستم UVGI

علاوه بر معیارهایی که قبلاً ذکر شدند، پارامترهای دیگری هم هستند که باید هنگام طراحی یا انتخاب یک سیستم UVGI مورد توجه قرار گیرند. مهمترین پارامترها به شرح زیرند:

• رطوبت نسبی

رطوبت نسبی(RH) تأثیر قابل توجهی بر روی کارایی لامپهای UV ندارد و تأثیر آن بر آسیب پذیری میکروارگانیزمها (مقدارK) نیز به خوبی شناخته نشده است. تلاشهای صورت گرفته برای مرتبط کردن آسیب پذیری میکروارگانیزمها با RH منجر به نتایج متناقضی شده است. ارتباط بین RHمنجر به نتایج متناقضی شده است. ارتباط بین RH و مقادیر Kپیچیده به نظر می رسد، اما اکثر تحقیقات فقط هنگامی که مقادیر RH به بالای 70% افزایش یافته اند اثراتی را گزارش کرده اند. توصیه می شود که سیستمهای UVGI زیر رطوبت نسبی 60% کار کنند که این منطبق است با توصیه هایی که از سوی ASHRAE و سایر سازمانهای ذیربط جهت تأمین آسایش، کیفیت مقبول هوای داخل، و کاهش آلودگی میکروبی داخل ارائه شده است. اکثر سیستمهای UVGI هوای فوقانی در جاهایی کار می کنند که رطوبت نسبی زیر 60% حفظ می شود. برعکس، سیستمهای کانالی غالباً در سطوح رطوبت بالاتری کار می کنند. بسته به اهداف ضدعفونی برای یک سیستم کانالی، شاید لازم باشد اثرات بالقوه سطوح بالای RH بر روی راندمان غیرفعال سازی با جرئیات بیشتر مورد بررسی قرار گیرند.

• دما و سرعت هوا

دما و سرعت هوا عموماً بر آسیب پذیری میکروارگانیزمها نسبت به UVGI تأثیر نمی گذارد. اما اثر ترکیبی آنها بر دمای لامپ می تواند تغییر قابل توجهی در خروجی لامپ و نهایتاً دُز UV ایجاد کند. بسته به لامپ مورد استفاده، خروجی UV برای سیستمهای کانالی می تواند تابیش از 60 درصد در دامنه شرایط دما و سرعت معمول عملکرد سیستم HVAC تغییر کند؛ مخصوصاً در سیستمهای VAV که این دو پارمتر می توانند به طور همزمان تغییر کنند. لامپهایی که برای کار در شرایط دمای اتاق و هوای آرام طراحی شده اند وقتی که برای کاربردهای کانالی مورد استفاده قرار می گیرند به لحاظ تغییر دما و سرعت هوا دچار تغییراتی در خروجی خود می شوند؛ اما لامپهای مدرن UVC طوری طراحی می گردند که این تغییرات را کاهش دهند. تأثیر دما و سرعت هوا باید در طراحی سیستمهای کانالی مورد توجه قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که کارایی مطلوب آنها در کل شرایط عملیاتی حفظ می گردد. تغییرات خروجی ناشی از دما و سرعت هوا در مورد اکثر سیستمهای هوای فوقانی مصداق ندارد.

• بازتابندگی

سیستمهای کانالی از افزایش بازتابندگی UVC در داخل شبکه کانال سود می برند. بازتاب می تواند یک روش اقتصادی برای افزایش شدت UVGI باشد زیرا انرژی بازتاب شده به انرژی مستقیم افزوده می شود که این در تعیین دُز UV بسیار مهم است. یک سطح در حالی که ممکن است نور مرئی را بازتاب کند شاید قادر به انعکاس انرژی UVC نباشد. به عنوان مثال، یک سطح برنجی صیقلی بیشتر نور مرئی را بازتاب کرده ولی کمتر از 10 درصد UVC را منعکس می کند. مواد گالوانیزه کانال دارای بازتابندگی UVC به میزان تقریباً 55% می باشند. از آلومینیوم و سایر مواد بازتابنده می توان برای آستری کانالها استفاده کرد تا سطوح موثر تابش افزایش یابد. طراحان و سازندگان سیستم می توانند اطلاعات مفیدی را در زمینه بهبود بازتابندگی برای کاربردهای کانالی UVGI ارائه دهند.

گرچه بازتابندگی برای سیستمهای کانالی مطلوب است، اما می تواند با سیستمهای هوای فوقانی مشکلاتی را از لحاظ ایمنی و سلامت ساکنین ایجاد کند. دستگاههای UVGI هوای فوقانی چنانچه درست طراحی و نصب شوند عملاً بازتاب های UV از سقف یا دیوارهای مقابل که در فاصله بیش از سقف یا دیوارهای مقابل که در فاصله بیش از 10 فوت (3متر) از دهانه بیرونی دستگاه واقع شده باشند را حذف می کنند. اما در بعضی مواقع ممکن است این دستگاهها در موقعیتهای غیر بهینه نصب شوند. بازتاب از دیوارها و سقفها را می توان با استفاده از روکشهای دیوار یا رنگهای با بازتابندگی پایین UV به حداقل رساند تا ضمن تأمین تابش کافی در هوای فوقانی، قرار گرفتن افراد در معرض UV محدود شود.

تخریب توسط UV

مواد غیر آلی مانند فلز و شیشه تحت تأثیر انرژی UVC قرار نمی گیرند، اما مواد آلی می توانند سریعاً خراب شوند. مواد آلی از قبیل بستر مصنوعی فیلتر، واشرها، لاستیک، سیم پیچی موتور، عایق الکتریکی، عایق داخلی کانال، و لوله کشی پلاستیکی در فاصله 6 فوتی (8/1 متری) از لامپهای کانالی باید با مواد مقاوم به UV محافظت شوند. کوتاهی در حفاظت این مواد می تواند به آسیب دیدن اجزای سیستم و نهایتاً کاهش کارایی و /یا مشکلات امنی منجر شود.

تخریب اجزای سیستم معمولاً در مورد سیستمهای هوای فوقانی مصداق ندارد. اما اگر رنگ دیوار یا سقف ترک برداشته یا پوسته پوسته شود، مصالح ساختمانی ممکن است در اثر تابش UV خراب شوند. کتاب، روزنامه، و سایر اقلام نگهداری شده در قسمت فوقانی اتاق نیز امکان دارد تغییر رنگ داده و خراب شوند. پژمردگی گیاهان هم توسط سیستمهای UVGI هوای فوقانی گزارش شده است. با نگهداری درست و استقرار اقلام حساس در خارج از منطقه تحت تابش می توان به راحتی از این مشکلات پیشگیری نمود.

نتیجه گیری

اگرچه حمایت از کاربرد فناوری UVGI رو به تزاید است، اما هنوز صنعت فاقد راهنمای طراحی قابل اعمال به تمام سیستمهای UVGI بوده و هیچ استانداردی هم برای تست کارایی دستگاههای مجزا و سیستمهای کامل وجود ندارد. تا زمانی که این اطلاعات در دسترس قرار گیرند، سیستمها باید با استفاده از بهترین اطلاعات موجود اندازه گذاری و طراحی شوند که خلاصه ای از آنها در این مقاله ارائه شد. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید به فصل جدیدی در خصوص فناوریهای UVGI برای اولین بار در سال 2008 در هندبوک ASHRAE جلد سیستمها و تجهیزات HVAC به چاپ رسیده مراجعه کنید.

پی نوشت:

1. Ultraviolet Germicidal Irradiation
   
2. U.S. General Services Administration
   
3. Federal Emergency Management Agency
   
4. Environmental Protection Agency
   
5. In-duct UVGI
   
6. Upper-Air UVGI
   
7. Reflectivity

از:Stephen B.Martin, Chuck Dunn

مأخذ: ASHRAE Journal, Aug.2008