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浅谈ASHRAE 241标准如何改变室内空气净化行业 日期:2024-05-17

2023年6月,ASHRAE(美国采暖、制冷和空调工程师学会)批准了标准241《传染性气溶胶控制》的发布。该标准的出台标志着西方暖通空调学界在追求更健康的室内环境方面的一个重要里程碑。该标准建立了一个急需的框架,以减轻空气传播疾病在建筑物内的传播。

该标准目前不是强制性的,但随着实际进展,似乎采用该标准的广发实施将比委员会预期得更广泛并且更快。我们可以关注以下几点:

·业主/经营者的自由裁量权:他们可以选择在高疾病风险期间(如流感季节)采用该标准,以改善室内空气质量。

 

·未来采用的可能性:ASHRAE标准241预计将于2025年初全面生效。现在,一些组织已经表现出广泛应用的兴趣。

 

等效洁净气流ECA
 
 

纵观整个标准文件,我们可以发现最重要的创新是等效洁净气流(Equivalent Clean Air,缩写ECA)在降低感染风险方面的关键作用。该指标强调了室外新风、空气过滤和空气消毒技术在实现室内所需气溶胶控制方面的综合有效性。在呼吸区内均匀分布的无病原体气流,对感染性气溶胶浓度的影响与实际室外气流、过滤气流和感染性气溶胶灭活的总和相同。因此这和标准62.1/62.2有了显著的不同,空气净化和过滤现在可以在传染性气溶胶控制中发挥非常重要的作用。

为何要引入这样的标准呢?笔者理解这应该与全球节能减排的趋势有关。建筑能耗在整个人类社会中占有很大的份额(20%~ 40%,https://www.iea.org/data-and-statistics),其中空调通风系统的能耗在建筑中占有很大的份额(30%~ 50%,https://www.energy.gov.Au/business/equipment-guides/hvac)。

空调行业的从业者都知道,当建筑物新风比例增加时,整个暖通空调系统的能耗将大大增加。其实很容易理解,因为系统需要更多的能量来调节更多外部空气的温度、湿度等,将它们转化为适合人体的环境因素。有研究表明,增加10%的室外新风会增加10%到30%的空调系统能源消耗。

从这个角度来看,以前的标准只考虑新风作为控制传染性气溶胶的唯一因素,这必然会在准备或抵御传染病流行的各种措施中造成大量额外的能源消耗。事实上,这是不科学和不合理的。我们欢迎使用过滤后的气流作为等效洁净空气ECA的一个组成部分,这既有效,又可大大节省建筑物的运营成本。

241标准要求更大通风量
 
 

感染风险管理的要求是利用ECAi(以空间内每个居住者为单位的等效洁净空气流量)来计算ECA,判断其是不是达标。简单对比新ECAi(等效洁净气流,Equivalent Clean Air)表格和之前的ACH(air changes per hour,每小时换气次数)表格可以看出,总体来说,大部分空间要求的整体风量都有了很大的增加,有的空间甚至增加了10倍之多。不过不用担心,现在需要的风量是等效洁净气流,而不仅仅是室外空气。因此,对于传染性气溶胶的控制,只要引入足够的空气过滤或空气消毒,超过ECAi的要求,就不会有问题。

关于空气过滤,标准中提到的一个很重要的一点是,并不是所有过滤后的空气都可以被视为等同的洁净气流,它至少要达到MERV 11等级。我们以前在建筑中经常使用的MERV 8过滤器已经不能满足这种需求。那么只有那些具有更高级别的,如MERV 11或以上,才能被认为是等效的清洁气流。但这会带来一个问题。高等级过滤器更昂贵,建筑HVAC系统的运营成本也会增加。另一个非常重要的问题是,常见的HVAC系统使用介质过滤器(如HEPA)。一旦安装高等级过滤器,意味着压降将大大增加,系统的能耗也将大大增加。更致命的是,部分现存的通风和空调系统的风扇只考虑低等级过滤,设备的空气压力不够,因此将其更换为高额定值(也意味着高阻力)的过滤产品可能会导致整个系统无法正常工作。

UVGI(紫外线)可能是一种可能的解决方案,但仍然不够好。有些人担心紫外线照射会影响人类、动物和植物的健康。其他原因如,紫外线灯需要更换,带来更多的长期成本,它只能消毒,但不能处理空气中的颗粒(这是我们需要去除的最常见的污染物)。有些技术人员会建议使用ESP(静电除尘器),它可以以很低的空气阻力去除颗粒物,但是对机组尺寸和臭氧或其他副产物排放这几方面的顾虑会让客户很难抉择。我们还有别的选择吗?

MESP微静电技术:一种潜在的解决方案
 
 

MESP代表微静电除尘,一种最先进的静电空气净化技术,利用独特的介电材料产生的强电场来净化空气。MESP空气净化产品以其高效、可清洗过滤器、超薄设计、节能能力以及同时消除室内空气中颗粒物和消毒病原体的能力而脱颖而出。

·MERV 14/F8过滤等级:这符合标准对高效过滤的建议。

 

·空气消毒除菌:经独立验证,这直接解决了ASHRAE标准241的核心目标-降低空气传播病原体感染的风险。

 

·可清洗过滤器:这与标准对可持续解决方案的强调相一致。

 

·低压降:这有助于保持HVAC系统的能源效率。

 

·无臭氧:标准241不鼓励使用产生有害副产品(如臭氧)的空气过滤方法,并参考了UL 2998等空气净化器臭氧排放的安全标准。

 

以上是笔者的粗浅认识,由于从业时间不够长,行业积淀不够深,如果有错漏,欢迎方家指正。