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极简方案系列三:中央空调防疫卫士

日期: 2020-04-15
浏览次数: 372

一、疫情给中央空调办公大楼带来的灾难

全球新冠肺炎COVID-19(以下称COVID-19)疫情进入到高发期,从当前的形势判断,疫情将会较长时间存在,在疫情下正常地开展生活和工作,使得疫情产生的影响最小是目前需要做好的准备。COVID-19主要通过飞沫、气溶胶或者接触这三种方式传播,其主要的传播介质是空气,遏制其传播方式是切断疫情传播的主要途径。

炎热的夏天会给办公效率带来巨大的挑战,尤其以中央空调为主要调节手段的办公大楼,其空气传播是一个密闭的环境,很容易产生二次感染。

以邮轮为例,这就是典型的中央空调密闭空间。截止2020年4月2日,全球有1132人在邮轮上感染新冠病毒,并且还有十艘还在海上航行,这就意味着各行业将迎来“至暗时刻”。

极简方案系列三:中央空调防疫卫士 

 

本次疫情期间,以钻石公主号(542人感染)、大公主号、世界梦号、威士特丹号、阿努凯特河号、歌诗达魔幻号、地中海传奇号、歌诗达炫目号、布雷默号、银影号、银色探索号、地中海歌剧号、红宝石公主号(300人感染)、赞丹号、维多利亚号等15艘邮轮,截止4月2日,共有1132人感染。其核心原因就是在密封的中央空调环境中,病毒的高效传染。

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2003年SARS时期香港淘大花园321人感染,死亡42人,除下水管道无回形管外,另一个重要因素就是上下楼层共用通风道。

二、“酷暑”+“疫情”是近期主要面对的问题

疫情爆发于2020年1月的武汉,全国人民通过一个月的足不出户控制住了疫情,3月份各省市初步开始了复产复工,3月份的时候天气虽然很冷,但是通过加衣服,加装电暖气等措施保证了复产复工的顺利进行。然而,随着盛夏的到来,尤其是密闭空间的办公大楼将面临更加严峻的考验,此外,疫情的长期性将会使得复查复工变得更加困难。从3月起,国家卫健委发布针对中央空调的数次通知,简要如下:

1)能不开中央空调的尽量不要开中央空调;

2)没办法一定要开中央空调的,一定要使用全新风,不要开回风;

3)加强消杀。

针对上面的三条,在实际操作中都存在一定的问题。

第一条,不开中央空调。夏天马上到来,大多数的高楼大厦在为了安全不允许打开空调的情况下,意味着整栋楼宇将无法正常使用。比如北京,在7~9月份的时候,在密闭办公大楼里,如果不开空调的话,基本上不能正常地开展工作。

第二条,全新风运行。除VRV外,大多数的中央空调在设计时就没考虑过全新风运行,这不光是冷水机组的制冷功率不够的问题,同时很多老系统中的新风系统通常最大只能开到20%左右,完全无法满足整栋大楼的新风量的需求。其次,全新风的运行,意味着不再是对低温回风进行制冷,而是对室外的高温新鲜空气进行制冷,通常中央空调的新风占比只有10%~20%,只有医院才需要达到35%,而现在如果是全新风模式运行,大多都是无法达到的,就像是开着窗户开空调,超过了原来系统设计的余量。

此外,为什么中国很少有全新风空调?中央空调制冷的能力达不到,中央空调的电费将巨增,原本只需要对温差8~10℃的回风进行冷却,现在却需要对温差20~25℃新风进行冷却。这时的中央空调,包括冷水机、冷却、冷冻水泵可能都需要满载全开,电费将是往年的数倍,以10万平米为例,按国家标准每平米100W冷量,正常的能耗应该是2500度电/小时,按每天工作10小时,每个月将需要75万度电,商业用电近似于75万/月的电费开支。如若采用全新风,在达到同样温度的情况下,需要的能耗将是平常能耗的3~4倍,也就是每个月的中央空调的电费为225万/月,增加150万的运营成本。

第三条,增加消杀。目前主要以化学消杀为主,这种方式一般是半个月到一个月消杀一次,无法达到及时防疫的要求。

那我们看看医院是怎么做的!传统的医院内使用的消杀柜,通常都是在中央空调设计时提前安装的,针对目前的旧改大多都存在空间不够的问题,而大多数传染病医院都是独立的空调系统,避免了空气较差地流动,同时也采用消毒柜等措施。也就是说,大多数的医院都是在建院前都安装了相应的消毒柜,而目前针对现有的旧大楼24小时实时运行消杀设备,要求一方面可以正常使用中央空调,另一方面可以及时地消杀病毒细菌。

三、让我们来认识一下中央空调和气流原理

(一)中央空调的种类

中央空调风系统种类繁多,对疫情有影响的主要是风系统和室内系统,根据室内系统的不同,我们常将中央空调分为以下几种:

1)氟系统(包括VRV):将制冷剂送到室内风机盘管,部分空气无新风,在室内循环;部分系统有单独的新风系统,一般都是比较小的系统。

2)水系统:将冷冻水送入室内风机盘管,部分空气无新风,在室内循环;部分系统有单独的新风系统。

3)空气系统:有单独的风机房,由空气处理机通过冷水将空气冷却再通过风管送到各房间。

极简方案系列三:中央空调防疫卫士 

空调的原理构成图

(二)中央空调的气流情况

常见空调的气流情况有以下四种:


1)全新风系统

经过风机盘管的全部都是新鲜空气,部分有专门的回风系统,部分没有,如VRV系统。

这种系统的安全系数最高,二次感染的可能性最小。

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2)带新风、排风、回风、送风的中央空调

这种在大系统中非常常见,老旧空调中也大多是这种。

通常系统中为了达到节能的目的,新风占比都调得比较低,大多在10~20%,只有医院强制要求在35%以上,通过空调风机回到室内的主要是室内原有的回风,同时因为各房间的回风都是并在一块的,造成各室内的空气互通,因此这种系统带有比较高的感染风险。

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3)有新风、回风、送风,无排风系统

此系统与第二种无本质区别,只是排风通过室内的门窗缝隙进行,通常需要对室内形成一个正压即可。其存在的感染风险也与新风比有关,同样存在着交叉感染的风险。


极简方案系列三:中央空调防疫卫士 


4)无新风系统

目前很多的中央空调,特别是多联机的风冷中央空调,为了节能,而将新风去掉,只在每一个室内单独的风循环,如家用空调一样,此种方式尽管没有前面2、3系统的不同房间之间交叉感染的情况,但依然会在同一室内进行感染。

极简方案系列三:中央空调防疫卫士 

极简方案系列三:中央空调防疫卫士

四、云控中央空调消杀方案

整个防疫卫士系统,基于人工智能和云计算,通过实时对回风系统的空气质量进行采集,控制消杀系统,包括紫外线和等离子两种方式组合。

消杀系统安装在原中央空调的风管和风道内,与人没有直接接触,安全可控。

(一)央空调系统方案


极简方案系列三:中央空调防疫卫士

 

1)工作原理

如上图所示,等离子消杀单元和紫外线消杀单元都安装于每一层楼的回风管道或者风机房,同时在后面加装了臭氧消除单元,对回风管道内风速小于10m/S的空气进行消杀,可以极大地减少病毒和细菌。

通常风机房采用紫外线,而风机盘管的采用的是等离子或者紫外线。系统实时采集回风空气质量,对消杀系统进行控制,同时还可以通过人流监测,调节消杀强度。


2)系统特点

1)消杀强度大:以10000m3/h的空气流量为例,一组系统单循环可以达到对70%的病毒和细菌消杀;

2)双消杀:分别采用紫外线和等离子,综合两者的优势,对不同的病毒和细菌达到更宽的消杀范围;

3)臭氧遏制:紫外线与等离子工作过程均会产生臭氧,臭氧本身就具有消毒作用,但浓度太高的臭氧会引起人体的不适,所以在本系统中有专门的臭氧遏制单元和臭氧浓度监控系统,通过采集空气中的臭氧含量,自动调节工作强度,使其满足国家标准的要求,低于1mg/m3;

4)空气净化:等离子对空调有净化作用,可以有效地减少空气中的气尘、除臭、分解有机物质;

5)智能控制:通过云和大数据,依据当地实时的天气情况、温湿度状态,调节合理的消杀强度和频率;

6)远程监控:支持大屏和手机APP,可以进行系统定时、远程监视、远程控制、维护保养;

7)空气质量报警:本系统对空气中的一氧化碳、二氧化碳、臭氧、温度、湿度、PM2.5/10进行实时监控,当超标时,可通过手机APP、大屏网站、短信自动进行报警通知。

(二)消杀评估分析


国内公共建筑中央空调的风速分析按下表1:


极简方案系列三:中央空调防疫卫士 

表1:低速风管系统表

 

紫外线消杀能力按下表2:


极简方案系列三:中央空调防疫卫士 

表2:紫外线消杀能力分析表 

等离子对冠状病毒消杀的实验数据按下表3:


极简方案系列三:中央空调防疫卫士

 表3:等离子对冠状病毒的消杀能力

 

等离子对其它病毒消杀的实验数据按下表4:


极简方案系列三:中央空调防疫卫士

 表4:等离子对其他病毒的消杀能力


根据上面的各种数据,我们可以知道紫外线和等离子对病毒和细菌的消杀都能产生一定的作用,在中央空调中有着一定的消杀效果,都能有效地帮助封闭大楼的中央空调运行,助力复产复工。

(三)云控消杀XS-19产品介绍

防疫卫士的产品包括两个部分,模块化结构,根据具体项目的需求选择合适的消杀产品。


1)消杀模组

XS-ZWX紫外线消杀单元:

 

极简方案系列三:中央空调防疫卫士 

 

功能:300W 254nm无臭氧空气风柜型中央空调消杀单元;

效能:单模组消杀能力2000m3/h,如空气流量和流速大,则可以按比例增加消杀模组,如10000m3/h,则需要5组消杀模组;

安装方式:有平面安装和插入式两种。


XS-DLZ等离子消杀单元:

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功能:15W 等离子风机盘管型中央空调消杀单元;

效能:单模组消杀能力150m²,如面积大,则可以按比例增加消杀模组,上图示例为1200 m²的实物照片;

安装方式:插入式。

2)监控

XS-ECS:

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功能:中央空调空气质量监控单元;

效能:最小配置为采集臭氧、温湿度、可以加装Pm2.5/10、一氧化碳、二氧化碳;内带智能控制模块,通过采集信号,闭环控制消杀模组的运行,包括限制臭氧含量、空气质量控制,同时能过4G与云服务器进行通信,用户可通过手机和大屏网页进行远程的监控。

安装:平面安装,尽量减小风阻。

(四)云控消杀的安全性问题

防疫也要注重安全,云控消杀YKXS-19采用了紫外线和等离子设备,需要长时间加电运行,而且此设备埋在空调风道中,是否安全运行,是否有效运行,产生的臭氧等空气杂质是否超标都需要实时监控。此外,合理的运行算法,确保在空调有效运行过程中进行及时消杀,并且在空调停机时及时关停相关设备,也是非常必要的。

极简工业后台强大的计算和监控系统,能够有效地确保云控消杀YKXS-19的安全性。


极简方案系列三:中央空调防疫卫士


极简方案系列三:中央空调防疫卫士


极简方案系列三:中央空调防疫卫士

五、结束语

新冠状病毒从目前的数据看,很难在短时间内消失,但全球也不可能长时间的闭关守国,所以人类很有可能需要与这种病毒以及未知的其它病毒、细菌进行长期的共存。

防疫卫士是专门针对公共建筑中的防疫消杀设计的全新一代防控系统,可以从根本上解决这个风险。


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