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May 29, 2023

新型コロナウイルスに対する換気の安全対策

Da quando la pandemia di COVID-19 ha colpito il Nord America lo scorso febbraio, la costruzione dell’IAQ è stata interrotta

昨年 2 月に新型コロナウイルス感染症のパンデミックが北米を襲って以来、IAQ の構築はまったく異なる焦点を当ててきました。 商業ビルの屋内空気品質 (IAQ) 戦略に、ウイルスに対する予防措置が次々と追加されています。 ここで、1 つの保護手段だけで十分なのかという疑問が生じます。

浮遊病原体を軽減するための最も一般的な戦略は、屋外空気の希釈、MERV 13 から高効率微粒子阻止 (HEPA) に至るまでのさまざまな媒体フィルターの改良、営業時間外の建物の清掃、紫外線殺菌照射 (UVGI)、およびイオン化です。 建築管理者は、上記の方法のいずれかを選択することがよくあります。 ただし、2 つ以上の方法を組み合わせることがより良い戦略であるかどうかという疑問が生じます。 上記のいずれかの方法を採用し、さらに外気を増やして希釈することで、より良い建物環境を確立できる可能性があります。 その理由は、ほとんどのメソッドは、機器の故障、メンテナンス不足、または人間の介入によるエラーによって動作を停止する可能性があるという事実に基づいています。

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HVAC システムによる外気導入の増加による室内空気の希釈は、おそらく最も有望な戦略です。 新型コロナウイルス感染症は屋内でも複製されます。 したがって、それを屋外で排出し、母なる自然に軽減させてみてはいかがでしょうか。 米国土安全保障省の研究開発部門である科学技術総局（STD）のウィリアム・ブライアン次官代理によると、その後、太陽の紫外線で自然に消毒された屋外の空気を取り込むことになるという。

米国疾病予防管理センター (CDC)、欧州暖房換気空調協会連合 (REHVA)、および米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) は、屋外の空気を増やすことを推奨しています。エアロゾル化した病気の粒子が含まれている可能性があるものは、居住者から遠ざけ、屋外で排出するのが理想的です。 きれいで消毒された屋外の空気が、排出された空気と入れ替わります。 この戦略が失敗する場合は、建物の HVAC システムの機能不全のみが原因である可能性があり、パンデミックに関係なく、換気が回復するまで居住者の避難を促す可能性が高くなります。 したがって、屋外空気機器の故障はおそらく見過ごされることはなく、IAQ の低下に対する安全策として考慮される可能性があります。

残念ながら、他の方法は無視される可能性があります。 あらゆる種類の濾過は、時間の経過とともに機能しなくなるか、少なくとも劣化する可能性があり、除去するために設置された目的の汚染物質から居住者が保護されないままになります。

たとえば、HVAC ユニットやダクトの UVGI ランプ技術は、ウイルスを不活化するための実績のある戦略です。 最近の 2 つの研究で、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の原因となる SARS CoV-2 に対する有効性が証明されました。 2020年6月にイタリアで行われた研究「UV-C照射はSARS CoV-2複製の不活化と阻害に非常に効果的である」(PDF)では、SARS CoV-2感染で観察されたものと同等のウイルス密度まで不活化することが実証された。 わずか 3.7 mJ/cm2 の UV-C 線量は 3-log 不活化を達成するのに十分であり、16.9 mJ/cm2 ですべてのウイルス濃度の完全な阻害が観察されました。

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UVGI はウイルス、つまり SARS CoV-2 に対して効果があることが証明されていますが、その固有の分解はわずか 2 年間で最大 60% も起こり、有害となる可能性があります。 劣化または燃え尽きた UV-C ランプを交換しないと、そもそも、建物の積極的な UV ランプ消毒戦略から居住者が保護されないままになります。

同様のことが、電荷を使用して高濃度の正イオンと負イオンで満たされたプラズマ場を生成するイオン化などの他の技術にも当てはまります。 これらのイオンは気流に乗って移動する際、粒子、病原菌、ガスに付着します。 イオンは、サブミクロンの微細粒子を凝集させ、濾過可能にするのに役立ちます。 さらに、イオンは病原体から生命を維持する水素を奪うことによって病原体を殺します。 このイオンは、電子ボルト電位が 12 以下 (eV<12) の有害な VOC を O2、CO2、N2、H2O などの無害な化合物に分解します。 イオンは気流に乗って占有空間に移動し、目に見えない空間であってもあらゆる場所の空気を浄化します。

欠点は、メンテナンス、特にイオン化毛の定期的なクリーニングがテクノロジーの有効性の鍵となることです。

同様に、培地の濾過を MERV-8 から MERV-13 に改善することは、汚染された空気中のエアロゾルや一部のサブミクロンの粒子を捕捉するのに役立つ可能性があるとして推奨されていますが、交換スケジュールの空白によって意図せずに妨害される可能性もあります。 同じことが HEPA にも当てはまりますが、その場合、HEPA フィルターが汚れていると、換気システムの詰まりが深刻になる可能性があります。

これらの例の重要な点は、フィルター、空気清浄機、その他の HVAC 関連の汚染物質軽減補助具は確実なものではないということです。 ただし、エネルギー回収換気装置 (ERV) や専用外気システム (DOAS) などの外気希釈装置と組み合わせると、保護と保証は 2 倍になります。 両方のテクノロジーは、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) などの宇宙のウイルスを軽減するという目標に向かって連携できます。 さらに、補助技術が故障した場合でも、外気の希釈によって乗員を保護できる可能性があります。

一般に、ERV は排気から熱を抽出し、供給空気に熱を伝達します。 これにより、潜在負荷と顕在負荷の両方が処理され、空調ユニットの冷却能力を過剰に高めることなく、より多くの外気を取り込むことができます。 ERV は、既存の AHU に補助屋外空気ユニットとして個別に適用することも、AHU 自体に接続することもできます。 ERV のサイズ、構成、数に応じて、従来の RTU を備えた建物を 100% 外気に変換できます。

パンデミック中は IAQ 機器の故障は避けられないため、ERV の選択が非常に重要になります。 ただし、すべての ERV 機器が同じというわけではありません。 空対空ERVにはいくつかの方式があります。 最も一般的なものは、エネルギー ホイールと静的プレート (エンタルピー コア) 熱交換器です。

エネルギー ホイールは機械式であり、ベルトまたはギア、モーター、駆動装置に依存しており、これらはすべて定期的なメンテナンスが必要です。 固定プレートコアには可動部品がなく、フィルターの交換と年に一度のコア面のバキュームのみが必要です。

図をクリックすると拡大します。

方法とその機能に応じて、ERV は建物の新型コロナウイルス感染症の可能性を軽減する上で恩恵をもたらす可能性があります (PDF) が、熱伝導中に汚染された戻り空気が供給空気に漏れると、良いことよりも害を及ぼす可能性もあります。排気伝達率 (EATR) と呼ばれます。

たとえば、パージ機能のないエネルギーホイールは、相互汚染の可能性があるため、パンデミック中に使用すべきではありません。 ただし、パージ モード、トリプル シール、その他の機能を備えた高価なホイールは、正しく校正されていれば相互汚染を最小限に抑えることができます。 正しく取り付けられていないと、ロータリー熱交換器の漏れが発生する可能性があります。 最も一般的な障害は、排気側でより高い圧力が発生するような方法でファンが取り付けられていることです。 抽出空気から供給空気への漏れが発生します。 このような場合、汚染された抽出空気の制御されない移動の程度は、許容できない最大 20% に達する可能性があります。 エネルギーホイールがゼロに近い相互汚染率に到達できない場合、またはホイール基板と HVAC システム間のバイパスを排除するための固体シールを備えていない場合は、パンデミック中に稼働すべきではありません (PDF)。

エネルギー ホイールの概念とは対照的に、静的プレート エンタルピー コアは、機器の認証に使用される AHRI 規格 1060「エネルギー回収換気装置用の空気対空気交換器の性能評価」に従って、空気の流れを分離します。 静的プレートのエンタルピー コアは、適切にバランスのとれたエアフローで動作する場合、ほぼゼロパーセントの相互汚染を実現します。 同じ媒体を使用して供給空気流と戻り空気流を回転させるエネルギーホイール戦略の代わりに、静的プレート技術により、エネルギー交換プロセス中に供給空気から戻り空気を完全に分離します。 多くのモデルの漏れ率は 0.1% です。 REHVAは、戻り空気と供給側空気を分離するための「HVACシステムにツインコイルユニットまたは別の熱回収装置が装備されている場合、熱回収装置を介したウイルス粒子の伝播は問題ではないと考えられる」と述べた最近の見解書でこれを裏付けている。ストリーム。

静的プレート システムはテストされ、相互汚染がほぼゼロであると評価されているため、その EATR はホイール テクノロジーよりも大幅に優れています。 ただし、古い HVAC システムでは、プレートの周囲のシールが正しく取り付けられていないか、古くなっている可能性があります。 したがって、パンデミック中に静的プレート型 ERV を使用する場合は、シールを検討する必要があります。

パンデミック以降、IAQ の構築はまったく異なる焦点になりました。 1 つの保護手段だけで十分なのかという疑問が生じます。 一部のテクノロジーは個別に安全な IAQ を適切に提供できますが、他の方法論、特に屋外空気希釈の信頼性を追加することで、現在および将来の危機中に居住者の健康を維持するための安全手段を構築できます。

結論としては、占有建物内の汚染物質を軽減するには換気が依然として最良の解決策であるということです。 ただし、空調システムが追加の外気による暖房または冷房負荷に対応できない場合は、ERV がおそらくその欠点を修正する最良の方法です。

Nick Agopian は、RenewAire の営業およびマーケティング担当副社長です。RenewAire は、高効率、エンタルピーコア、静的プレートのエネルギー回収換気装置 (ERV) を通じて、商業ビルおよび住宅ビルの IAQ を強化しています。 詳細については、www.renewaire.com をご覧ください。