Способ уничтожения патогенных микроорганизмов и связанных с ними частиц в системе вентиляции здания и система вентиляции здания
METHOD FOR THE DESTRUCTION OF PATHOGENIC MICROORGANISMS AND ASSOCIATED PARTICLES IN THE VENTILATION SYSTEM OF THE BUILDING AND THE VENTILATION SYSTEM OF THE BUILDING

Изобретение относится к средствам очистки и дезинфекции систем вентиляции преимущественно многоэтажных жилых и промышленных зданий, а также к системам вентиляции зданий. Оно предназначено для его использования в области дезинфекции систем вентиляции зданий и использования систем с учетом их эффективности и эпидемиологической безопасности. Изобретение направлено на очистку систем вентиляции от патогенных микроорганизмов и связанных с ними патогенных частиц.
В системах вентиляции и их воздуховодах при длительной эксплуатации создается опасная воздушная, тепловая и влажная благоприятная среда для обитания и размножения в ней вредных микроорганизмов. Такие микроорганизмы как бактерии, вирусы, клещи, грибки, плесень и мелкие насекомые в соединении с летучими частицами – сажей и отделяемыми от человека продуктами жизнедеятельности накапливаются и содержатся в своем множестве в наростах на внутренних поверхностях воздуховодов систем вентиляции зданий, включая наиболее уязвимые из них –многоэтажные жилые густонаселенные дома. Помещения таких домов расположены на разных этажах и сообщены между собой воздуховодами систем вентиляции через вентиляционные окна, которые закрыты решетками и расположены в основном в помещениях ванных комнат, кухонь и туалетов.
Воздуховоды системы вентиляции, предназначенные для вентиляции и очистки воздуха путем оттока воздуха из вентилируемых помещений становятся источниками заражения воздуха как вентилируемых помещений зданий и находящихся в них людей, так и воздуха окружающей среды, в которую выбрасываются указанные вредные микроорганизмы из систем вентиляции. Зараженный микроорганизмами воздух, выбрасываемый из систем вентиляции, наряду с другими источниками является опасным источником вирусных заболеваний, приводящих к вспышкам эпидемий.
Между зараженными обитателями разных квартир и помещений происходит обмен имеющимися у них инфекционными и другими заболеваниями через воздуховоды систем вентиляции зданий.
Для борьбы с патогенными микроорганизмами и связанными с ними вредными частицами, включая мельчайшие летучие частицы пыли и сажи используют в настоящее время методы обеззараживания систем вентиляции в лучших случаях в медицинских учреждениях, однако в области эксплуатации жилых и промышленных зданий обеззараживание систем вентиляции в основном или не проводится, или проводится в недостаточной мере.
Во многих жилых домах вентиляторы систем, работающие на всасывание воздуха из воздуховодов, каналов и вентиляционных шахт не работают по многим причинам, включая экономические и организационные причины. Наиболее опасными местами скопления микроорганизмов с условиями для их размножения стали вентиляционные воздушные каналы и воздуховоды систем вентиляции и особенно те из них, которые имеют неработающую вентиляцию.
В результате вентиляционные каналы и воздуховоды систем вентиляции имеют на их внутренних поверхностях многолетние опасные наросты, содержащие вредную множественную флору в соединении с жирами и летучими частицами, образующими в соединениях колонии патогенных микроорганизмов и частиц.
Проведение механической чистки и дезинфекции вентиляционных систем лишь уменьшает возможность указанных заражений, поскольку чистка и дезинфекция известными средствами не в полной мере уничтожает вредные микроорганизмы. В результате не до конца уничтоженные микроорганизмы выводятся в атмосферу естественным путем или принудительно вентиляторами из вентилируемых помещений и воздушных каналов систем вентиляции. В этом случае производится повторное заражение атмосферного воздуха – переносчика особо опасных вирусов.
Не эффективность очистки и дезинфекции систем вентиляции известными методами связана с существенной трудоемкостью этих процессов, большими материальными затратами и использованием химических дезинфицирующих средств, отрицательно действующих на людей после дезинфекции. Известные методы дезинфекций предусматривают обязательную эвакуацию обитателей дезинфицируемых зданий на время проведения дезинфекции.
Из достигнутого уровня техники известны средства и способы защиты и обеззараживания систем вентиляции многоэтажных зданий путем очистки систем от пыли, аэрозолей, токсичных соединений, спор, бактерий, вирусов, аллергенов и микроорганизмов. Известны такие средства, применяемые в способах обеззараживания систем вентиляции и обеззараживания поверхностей и предметов вообще:
– химические реагенты,
– источники ультрафиолетового излучения,
– стерилизующая смесь воздуха с распыленной мелкодисперсной
перекисью водорода,
– электрические поля высокого напряжения для получения
микроразрядов, возникающих при соприкосновении с отрицательно
заряженными микроорганизмами,
– глицинангидриддиметилол, известный как 1,4-бис-(гидроксиметил)
-2,5-пиперазиндион,
– смесь воздуха или иного газа с озоном,
– смесь горячего воздуха и распыленной мелкодисперсной перекиси
водорода,
– стерилизация медицинских препаратов и одежды в камерах сухим
жаром,
– термообработка предметов в камере разогретым воздухом до
температуры 170°С -230°С,
– дезинфицирующее средство и ионизация воздуха,
– стерилизация нагревом от 80°С до 120°С в центробежной полости
вентилятора,
– лучистая и конвективная теплота, коагулирующая белки и
стерилизующая воздух.
В опубликованных источниках информации раскрыты современные способы дезинфекции вентиляционных систем орошением и аэрозолированием. При этом дезинфекция химическими средствами предполагает как упомянутую эвакуацию людей из дезинфицируемых помещений здания, так и полного отключения систем вентиляции, кондиционирования и электроснабжения. При дезинфекции необходимы также средства индивидуальной защиты специалистов и их обучение для предотвращения заражений при дезинфекции. По окончании дезинфекции обработанные поверхности подлежат промывке водопроводной водой, высушиванию и проветриванию.
На объектах здравоохранения дезинфекцию вентиляционных систем проводят в соответствии с действующей инструкцией по эксплуатации и контролю эффективности вентиляционных устройств, по которой решение о дезинфекции принимают по эпидемиологическим показателям после забора проб воздуха на выходе воздуховода системы протягиванием через все воздуховоды системы вентиляции смеси воздуха с парами формальдегида. Этот способ предусматривает проведение дезинфекции периодически по указанным показаниям (RU 2574910 С2).
В описании указанного патента сообщается, что санитарно-гигиенический надзор за состоянием систем вентиляции зачастую отсутствует, что приводит к возникновению инфекций, передающихся воздушно-капельным путем. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации на стенках воздуховодов и оборудования приточных и вытяжных систем вентиляции скапливаются частицы различного происхождения. Конденсирующаяся вследствие колебания температур влага способствует образованию и росту на поверхностях систем бактериальной микрофлоры. Микробы из вентиляционных шахт попадают в помещения и провоцируют различные заболевания и аллергические реакции. Между тем приточные и вытяжные, вентиляционные системы необходимо чистить и дезинфицировать по санитарным нормам не реже одного раза в полгода (СП 3.5.1378-03 «Санитарно-эпидемилогические требования к организации и осуществлению дезинфекционной деятельности», «Методические рекомендации по организации контроля за очисткой и дезинфекцией систем вентиляции и кондиционирования воздуха», утвержденные Приказом Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора г. Москвы 12.08.2004 г. №07(Д).
Из патентной документации известно устройство обеззараживания поверхности вентиляционных шахт системы вентиляции источником ультрафиолетового излучения, опускаемого в вентиляционные шахты на гибком держателе (RU 186758 U1, 31.01.2019).
Известен способ стерилизации воздуха, при котором используют стерилизующую смесь из горячего воздуха и распыленной мелкодисперсной перекиси водорода, при этом создают положительное давление заданной концентрации смеси во внутреннем контуре негерметичного изолятора дросселированием технологических окон для удаления избыточной газообразной перекиси в область низкого давления внешнего негерметичного контура на протяжении всего технологического процесса (RU 2696080 С1, 30.07.2019).
Известен способ уничтожения микроорганизмов, при котором их заряжают отрицательно на электроде от постоянного электрического поля высокого напряжения, а затем разряжают положительным зарядом этого поля на соседнем электроде, при этом происходят микроразряды при соприкосновении отрицательно заряженного микроорганизма с противоположным положительным зарядом. В способе через микроорганизм протекает электрический ток, приводящий к выделению тепла, в результате чего микроорганизмы погибают (RU 2009119756 А, 27.11.2010).
Известен термохимический способ уничтожения патогенных микроорганизмов путем воздействия на них химическим реагентом и нагревом в накопителях в течение заданного периода времени, при котором микроорганизмы уничтожаются до уровня одной тысячи колоний на один грамм сухого вещества (RU 2556655 С1, 10.07.2015).
Из публикаций в Яндексе известен способ стерилизации предметов воздействием на них сухого жара, при котором объект нагревают в сушильном шкафу при температуре 180°С в течение 20-40 минут или при температуре 200°С в течение 10-20 минут. Сухим жаром стерилизуют стеклянную и фарфоровую посуду, жиры, вазелин, глицерин, термоустойчивые порошки, каолин, стрептоцид, тальк, кальция сульфат, окись цинка и другие материалы (Физический способ дезинфекции. Воздействие сухого жара. Инструкции Роспотребнадзора о проведении мероприятий для профилактики заболеваний, вызываемых короновирусом COVID-19, 2020).
Известна установка для термической обработки сыпучих пищевых продуктов с использованием нагретого воздуха, имеющая циклон, воздушный нагнетатель, воздушный нагреватель, соединяющие воздуховоды, всасывающий патрубок воздушного нагнетателя охладителя, циклон имеет спиралевидный патрубок для закручивание входящего в циклон воздуха в вихревой поток, емкость-приемник фрагментов отходов сыпучих пищевых продуктов в нижней части циклона, причем установка снабжена датчиком температуры «на входе», размещенным между нагревательным элементом и рабочей камерой, и датчиком температуры «на выходе», размещенным в верхней части рабочей камеры, установка выполнена в виде последовательно соединенных рабочей камеры, циклона, соединенного своим входом с выходом рабочей камеры, фильтрующего элемента, вход которого соединен с выходом циклона, воздушного нагнетателя первого контура, всасывающая магистраль которого соединена с выходом фильтрующего элемента, и нагревательного элемента, вход которого соединен с выходным воздуховодом воздушного нагнетателя первого контура, а выход которого соединен с входом в рабочую камеру через ее решетку, размещенную на ее входе, при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью обеспечения максимального температурного режима в начале термической обработки партии сыпучего пищевого продукта с последующим снижением температуры нагрева в процессе термической обработки в зависимости от уменьшения влажности обрабатываемого сыпучего продукта (RU 2536133 С1, 20.12.2014). Работа установки по данному патенту основана на способе термической обработки продукта, при котором разогретый в нагревателе до требуемой температуры воздух в пределах 170°С-230°С подают под давлением в рабочую камеру для обработки зерен семян подсолнечника, кофе, арахиса и других пищевых зерен, далее отработанный в рабочей камере воздух подают в верхнюю камеру другого циклона, откуда под давлением воздух подают вместе с фрагментами отходов продуктов в приемник отходов, размещенный в нижней части второго циклона.
Из описания заявки RU 94002342 А1 известно устройство, содержащее источник теплового излучения в местах сопряжения стерильных объектов при их временном вводе в соприкосновение (В.М. Кантере. Теоретические основы технологии микробиологических производств. М., ВО «Агропромиздат», 1990г., с.83 и 98, риc. 5.4 и 5.15). Источник лучистой и конвективной теплоты коагулирует белки и таким образом стерилизует воздух сухим жаром. Время стерилизации воздуха зависит от температуры стерилизации. При стерилизации сухим жаром при температуре 160°С время стерилизации составляет 60 мин, а время стерилизации при температуре 180°С составляет 10 мин. В режиме снабжения стерильным воздухом асептических объемов ферментаторов придают воздуху подвижность за счет создания перепада давлений относительно входа, для этого подают воздух в зону сухого жара, выдерживают его в этой зоне при определенной температуре, а затем проводят кондиционирование воздуха. В режиме стерилизации оборудования могут быть применены газы с более высокой температурой, обедненные кислородом, например, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, простерилизованные открытым пламенем при сгорании топлива в сжатом воздухе (RU 94002342 А1, 10.08.1996).
Известна система предотвращения образования колоний споровых форм микроорганизмов на поверхностях влажного помещения и в приповерхностном слое, содержащая, по меньшей мере, одну секцию электрического нагревателя, встроенного в одну или несколько указанных поверхностей, нагревающего указанные поверхности до температуры t>30°C и обеспечивающего испарение и удаление воды с указанных поверхностей и из приповерхностного слоя за временной интервал T1. Система имеет средства управления, контроля электробезопасности, работоспособности и нагрузки. Система содержит, по меньшей мере, один ультрафиолетовый облучатель, излучающий ультрафиолетовое излучение с энергией и длиной волны, достаточной для уничтожения споровых форм микроорганизмов за временной интервал T2. Система содержит, по меньшей мере, один вытяжной вентилятор, обеспечивающий удаление споровых форм микроорганизмов из указанного помещения за временной интервал T3. Вытяжной вентилятор выполнен с возможностью установки начала временного интервала T3 и его продолжительности (RU 2542489 С1, 20.01.2015).
Из зарубежной патентной документации известен способ дезинфекции систем вентиляции, представленный дезинфекционным и очистительным оборудованием для интегрированной системы вентиляции, при этом оборудование содержит устройство для генерации озона, воздуходувку и камеру смешивания газа (воздуха с озоном), причем выходной патрубок устройства для озона и генерации озона соединен с воздухозаборником камеры смешивания газа, которая также соединена с вентилятором, при этом выход камеры смешивания газа соединен с основной трубой системы вентиляции. На двух сторонах основной трубы имеются ответвления, которые сообщены с пользователями интегрированного кондиционирования воздуха. Оборудование для дезинфекции и очистки для интегрированной системы вентиляции и кондиционирования является экологически чистым (СN 202511398 U, 31.10.2012).
Также известен способ обеззараживания воздуха в вентиляционных каналах с использованием дезинфицирующего средства и ионизации воздуха (US 5648046 А, 15.07.1997).
Известен способ обработки биологической поверхности, включающий: первый генератор, распыляющий первый сухой туман в герметичной камере; выпуск первого сухого тумана из герметичной камеры; первый генератор или второй генератор рассеивает второй сухой туман в герметичной камере; истощает второй сухой туман из герметичной камеры (WO 2020069529 A1,02.04.2020). Способ предназначен для дезинфицирования поверхностей с целью уничтожения патогенных организмов.
Известно устройство стерилизации предметов нагревом от 80°С до 120°С в центробежной полости вентилятора с целью обеззараживания и уничтожения патогенных частиц (СN 110449273 А, 15.11.2019).
Из известных в качестве прототипа выбран способ дезинфекции вентиляционной системы дезинфицирующим средством, включающий дезинфекцию, которую проводят путем размещения на входе или выходе вентиляционного канала дезинфицирующего средства, испаряемого под действием потока воздуха, проходящего через вентиляционный канал, при этом в качестве дезинфицирующего средства используют съемный картридж – разбавленный водой алкилдиметилбензиламмоний хлорид, полигексаметиленгуанидин гидрохлорид или N,N-бис (3-аминопропил) додециламина, или их смесь в различных сочетаниях, или их смеси. Способ основан на использовании тепла потока воздуха, создаваемого системой вентиляции, от которого происходит испарение дезинфицирующего средства и всасывание его паров в вентиляционный канал. Пары дезинфицирующего средства создают на входе или на выходе вентиляционного канала дезинфицирующий фильтрационный барьер, который уничтожает микробы, бактерии, микроорганизмы, споры. Дезинфицирующий эффект может сохраняться в вентиляционном канале на расстоянии около 30 см от вентиляционной решетки вентилируемого помещения на протяжении времени испарения дезинфицирующего агента. При этом также происходит дезинфекция самой вентиляционной решетки (RU 2574910 С2, 10.02.2016 – прототип).
В прототипе описана система вентиляции с дезинфицирующим в ней устройством, которое расположено в вентиляционном воздушном канале системы вентиляции, сообщенном в вентилятором системы, воздушный канал имеет приточное воздухозаборное и вытяжное воздуховыпускное отверстия, а также закрытые вентиляционными решетками отверстия, которые сообщают вентилируемые помещения с воздушным каналом, при этом дезинфицирующее устройство содержит средство уничтожения патогенных микроорганизмов (материал с пропиткой дезинфицирующим средством или флакон с жидким дезинфицирующим средством). Путем вытяжки воздуха из вентилируемых помещений средства уничтожения оно рассеивается в воздушном канале и уничтожает патогенные микроорганизмы.
В указанном прототипе имеются сходные признаки с представленным в данном описании способом. Оба способа характеризуются тем, что они относятся к способу уничтожения патогенных микроорганизмов и связанных с ними частиц в системе вентиляции здания, при этом способы характеризуются тем, что закрывают герметично вентиляционные решетки в вентилируемых помещениях и подают средство уничтожения в воздушный канал системы и в сообщенные с каналом части системы.
Способ, раскрытый в прототипе является сложным и трудоемким в части обеспечения безопасности, связанной с необходимостью эвакуации людей из вентилируемых помещений на время чистки и дезинфекции системы вентиляции. В связи с множеством швов и пор в стенках воздуховодов системы, способ не в полной мере может обеспечить полное уничтожение патогенных микроорганизмов. В этой связи способ не отвечает требованиям его надежности в части полного уничтожения микроорганизмов в процессе дезинфекции
В указанном прототипе описана система вентиляции здания, которая имеет признаки сходные с признаками представленной системы вентиляции в данном описании. Обе системы вентиляции содержат воздушный канал с воздухозаборным отверстием в нижней части и воздуховыпускным отверстием в верхней части канала, с которым сообщен вентилятор всасывания воздуха из воздушного канала, а также закрытые решетками вентиляционные окна канала, сообщенные с вентилируемыми помещениями здания.
В прототипе решена задача дезинфекции системы вентиляции дезинфицирующим средством, введенным в картриджи на входе и выходе из воздушного канала системы вентиляции, однако ввиду слабой проницаемости дезинфицирующего средства в труднодоступные места системы вентиляции раскрытая в прототипе система не отвечает в полной мере требованиям надежного и полного уничтожения патогенных микроорганизмов в системе вентиляции. Также в прототипе не решается задача очистки воздуховодов системы от наростов на их внутренних поверхностях.
Техническим результатом изобретения, представленного в данном описании, является повышение надежности способа и системы вентиляции, упрощение процессов очистки системы вентиляции и уничтожения в ней патогенных микроорганизмов и связанных с ними патогенных частиц.
Технический результат получен способом уничтожения патогенных микроорганизмов и связанных с ними частиц в системе вентиляции здания, характеризующимся тем, что закрывают герметично вентиляционные решетки в вентилируемых помещениях и подают средство уничтожения в воздушный канал системы и в сообщенные с каналом части системы, средство уничтожения подают в воздушный канал под давлением через его нижнее отверстие и при этом в качестве средства используют движущийся под давлением снизу вверх поток горячего восходящего воздуха, которым нагревают воздушный канал, части системы вентиляции, содержащиеся в воздушном канале патогенные микроорганизмы и связанные с ними патогенные частицы до температуры распада микроорганизмов и их связей с патогенными частицами путем высушивания горячим воздухом и оказания давления потоком горячего воздуха снизу вверх, получают продукт распада микроорганизмов и частиц, выдерживают нагревание канала до момента превращения продукта распада в безопасную летучую смесь, которую потоком горячего воздуха под давлением снизу и всасыванием смеси сверху удаляют из воздушного канала.
Вентиляционную решетку каждого вентилируемого помещения закрывают герметично в случаях неработающей вентиляции, опасности заражения помещения, объявления эпидемий, чистки и дезинфекции системы вентиляции, при этом закрывают вентиляционную решетку каждого вентилируемого помещения на каждом этаже здания.
Высушивание связей микроорганизмов осуществляют с частицами, содержащимися в наростах на внутренней поверхности воздуховода, высушивание микроорганизмов и связей между связанными частицами наростов осуществляют до момента превращения их в летучую пыль, которую выносят из воздушного канала потоком восходящего горячего воздуха.
Перед подачей горячего воздуха в систему его нагревают в нагревателе до температуры 200°С, при этом в процессе прохождения горячего воздуха по воздушному каналу регулируют скорость движения потока горячего воздуха и скорость нагревания воздушного канала, который нагревают конвективным путем передачей тепла от горячего воздуха стенкам воздушного канала и частям системы вентиляции, фиксируют температуру нагрева воздушного канала и по температурным значениям повышают или понижают расход горячего воздуха.
Подачу в воздушный канал горячего воздуха осуществляют постоянно до момента фиксации отсутствия в продукте распада патогенных частиц на выходе из воздушного канала системы вентиляции.
Одновременно с подачей в воздушный канал горячего воздуха подают под давлением в воздушный канал сухие или газообразные смеси в заданных пропорциях, выделяющие углекислый газ, препятствующий доступ кислорода в зоны высушивания содержимого в воздушном канале и исключающий возгорание содержимого в системе при его нагреве, причем расход горячего воздуха вводимого через воздухозаборное отверстие воздушного канала и расход горячего воздуха выводимого через воздуховыпускное отверстие воздушного канала регулируют в зависимости от температуры нагрева поверхности воздушного канала.
Технический результат получен системой вентиляции здания, характеризующейся тем, что она содержит воздушный канал с воздухозаборным отверстием в нижней части и воздуховыпускным отверстием в верхней части канала, с которым сообщен вентилятор всасывания воздуха из воздушного канала, закрытые решетками вентиляционные окна канала, сообщенные с вентилируемыми помещениями здания, отличающаяся тем, что система оснащена сообщенным с воздухозаборным нижним отверстием канала нагнетателем горячего воздуха под давлением в воздушный канал при закрытых вентиляционных решетках, а также система оснащена сообщенной с выходным отверстием вентилятора термокамерой приема продуктов распада микроорганизмов и связанных с ними частиц.
Термокамера выполнена с расположенным под ней накопителем продукта распада, при этом термокамера и накопитель установлены за вентилятором по ходу движения воздуха из вентилятора, термокамера выполнена с патрубком для соединения с ней воздушного обратного канала для подачи горячего воздуха из термокамеры в нагнетатель.
В воздушном канале в зоне его соединения с нагнетателем герметично установлена заслонка, перекрывающая вход в канал холодного воздуха в процессе нормальной работы системы вентиляции и открывающая вход горячего воздуха в канал в процессе дезинфекции системы, при этом на выходе из термокамеры установлена заслонка, перекрывающая выход воздуха из термокамеры в процессе нагрева воздушного канала в начальной стадии нагрева.
При переключении системы вентиляции на режим уничтожения микроорганизмов каждая вентиляционная решетка закрыта заглушкой, выполненной из подвижной в решетке пластины или из липкой ленты, наклеенной на решетке со стороны вентилируемого помещения, причем заглушка выполнена с возможностью ее перевода из положения «открыто» – при нормальной работе системы вентиляции вентилируемых помещений – в положение «закрыто» при неработающей системе вентиляции в процессе уничтожения микроорганизмов.
На фиг.1 показана схема системы вентиляции здания для уничтожения патогенных микроорганизмов и связанных с ними частиц.
Система содержит воздушный канал 1 с воздухозаборным нижним отверстием 2 в нижней части канала и воздуховыпускным верхним отверстием 3 в верхней части канала. Система имеет герметично закрытые съемными вентиляционными решетками 4 вентиляционные окна 5 канала 1.
Вентиляционные решетки 4 на случай неработающей системы вентиляции, проведения её дезинфекции, объявленном карантине и эпидемий выполнены с возможностью их герметичного закрывания заглушками 6 или в экстренном порядке прочной клейкой лентой (лента не показана). В представленной системе вентиляции вентиляционные решетки 4 закрывают со стороны вентилируемых помещений 7 предпочтительно заглушками 6, герметично соединенными с вентиляционными решетками 4. Заглушкой 6 оснащена каждая вентиляционная решетка 4 (слева на фиг.1), закрывающая вентиляционное окно 5 канала 1. В случае использования ленты или заглушек 6 для герметизации вентиляционных окон 5, вентилируемые помещения 7 самоизолируются от вентиляционных окон 5 канала 1 и от полости 8 канала 1. В этом случае происходит полная самоизоляция вентилируемых помещений 7 здания от системы вентиляции. Такая самоизоляция помещений 7 производится изнутри помещений, для чего каждая заглушка 6 расположена со стороны вентилируемого помещения здания соосно с вентиляционным окном 5 канала.
Заглушка 6 расположена в пазах вентиляционной решетки с возможностью её перемещения в положение «открыто» (справа на фиг.1 условно решетка 4 снята, заглушка 6 открыта). В положении заглушек «открыто» система работает на вентиляцию помещений и удаления из них отработанного воздуха. В положения заглушек 6 «закрыто» (слева на фиг.1 решетки 4 установлены в рабочих положениях, заглушки 6 закрыты) их переводят при неработающей системе вентиляции в процессе её дезинфекции и чистки.
Заглушки 6 переводят также в закрытые рабочие положения, когда вентиляция не работает, на что указывает отсутствие воздушной тяги вблизи вентиляционной решетки 4 со стороны вентилируемого помещения.
С воздухозаборным нижним отверстием 2 канала 1 сообщен патрубок 9 нагнетателя 10 горячего воздуха под давлением в полость 8 воздушного канала 1. В верхней части воздушного канала 1 воздуховыпускное верхнее отверстие 3 сообщено с входным патрубком 11 центробежного вентилятора 12 всасывания воздуха из полости 8 воздушного канала 1. Выходной патрубок 13 вентилятора 12 сообщен с термокамерой 14 приема продуктов распада микроорганизмов и связанных с ними частиц. Термокамера 14 выполнена с накопителем 15 продуктов распада и установлена за вентилятором 12 по ходу движения воздуха.
Термокамера 14 выполнена с патрубком 16 для отвода из термокамеры продуктов распада, а также для присоединения к нему (в случае необходимости) верхнего конца съемного обратного воздушного канала 17, показанного условно пунктирными линиями.
Система вентиляции предусматривает использование в ней упомянутого обратного канала 17, нижний конец которого при необходимости соединяют с патрубком 18 нагнетателя 10 горячего воздуха, а верхний конец обратного канала соединяют с патрубком 16 термокамеры 14.
Горячий воздух поступает в нагнетатель 10 горячего воздуха от герметично исполненного нагревателя 19 воздуха конвективного типа, при этом нагнетатель сообщен с нагревателем расположенным между ним и патрубком.
Упомянутый обратный канал 17 предназначен для подачи выходящего из термокамеры 14 горячего воздуха в воздушный канал 1 системы для обеспечения возможности непрерывной циркуляции горячего воздуха по маршруту: воздушный канал 1 – вентилятор 12 – термокамера 11 – обратный канал 17 – нагнетатель 10 – воздушный канал 1. Такая циркуляция обеспечивает уменьшение энергоемкости системы вентиляции путем подачи горячего воздуха из термокамеры обратно в воздушный канал 1.
Обратный канал 17, используемый при необходимости, может быть установлен отдельно от воздушного канала 1 так, как это условно показано на фиг.1, или он может быть расположен параллельно воздушному каналу 1 в вентиляционной шахте (шахта не показана), или обратный канал 17 может быть расположен в самой полости 8 канала 1 (не показано).
На схеме фиг. 1 условно изображены основание 20 здания и межэтажные перекрытия 21 многоэтажного здания, между которыми расположены вентилируемые помещения 7 здания. Перед воздухозаборным отверстием 2 воздушного канала 1 расположена заслонка 22, закрывающая воздухозаборное отверстие 2 в случае, если система работает в безопасном режиме без угрозы её заражения. Заслонка 22 установлена герметично в воздушном канале 1 в зоне его соединения с нагнетателем 10. Заслонка 22 перекрывает вход в канал холодного воздуха в процессе нормальной работы системы вентиляции и она открывает вход горячего воздуха в канал 1 в процессе дезинфекции системы.
Термокамера 14 на выходе из неё имеет заслонку 23, которая закрывает или открывает патрубок 16 для отвода из термокамеры продуктов распада. Как это показано в данном исполнении заслонка 23 служит для сообщения термокамеры 14 с обратным каналом 17 или с атмосферой, когда она открыта.
Способ поясняется работой системы вентиляции на примере вентиляции многоэтажного жилого здания. Показанная схематично на фиг.1 система вентиляции используется в нормальном рабочем режиме, когда заслонка 22 системы закрыта, а заглушки 6 решеток 4 вентилируемых помещений 7 открыты так, как это показано на правой верхней части чертежа (решетка 4 условно отсоединена от проема вентиляционного окна 5). В этом нормальном положении отсутствуют угрозы заражения вентилируемых помещений 7, вентилятор 12 включен, он всасывает отработанный воздух из полости 8 канала 1 и из вентилируемых помещений через вентиляционные окна 5 и отверстия вентиляционных решеток и выбрасывается вентилятором в атмосферу.
В процессе всасывания воздуха его давление в полости 8 канала 1 снижается и воздушная масса из вентилируемого помещения 7 за счет текучести массы воздуха увлекается через отверстия вентиляционных решеток 4 и вентиляционные окна 5, и попадает в полость 8 воздушного канала 1.
В аварийных случаях вентиляционная система не работает, в ней нет воздушной тяги или вследствие неработающего вентилятора системы, или вследствие забитости воздушного канала 1 наростами на его внутренней поверхности, или забитости канала 1 посторонними предметами, попавшими в канал. В случае аварийности системы вентиляции она становится опасной с точки зрения заражения вентилируемых помещений, так как при отсутствии в канале 1 воздушной тяги из него в помещения попадает зараженный воздух.
Чтобы установить наличие воздушной тяги в полости 8 воздушного канала 1 приклеивают со стороны помещения 7 на верхней части решетки 4 маркеры (полоски папиросной бумаги или иные легкие видимые элементы) в вертикальном положении так, чтобы нижние концы маркеров находились в свободном висячем положении. По отклонениям маркеров устанавливают наличие или отсутствие воздушной тяги в полости 8 воздушного канала 1. Если маркеры притягиваются к решетке 4 – воздушная тяга в полости 8 воздушного канала 1 имеется. Если маркеры неподвижны – воздушная тяга в полости 8 воздушного канала 1 отсутствует. Если маркеры отклоняются от решетки 4 в сторону помещения 7 – воздушная тяга в полости 8 воздушного канала 1 направлена в обратную опасную сторону, в сторону венти лируемых помещений здания. Это положение является наиболее опасным. Опасность состоит в том, что при движении воздуха из канала 1 в воздушные помещения 7 в них поступает содержимое воздушного канала с возможными в ней опасными для здоровья патогенными микроорганизмами.
Также, при резком открывании или закрывании двери вентилируемого помещения, когда давление в помещении резко меняется в противоположных направлениях, можно установить с наибольшей эффективностью состояние вентиляционной системы.
В результате, если воздушная тяга в системе отсутствует, то необходима срочная самоизоляция помещения 7 от опасной вентиляционной системы.
Также в аварийных случаях, если службой безопасности установлено, что на выходе из системы вентиляции имеются опасные патогенные микроорганизмы и вентилятор 12 системы вентиляции не работает из-за отсутствия электроэнергии, поломки или других причин, а проектная воздушная тяга в полости 8 воздушного канала отсутствует, то систему вентиляции переводят в режим самоизоляции вентилируемых помещений 7. Для этого герметично закрывают заглушками 6 отверстия всех вентиляционных решеток 4 так, как это показано на левой стороне фиг.1 и прекращают сообщение вентилируемых помещений 7 с полостью 8 воздушного канала 1. В этом положении заглушек исключается проникновение из полости 8 воздушного канала в вентилируемые помещения 7 воздуха и вместе с ним патогенных микроорганизмов, с которыми связаны другие патогенные частицы. Следует отметить, что проникновение зараженного воздуха из полости 8 воздушного канала 1 возможно тогда, когда давление воздуха в полости 8 канала 1 повышается до избыточного в сравнении с давлением воздуха в атмосфере и вентилируемом помещении 7. Когда вместо разрежения воздуха в канале давление в канале меняется на избыточное, или когда давление воздуха в помещении понижается в виду разных причин, или когда давление воздуха в полости 8 канала 1 больше давления воздуха в вентилируемом помещении 7. Также это возможно при понижении давления в вентилируемых помещениях. В случае не защищенных вентилируемых помещений 7 в них проникают из канала 1 опасные частицы и микроорганизмы. Благодаря закрытым заглушкам 6, закрывающим вентиляционные решетки 4 попадание воздуха из воздушного канала 1 в вентилируемые помещения исключается.
В случаях угрозы заражения или факта установления заражения атмосферы патогенными микроорганизмами – систему вентиляции переводят в режим профилактической защиты или в режим борьбы с угрозой возникновения заражения, или в режим борьбы с зараженной системой вентиляции. В этих случаях следуют алгоритму действий, которые характеризуют способ уничтожения патогенных микроорганизмов и связанных с ними частиц в системе вентиляции здания и выполняют следующие действия.
Сначала закрывают заглушки 6 всех вентиляционных решеток на всех этажах здания, включают в работу термокамеру 14, открывают заслонку 22, закрывают заслонку 23 и включают в работу нагреватель 19 воздуха. После нагрева воздуха в нагревателе включают вентилятор 12 и включают нагнетатель 10 горячего воздуха, при этом вентилятор 12 включают в работу при достижении заданных показателей давления воздушного потока горячего воздуха и его температуры в воздушном канале 1. В таком положении указанных элементов системы поток горячего воздуха вместе с содержащимися в нем частицами поступает под давлением снизу вверх через вентилятор 12 в термокамеру 14, в которой происходит отделение горячего воздуха от перемещенных из канала легких частиц и других элементов, содержащихся в наростах канала. При этом содержимое в горячем воздухе отделяется от воздуха и попадает в накопитель 15. В случае, если в содержимом анализатором не обнаружены патогенные микроорганизмы, то горячий воздух из термокамеры по показаниям анализатора автоматически выпускают через открытую заслонку 23. В случае если патогенные элементы в содержимом накопителя имеются, то горячий воздух из термокамеры направляют по обратному воздушному каналу 17 в нагнетатель 10.
Нагревают воздух в нагревателе 19 до температуры прогревания системы вентиляции горячим воздухом движущимся по воздушному каналу 1 и по его отводам. Горячий воздух подают в полость 8 воздушного канала 1 системы вентиляции в качестве средства уничтожения патогенных микроорганизмов и связанных с ними патогенных частиц. Если система вентиляции имеет иные части системы, а канал имеет отводы (не показаны) то горячий воздух поступает в их полости и нагревает их до соответствующей температуры.
Горячий воздух подают в воздушный канал 1 под давлением через его нижнее отверстие 2, при этом давлением снизу вверх потоком горячего восходящего воздуха нагревают содержащиеся в канале 1 патогенные микроорганизмы и связанные с ними патогенные частицы. Нагрев осуществляют до температуры, при которой распадаются защитные оболочки микроорганизмов, содержание внутри оболочек и распадаются связи микроорганизмов с патогенными частицами. Указанный распад достигается высушиванием горячим воздухом оболочек микроорганизмов и их связей с частицами, а также давлением потока горячего воздуха, движущегося снизу вверх. При этом получают продукт распада микроорганизмов и связанных с ними частиц, а также распад других элементов, содержащихся в наростах воздушного канала до их распада.
Выдерживают нагревание канала до момента превращения продукта распада в безопасную летучую смесь, которую потоком горячего воздуха под давлением снизу и всасыванием смеси сверху вентилятором 12 удаляют из воздушного канала через термокамеру 14 и патрубок 16 в атмосферу, если полученная летучая смесь не содержит патогенов.
Высушивание связей микроорганизмов с частицами, содержащимися в наростах на внутренней стенке воздуховода, а также связей между связанными частицами наростов осуществляют до момента превращения их в летучую пыль, которую выносят из воздушного канала потоком восходящего горячего воздуха, проходящего через работающий вентилятор 12 и патрубок 13 вентилятора – в термокамеру 14 и накопитель 15 продуктов распада. В термокамере 14 происходит контрольное, окончательное терморазложение летучей пыли. При этом в начальной стадии работы системы в термокамере 14 происходит процесс терморазложения первичной массы содержимого в канале 1.
Перед подачей горячего воздуха в систему его сначала нагревают до температуры 200°С, при этом в процессе прохождения горячего воздуха по воздушному каналу регулируют скорость движения потока горячего воздуха и скорость нагревания воздушного канала, который нагревают конвективным путем – передачей тепла от горячего воздуха стенкам воздушного канала. При этом фиксируют температуру нагрева воздушного канала, в зависимости от которой повышают или понижают расход горячего воздуха, поступающего от нагнетателя 10.
Подачу в воздушный канал 1 горячего воздуха осуществляют до момента фиксации отсутствия в продукте распада патогенных частиц на выходе из накопителя 15 системы вентиляции. Если патогенные частицы на выходе из накопителя 15 имеют место, то одновременно с подачей в воздушный канал 1 горячего воздуха, через воздушный обратный канал 17 осуществляют упомянутую подачу горячего воздуха из термокамеры 14 в нагнетатель 10 и используют тепловую энергию нагретой в термокамере массы воздуха для усиления высушивания и разложения патогенных микроорганизмов в воздушном канале 1. При такой циркуляции горячих потоков воздуха достигается сокращение времени работы системы в режиме уничтожения микроорганизмов и связанных с ними частиц и сокращается расход электроэнергии на нагрев воздушного канала 1 и частей системы вентиляции.
Температуру нагрева поверхности воздушного канала системы и частей системы регулируют в зависимости от разницы температур воздушного канала 1 на его входе и выходе. В случае обнаружения этой разницы – её регулируют расходом горячего воздуха, вводимого через входное отверстие воздушного канала. При этом устанавливают такой режим нагрева канала 1 и частей системы, при котором патогенные микроорганизмы уничтожаются описанным выше образом.
После проведенного цикла уничтожения микроорганизмов в случаях, если в продуктах их распада выявляются живые микроорганизмы, цикл уничтожения повторяют. Также при необходимости циклы уничтожения повторяют в замкнутом режиме движения горячих потоков воздуха по замкнутому, упомянутому выше маршруту автоматически, пока анализатор содержания воздуха на выходе из термокамеры покажет отрицательные результаты.
Для обеспечения эффективности работы системы вентиляции в процессе её очистки и дезинфекции высушиванием содержимого воздушного канала и частей системы – в горячий воздух через нагнетатель могут быть добавлены сухие или газообразные смеси в заданных пропорциях, выделяющие углекислый газ, препятствующий поступлению кислорода в зоны высушивания содержимого в воздушном канале и исключающим возгорание содержимого при его нагреве. Также в горячий воздух могут быть добавлены газообразные вещества, усиливающие проникновение горячего воздуха в труднодоступные места системы вентиляции и в оболочки микроорганизмов.
Способ и система вентиляции обеспечивают возможность уничтожения микроорганизмов в системе вентиляции без эвакуации из квартир жителей, без промывки системы водой и её последующей просушки, они позволяют использовать стандартную систему вентиляции, дополненную нагнетателем, термокамерой и нагревателем воздуха, что упрощает процесс очистки системы и уничтожения патогенных организмов, при этом возможность повышения надежности полного уничтожения микроорганизмов в системе вентиляции повышается.
Вентиляционная система обеспечивает возможность непрерывной циркуляции горячего воздуха по маршруту: воздушный канал 1 – вентилятор 12 – термокамера 11 – обратный канал 17 – нагнетатель 10 – воздушный канал 1, что позволяет проводить непрерывный и надежный процесс уничтожения патогенных микроорганизмов по замкнутому кругу, в автоматическом режиме уничтожения, до их полной нейтрализации.
Система вентиляции, представленная в изобретении, позволяет использовать стандартную систему вентиляции, с добавлением к ней нагревателя и нагнетателя воздуха, термокамеры и накопителя, которые попарно объединяются в два мобильных агрегата, подключаемые к стандартной системе описанным выше образом. Это подключение проводят как в опасных случаях заражения вентилируемых помещений, так и при проведении плановой чистки систем вентиляции.