Анализ биозагрязнений воздушной среды в чистых помещениях и оценка рисков заражения в них

безопасность строительных систем. экологические проблемы в строительстве.

геоэкология

УДК 543.26 DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.912-916

анализ биозагрязнений воздушной среды в чистых помещениях и оценка рисков заражения в них

В.С. Галай

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры (ДонНАСА), 286123, г. Макеевка, ул. Державина, д. 2

АННОТАцИЯ. В связи с ростом спроса на предоставление качественных медицинских услуг активно развиваются технологии и системы безопасной работы персонала. К сожалению, в настоящее время врачи должны иметь дело с микроорганизмами разного уровня опасности, поэтому для обеспечения безопасности персонала и пациентов необходим тщательный анализ воздушной среды, так как может возникнуть риск заражения людей. Показатель заболеваемости, обусловленный микробиологическим загрязнением воздушной среды помещений, на сегодняшний момент остается на высоком уровне. Системы вентиляции с высокой степенью очистки воздуха в данных учреждениях являются одними из самых важных средств обеспечения для безопасности персонала, пациентов и окружающей среды. Обеззараживание воздуха обеспечивает снижение уровня распространенности инфекционных заболеваний и дополняет обязательное соблюдение действующих санитарных норм и правил по устройству и содержанию помещений, в первую очередь — лечебно-профилактических. В статье перечислены требования к приточно-вытяжным системам, описаны испытания фильтров на утечки аэрозольных частиц и герметичность установки для обнаружения дефектов фильтров или негерметичности системы.

КЛЮчЕВЫЕ СЛОВА: чистые помещения, персонал, безопасность, требования, бактерии, анализа, НЕРА-фильтр, риск заражения

ДЛЯ цИТИРОВАНИЯ: Галай В.С. Анализ биозагрязнений воздушной среды в чистых помещениях и оценка рисков заражения в них // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 8 (107). С. 912-916. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.912-916

ANALYSIS OF BIOCONTAMINATIONS OF AIR ENVIRONMENT IN CLEAN ROOMS AND ESTIMATION OF RISKS OF THEIR CONTAMINATION

V.S. Galai

P Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture (DonNASA),

O 2 Derzhavin st., Makеyеvka, Donetsk People's Republic, 286123

ANNOTATION. In connection with increasing demand for providing quality medical services, the technologies and systems for safe work of personnel began actively developing in the world. Unfortunately, at the present day, physicians have to deal with the microorganisms of different danger level, therefore, for the purpose of safety of personnel and patients, the detailed analysis of air environment is needed as there can be a risk of introduction of infection for people. Currently, incidence rate conditioned by microbiological contamination of air environment of rooms remains at a high

>

level. Prevention of disease dissemination is a basic task of the process of air discontamination. Air contamination pro-

vides the decrease of incidence of contagious diseases and complements the obligatory compliance with existing sanitary norms and rules for space planning, furnishing and maintenance, primarily medical and preventive ones. One of the ways of contagious diseases dissemination is aerogenous (respiratory), related to the main method of transmission of § respiratory diseases, such as influenza virus infection, tuberculosis. It is related to the fact that airborne bacterial aerosol

^ is constantly suspended in the air volume of rooms due to air motion (convections), that increases contamination rate.

О

KEY WORDS: clean rooms, personnel, safety, requirements, bacteria, analysis, HEPA-filter, risk, contamination

~ FOR CITATION: Galai V.S. Analiz biozagryazneniy vozdushnoy sredy v chistykh pomeshcheniyakh i otsenka riskov

zarazheniya v nikh [Analysis of Biocontaminations of Air Environment in Clean Rooms and Estimation of Risks of Their £ Contamination]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2017, vol. 12, issue 8 (107),

pp. 912-916. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.912-916

Ф

HQ чистое помещение — это помещение, в ко- в воздушной среде поддерживается в пределах не тором счетная концентрация аэрозольных частиц выше заданного и соответствует определенному

912 © Галай В.С., 2016

Анализ биозагрязнений воздушной среды в чистых помещениях ^ 912-916

и оценка рисков заражения в них

классу чистоты, в котором контролируются другие параметры, например температура, относительная влажность, перепад давления1.

Оснащенное чистое помещение — это состояние чистого помещения, в котором все системы помещения полностью готовы к работе, а технологическое оборудование установлено и находится в работоспособном состоянии, при этом персонал в рабочей зоне отсутствует.

функционирующее чистое помещение — это состояние чистого помещения, в котором все системы помещения и технологическое оборудование находятся в рабочем состоянии в режимах, соответствующих требованиям регламента, в присутствии необходимого количества персонала, выполняющего свои производственные функции.

Размер частицы — это максимальный линейный размер частицы в плоскости наблюдения оптического (электронного) микроскопа или эквивалентный диаметр частицы, определенный средствами измерений2.

Поддержание режима чистоты помещений по сравнению с традиционными методами борьбы с инфекциями имеет принципиальное отличие. Оно направлено не на борьбу и уничтожение уже имеющихся микроорганизмов в помещении, а направлено на то, чтобы не допустить их туда, а микроорганизмы, исходящие от больных или медицинского персонала, должны немедленно удаляться из помещения потоком воздуха. При создании данных помещений в лечебных учреждениях речь всегда идет не об отдельных помещениях, а о комплексах чистых помещений, объединенных лечебным или технологическим процессом. Как правило, каждый комплекс имеет единую систему приточно-вы-тяжной вентиляции. Чистые помещения или зоны должны соответствовать установленным нормативам по классам чистоты и обеспечиваться воздухом, прошедшим через фильтры очистки воздуха соответствующей эффективности3.

Так как системы вентиляции и обеззараживания воздуха в «чистых» помещениях с целью поддержания необходимых параметров микроклимата и безопасного обеззараживания, удаления загрязненного вирусами и бактериями воздуха работают круглосуточно, необходимо обеспечить данные системы комплектом автоматики. Этому вопросу важно уделить большое внимание, потому что от системы автоматики зависит как эффективная работа систем для поддержания микроклимата, так и бесперебойность работы, что уже является вопро-

1 ОСТ 42-510-98

2 ГОСТ Р 50766-95 Помещения чистые. Классификация. Методы аттестации. Общие требования

3 ГОСТ Р 51251-99 Фильтры очистки воздуха. Классифи-

кация. Маркировка

сом безопасности персонала и пациентов. Итак, автоматика приточно-вытяжных систем в «чистых» помещениях должна отвечать следующим требованиям:

• регулирование температуры воздуха на выходе из кондиционера и регулирование температуры и влажности воздуха в помещениях (модулях) комплексов чистых помещений;

• обеспечение дневного и ночного режимов работы кондиционера и вытяжных систем в автоматическом и в ручном режимах;

• частотное регулирование расходов приточного и вытяжного воздуха в различных режимах работы;

• обеспечение работы системы электронагрева кондиционера в переходном сезоне;

• управление работой системы холодоснабже-ния в летнем и переходном сезонных режимах с включением функции теплового насоса;

• контроль загрязненности фильтров кондиционера;

• контроль и регулирование параметров кондиционера;

• защита теплообменника от угрозы размораживания по воздуху и обратной воде;

• восстановление работы системы автоматики после отключения питания;

• включение блока резервного вентилятора в автоматическом режиме в случае отказа основного вентиляторного блока;

• управление резервированием вентиляторных блоков приточной и вытяжных систем с обеспечением контроля динамики выхода систем вентиляторов на рабочий режим.

Исходя из этого, можно сделать вывод о том, насколько важна работа системы вентиляции и ее комплекта автоматики в целом, ведь, например, поднимись температура или влажность воздуха внутри помещения выше допустимых параметров, может начаться процесс повышения активности ви- ^ русов или бактерий разных степеней патогенности (активности). Если же откажет система обеззаражи- т вания и очистки воздуха, то в разы вырастет риск заражения персонала или пациентов. к

Нужно добросовестно и внимательно выпол- § нять монтаж и запуск в работу систем автоматики. С В комплект автоматики должны входить все необ- у ходимые элементы, в т.ч. датчики, регулирующие н вентили, исполнительные механизмы, циркуляци- ^ онные насосы, микропроцессоры управления, преобразователи частоты, согласующие устройства, ю кабельные линии. Система управления должна 00 иметь возможность подключения по сети к системе диспетчеризации инженерного оборудования зда- у ния или всего лечебного учреждения.

Л

Одним из методов снижения рисков зараже- 8 ния микроорганизмами разных групп патогенности 1 является внедрение систем диспетчеризации инже- ° нерного оборудования. Даная система должна вы- ^ полнять бесперебойно следующие функции:

• сбор и архивирование информации, которая поступает от контроллеров автоматики: параметров воздушной среды, параметров работы оборудования, установок параметров работы, аварийных сообщений;

• передачу контроллерам автоматики команд управления, установок параметров работы, режимов работы;

• обработку архивов параметров и событий: архивирование действий оператора диспетчеризации;

• передачу всей информации о функционировании инженерного оборудования на другие клиентские компьютеры, имеющие доступ к локальной сети.

На рис. 1 и 2 приведены схемы управления автоматизированного процесса диспетчеризации и сервер программного обеспечения.

Стратегия борьбы с каждым видом опасности должна предусматривать хотя бы два эффективных метода борьбы. Опишем возможные риски заражения персонала болезнетворными микроорганизмами [1, 2].

Риск проникания биозагрязнений с наружным воздухом может зависеть от ряда факторов:

• расположения воздухозаборных решеток по отношению к земле и к плоским крышам;

• расстояния от источников биозагрязнений;

Рис. 1. Схема управления автоматизированноым процессом диспетчеризации

N О

со

о >

с а

N ^

2 о

н *

о

X 5 I н

о ф

ю

Рис. 2. Сервер программного обеспечения

Анализ биозагрязнений воздушной среды в чистых помещениях

и оценка рисков заражения в них

С. 912-916

• качества фильтрации воздуха.

Риск биозагрязнений, связанных с влажными элементами оборудования подготовки воздуха, можно уменьшить за счет следующих мер:

• эффективного удаления воды, конденсируемой из потока воздуха;

• установки сепараторов капель после воздухоохладителей;

• отказа от увлажнителей, работающих по принципу распыления воды, или, по крайней мере, дезинфекции используемой воды ультрафиолетовым излучением;

• фильтрации воздуха после всех источников микроорганизмов.

Риск перекрестных загрязнений может зависеть, в основном, от следующих факторов:

• специализации помещений по критическим этапам производства с учетом опасности как выделения частиц, так и их осаждения;

• сведения к минимуму распространения частиц за счет принципа физического разделения (полного или частичного) или за счет вытяжек в зоне критических источников частиц;

• предотвращения распространения частиц в соседние помещения за счет перепада давления;

• НЕРА-фильтрации рециркуляционного воздуха или, в критических случаях, использования в системе вентиляции и кондиционирования 100%-но наружного воздуха.

Риск непредусмотренной инфильтрации воздуха можно уменьшить за счет:

• применения принципа «помещение в помещении»;

• поддержания положительного перепада давления в помещении.

Так как последним этапом очистки воздуха в чистых помещениях является очистка с помощью фильтров высокой эффективности (НЕРА-филь-тров), то необходимо исследовать и проанализировать испытание фильтров высокой эффективности на утечки аэрозольных частиц и герметичность установки в целом.

Испытание фильтров высокой эффективности на утечки аэрозольных частиц и герметичность их установки проводится при текущем контроле чистых помещений для того, чтобы обнаружить дефекты фильтров и их монтажа, проявляющиеся в увеличении коэффициента проскока фильтра выше допустимого уровня. Оно выполняется для каждого НЕ-РА-фильтра, установленного в чистом помещении

любого класса чистоты: А (100), В (100), С (10000) и D (100000). Коэффициент проскока фильтра определяется как процентное отношение концентраций аэрозольных частиц с заданными размерами после и до НЕРА-фильтра. Для измерения концентрации аэрозольных частиц используется метод интегрального светорассеяния оптического излучения.

При проведении измерений необходимо соблюдать следующие условия:

• чистое помещение, в котором проводятся измерения, должно находиться в оснащенном состоянии, т.е. необходимо поддерживать перепад давления, кратность воздухообмена и параметры микроклимата, соответствующие условиям эксплуатации данного чистого помещения;

• система вентиляции чистого помещения должна функционировать в номинальном режиме;

• перед выполнением измерений должны быть временно удалены решетки для доступа к НЕРА-фильтрам.

Средства измерения концентрации — фотометр; генератор полидисперсных аэрозольных частиц фОР-генератор), обеспечивающий приведенный дисперсный состав тестового аэрозоля. Характеристики фотометра следующие:

Диапазон измерений прибора, мг/куб. м

Предел допустимой основной относительной погрешности, не более, %

Номинальное значение расхода анализируемой пробы воздуха, л/мин. Предел допускаемого относительного отклонения расхода от номинального значения, не более, % +/- 10

Характеристика DOP-генератора следующие:

Содержание частиц, % Размер частиц, мкм

Менее 3,0 99

Менее 1,5 95

Менее 1,0 92

Менее 0,70 50

Менее 0,45 25

Менее 0,40 10

В конечном итоге коэффициент проскока фильтров высокой эффективности (НЕРА-фильтров) не должен превышать указанных в таблице значений.

Результаты испытаний НЕРА-фильтров на предмет утечек аэрозольных частиц и герметич-

0,001...100

+/- 40

28,3

Параметры фильтров высокой эффективности

Параметр Класс фильтров высокой эф( ективности

Н10 Н11 Н12 Н13 Н14

Эффективность фильтра, % 85 95 99,5 99,95 99,995

Коэффициент проскока, % 15 5 0,5 0,05 0,005

00

Ф

0 т

1

*

О У

Т

0

1

м

В

г

3

у

о *

8

О

ч

X S I h О Ф Ю

ность установки являются положительными при выполнении следующих условий:

^ - N..

N

•100% < 25%,

где N и N . — максимальные и минимальные

max mm

измеренные значения концентрации аэрозоля до фильтра; Ncp — среднее значения концентрации аэрозоля по результатам измерений до фильтра;

•100% < 40%,

n

ср

где n и n — максимальные и минимальные

max mm

измеренные значения концентрации аэрозоля после фильтра; ncp — среднее значения концентрации аэрозоля по результатам измерений после фильтра.

Таким образом, при создании чистых помещений в лечебных учреждениях речь всегда идет о комплексах чистых помещений, объединенных

лечебным или технологическим процессом. Системы вентиляции с высокой степенью очистки воздуха в данных учреждениях являются одними из самых важных средств обеспечения для безопасности персонала, пациентов и окружающей среды. Так как системы вентиляции и поддержания микроклимата в лечебно-профилактических учреждениях автоматизированы, то необходимо правильно спроектировать, смонтировать и в дальнейшем эксплуатировать системы вентиляции с комплектом автоматики в целях обеспечения продуктивной и безопасной работы персонала. Так как последним этапом очистки воздуха в чистых помещениях является очистка с помощью фильтров высокой эффективности (НЕРА-фильтров), были проведены испытания фильтров на утечки аэрозольных частиц и герметичность установки для обнаружения дефектов фильтров или негерметичности системы.

литература

1. Schicht H.H. Heating, ventilating and air conditioning (HVAC) requirements and design concepts for facilities manufacturing non-sterile dosage forms // Swiss Pharma. 2001 (23). № 7-8. Pp. 5-11.

2. Чистые помещения / под. ред. А.Е. Федотова : 2-е изд., перераб. и доп. М., Асинком, 2003. 576 с.

Поступила в редакцию в марте 2016 г. Принята в доработанном виде в июне 2017 г. Одобрена для публикации в июле 2017 г.

Об авторе: Галай Владимир Сергеевич — студент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции, Донбасская национальная академия строительства и архитектуры (ДонНАСА), Донецкая Народная Республика, 286123, г. Макеевка, ул. Державина, д. 2, volodya_galay@mail.ru.

references

N

о

со

х

о >

с

10

N ^

2 о

н >

о

2. Chistyye pomeshcheniya /pod. red. A. E. Fedotova : 2-ye izd., pererab. i dop. [Clean Apartments / A.E. Fedotov

1. Schicht H.H.: Heating, Ventilating and Air Conditioning (HVAC) Requirements and Design Concepts for Facilities Manufacturing Non-Sterile Dosage Forms. Swiss Pharma. 2001(23), no. 7-8, pp. 5-11.

Received in March 2016.

Adopted in revised form in June 2017.

Approved for publication in July 2017.

About an author: Galay Vladimir sergeevich — student, Department of Gas-Supplyings and Ventilation, Donbas National Academy of civil Engineering and Architecture (DonNAsA), 2 Derzhavin st., Makeyevka, Donetsk People's Republic, 286123; volodya_galay@mail.ru.