Milyen hatása van az UV-C fénynek, és miként lehet azt a légtechnikában fertőtlenítési célra alkalmazni? Ezen kérdések megválaszolásán túl a szakcikk kitér a légtechnikában használt fertőtlenítő berendezésekre, és azok alkalmazástechnikai lehetőségeire.
Az UV-C fény hatása
Az UV-C DNS romboló tulajdonságairól szóló első tudományos publikációk a 30-as évek elején jelentek meg. Egy 1943-ból származó folyóiratcikk [1] foglalkozik először a technológia alkalmazásáról, amelyben az UV-C fényt a kanyaró megbetegedés elleni védekezés érdekében sikeresen használták fel egy iskolában, a fertőzés mértékét 20%-ról 5%-ra csökkentve a besugárzott tantermekben. A tuberkulózis (TBC) elleni küzdelemben a 40-es évek végétől egészen a 90-es évekig rendszeresen alkalmazták – figyelemre méltó eredmények mellett – az UV-C fényt. Napjainkban a TBC megbetegedések száma jelentősen csökkent a védőoltások miatt, de számos más kórokozó elpusztításában még mindig aktív szerepet játszik ez a fertőtlenítési eljárás.
A jelenlegi generáció már védőoltásokkal védett, ezért a világban megjelenő súlyos betegségek pl. TBC, himlő, kanyaró, gyermekbénulás valószínűsége mára csekély mértékű. A korszerű antibiotikumok nagyban hozzájárulnak ahhoz, hogy fertőzés esetén a kezelés könnyen és mellékhatások nélkül elvégezhető legyen. A 2020-ban kitört Covid járvány elleni védekezés újra teret adott ennek a technológiának [2].
A Covid vírus, akárcsak a TBC, a levegőben „aerosol” hatással, vagyis a szálló apró részecskék belélegzésével terjed. Napjainkban az orvostudomány ezt tekinti az elsődleges terjesztő közegnek, a védekezés módjai, mint pl. a lezárás, távolságtartás, maszkviselés stb. is erre az okra vezethetők vissza. Sajnálatos módon egyik módszer sem tudja tökéletesen megszüntetni az alapproblémát, azaz a kórokozó vírus vagy baktérium jelenlétét a közösségi terekben. Egy fertőzött egyén jelenléte drasztikusan megnövelheti a kórokozók számát, mivel akár milliárdos nagyságrendben is kibocsáthatja a vírust.
A UV-C hatékonyságát számos szervezet elismeri [3], mint pl. a WHO, CDC (Amerikai Járványügyi és Prevenciós központ) vagy az ASHRAE (Amerikai Fűtési, Hűtési, Légkondicionáló Mérnöki Szervezet). Az általuk megalkotott szabványok részletesen foglalkoznak az UV-C fertőtlenítő berendezések alkalmazásaival. Az említett szövetségeken kívül a nemzetközi fényforrásgyártó szervezetek, valamint az egyetemek közül a Harvard orvosi fakultása is elismerően nyilatkozik a technológiáról.
Az UV-C fertőtlenítés működési mechanizmusát az 1. ábra szemlélteti. Jelen cikk csak a rövidebb hullámhossz intervallumban, azaz a 253,8 nm-es UV-C fény alkalmazásáról szól, mivel ebben a tartományban működő lámpák a legelterjedtebbek a világon.
UV-C lámpákkal felszerelt HVAC rendszerek
A HVAC rendszerek (fűtő, szellőztető és légkondicionáló berendezések) célja, a zárt térben lévő levegő hőmérsékletének, páratartalmának, valamint tisztaságának szabályozása. A légcsatornákba szerelt germicid (fertőtlenítő) hatású UV lámpák segítségével a kórokozók számát jelentősen csökkenthetjük. A HVAC légkezelők befúvó oldali légcsatornáiban elhelyezett UV-C lámpák segítségével történik a helyiségbe beáramló levegő fertőtlenítése.
A HVAC rendszerekben további előnyt is jelent az UV-C fény alkalmazása. A berendezések üzemeltetése során a különösen meleg és magas páratartalmú környezetben a nedves felületeken biofilm keletkezik a hűtőbordákon, és páralecsapódás a gyűjtőedényekben, szűrőkön és a hozzá tartozó szerelvényeken. A szűrők összegyűjtik a vírusokat, baktériumokat, gombákat, spórákat, amelyek rontják a szűrés hatásfokát és potenciális fertőzésforrást jelentenek [4]. A 2. ábrán látható módon a hőcserélők lamelláin lévő biofilm-képződés már 1 μW/cm2 dózis mellett is megakadályozható.
Ahhoz, hogy megelőzhetők legyenek a potenciális fertőzőforrások által okozott káros hatások, az eszközöket kémiai vagy mechanikus módszerekkel időszakosan tisztítani kell. Az alkalmazott vegyi anyagok a személyzetre nézve veszélyesek is lehetnek, így különös figyelmet kell fordítani az emberek egészségének megőrzésére, valamint a vegyszerek alkalmazásával járó környezetvédelmi előírásokra [5].
Az UV-C lámpákkal felszerelt HVAC rendszerek előnyei:
- hatékonyabb működés,
- kisebb környezeti terhelés,
- alacsonyabb költség az üzemeltetés során,
- biztos megtérülés a felhasználónak,
- tisztább levegő mellett zöld rendszer létrehozása.
A rendszer további nagy előnye az előbb említett gondolatok mellett, hogy a zárt rendszer miatt a lámpa nem látható, így a biztonság a lehető legnagyobb.
Zárt rendszerű, mozgatható fertőtlenítő készülékek
Létezik egy másik lehetőség a helyiség levegőjében lévő mikroorganizmusok elpusztítására, ahol az UV-C lámpát egy teljesen zárt dobozban működtetjük. A berendezésen keresztül áramoltatjuk a helyiség levegőjét, így megszabadulva a kórokozóktól.
A kórokozókat szűrőbetét nélkül is hatástalanítja, továbbá az egyszerű felépítése miatt a készüléket csak csatlakoztatni kell a hálózatra, így szereléstechnikai kiépítést nem igényel. A légmozgást ventilátor segítségével lehet megvalósítani, így működése során a zajterhelés alacsony marad.
Bizonyára sokan tisztában vannak az angol eredetű ACH egységgel, amely az óránkénti légcsereszámot jelenti. Ezt a mérőszámot szabvány írja elő a különböző zárt terekre vonatkozóan a kritikusság függvényében. Az Amerikai Járványügyi és Prevenciós Központ szerint 15 ACH szükséges olyan helyeken, ahol a fertőzés kockázata igen magas, pl. kórházak, zsúfolt várótermek, rendelőintézetek. További zsúfolt terek esetében 10 ACH, egyéb terekben, helyeken 6 ACH szükséges a megfelelő szellőztetés érdekében [6]. A meglévő fertőtlenítő berendezésekkel az óránkénti hatszoros légcsere sajnos nem oldható meg, mert a helyiség teljes levegőmennyiségét kellene hiánytalanul átáramoltatni a berendezésen, jelentős ventilátor teljesítmény, zajterhelés, energia- és UV-igény mellett. A levegőtisztítás minősége is változó, mivel a helyiség távolabbi pontjai nem biztos, hogy fertőtlenítés alá kerülnek, a készülék közvetlen közelében lévő levegő pedig akár többször is átáramlik a berendezésen.
Felső légtér fertőtlenítő berendezések
A felső légtér fertőtlenítés az egyik legolcsóbb és leghatékonyabb módszer a helyiségben lévő kórokozók elpusztítására. Lamellái segítségével a 3. ábrán látható módon az UV-C fényt biztonságosan az emberek által használt térrész fölé irányítja, kialakítva az ún. fertőtlenítő zónát. A biztonsági zónában tartózkodó személyeket nem éri közvetlen UV-C fény, itt a szabványok által előírt minimális UV-C dózis éri csak az embereket, amely teljesen veszélytelen [7]. A levegő természetes mozgása által folyamatosan tisztul a légtér.
A felső légtér fertőtlenítő készülék mellett egy további légkeverő rendszer beépítésével akár 30 feletti légcsereszám is elérhető, ezért ez a leggyorsabb és leghatékonyabb UV-C fertőtlenítési technológia. Az idő- és költségfaktor 1 m2 felületre vetített értéke itt a legkedvezőbb.
Hátrányként szólhat, hogy az emberek bizonytalanok az UV-C fénnyel szemben, annak ellenére, hogy egy forró nyári napon a magas UV-B-sugárzás sokkal veszélyesebb, mint az UV-C. A tárgyalt UV-C fertőtlenítő berendezéseket csakis kizárólag megbízható forrásból szabad beszerezni és annak üzembe helyezését is csak szakemberrel szabad elvégeztetni. Hátrányként felhozható, hogy alacsony belmagasság esetén nem alkalmazható.
Nyitott rendszerű berendezések
A teljes helység fertőtlenítése is megoldható nyitott rendszerű, nagy intenzitású lámpákkal fix vagy mozgatható szerkezetekre szerelve kizárólag zárt termekben Az ilyen típusú készülékek működése közben a helyiségekben emberek nem tartózkodhatnak.
Kórházakban betegváltás utáni gyors fertőtlenítésre adhat ez a berendezés megoldást [8]. Hátránya, hogy az UV-C alkalmazása nem a legideálisabb felületfertőtlenítő módszer, mivel az árnyékolt területeken a mikroorganizmusok nem pusztulnak el.
Összefoglalás
Az UV-C fény határt szab a cseppfertőzéssel terjedő betegségek, mint pl. a COVID-19, az influenza terjedésének. Ezzel egy nem mérgező, környezetbarát, vegyi anyagoktól mentes, rendkívül hatékony és biztonságos fertőtlenítő eljárást biztosítva a felhasználóknak.
A tudomány a gyökérok megszüntetésében látja a tényleges megoldást. Ennek érdekében a megfelelő dózisú UV-C használatával elpusztítjuk a kórokozókat, a légtechnikai berendezéseket jobb hatékonysággal üzemeltetjük, amelynek eredménye a tisztább levegő és az alacsonyabb üzemeltetési költségek.
A technológia és a tárgyalt berendezések jól alkalmazhatók és illeszkednek a napjainkban megkövetelt több fokozatú levegő tisztítási elvárásokhoz. Javasolható, hogy csak megbízható, komoly referenciákkal rendelkező tervezők vagy gyártók segítségével építsenek be UV-C fertőtlenítő eszközöket, berendezéseket. Hazánkban üzemel a világ egyik legnagyobb UV lámpagyártója akkreditált laborral, rendkívül komoly, tapasztalt mérnöki fejlesztői kapacitással, amely a világon csak nagyon kevés helyen található meg. A fent ismertetett készülékek gyártói is jelen vannak az országban, akik komoly berendezés és üzemeltetési tapasztalattal rendelkeznek.
Irodalomjegyzék
[1] W. F. Wells: Air disinfection in day schools, American Journal of Public Health and the Nation’s Health, Dec. 1943, 1436-1443, Philadelphia, USA
[2] https://www.iuva.org/IUVA-Fact-Sheet-on-UV-Disinfection-for-COVID-19 (2022.03.21.)
[3] Centers for Disease Control and Prevention: Environmental control for Tuberculosis: Basic upper-room ultraviolet germicidal irradiation guidelines for healthcare settings, Mar. 2009, No. 2009-105, Atlanta, USA
[4] Fencl, F.: Rightsizing UV-C lamps for HVAC applications, Oct. 2013, HPAC Engineering.
[5] https://purolighting.com/wp-content/uploads/2020/10/Puro-Whitepaper_UV-Disinfection-in-HVAC.pdf (2022.04.01.)
[6] American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers: 2019 ASHRAE Handbook, Chapter 62: Ultraviolet Air and Surface Treatment
[7] Clive B. Beggs, Eldad J. Avital: Upper-room ultraviolet air disinfection might help to reduce COVID-19 transmission in buildings, Oct. 2020.
[8] Beatrice Casini et al.: Evaluation of an ultraviolet C (UVC) light-emitting device for disinfection of high touch surfaces in hospital critical areas, Sept. 2019, International Journal of Environmental Research and Public Health
Salekovics István
