أداء التأين ثنائي القطب في البيئات التعليمية

في البيئة المحيطة بالوضع الوبائي الحالي، يبحث الناس في كل مكان عن إجابات لجعل مساحاتنا الداخلية أكثر أمانًا وصحة. وهذا واضح تمامًا في مدارسنا حيث قد يكون من الصعب تنفيذ بعض الإجراءات الموصى بها على نطاق واسع للحد من انتشار الأمراض المنقولة عبر الهواء.

يشار إليها أحيانًا باسم "تقنيات رخيصة مجربةلقد تم الحديث عن استراتيجيات مثل تنفيذ مرشحات وسائط عالية الكفاءة وزيادة التهوية وفتح النوافذ في المساء لاستخدامها في الفصول الدراسية لتقليل احتمالية انتشار الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات والبكتيريا المحمولة جواً.

تعود جميع هذه الأساليب إلى الخمسينيات من القرن العشرين. منذ تلك الحقبة، أصبحت الفرامل الأسطوانية في السيارات أيضًا تقنية رخيصة الثمن ومثبتة، بالإضافة إلى المصابيح المتوهجة. بشكل أساسي، من خلال استخدام الترشيح كإستراتيجية لتنقية الهواء، فإنك تأمل في التقاط الجسيمات الفيروسية الموجودة على الأنسجة (يتم توفير غالبية مواد الترشيح بواسطة كيمبرلي كلارك، الشركة المصنعة للمناديل الورقية).

المشكلة الأكبر هي تطبيق هذه الأساليب في بيئة بناء المدارس في العالم الحقيقي. في دراسة أجريت على مدارس مدينة نيويورك، كان لدى ثلث المدارس فقط أنظمة تهوية ميكانيكية أو أنظمة تدفئة مركزية وتكييف. ومن نفس الدراسة أيضًا، فإن جميع المدارس التي تمت دراستها باستثناء 18 بالمائة، لم يكن بها نوافذ أو نوافذ مكسورة ولا يمكن فتحها. (المصدر www.edweek.org). تعتمد العديد من المدارس، وخاصة في المناخات الباردة، على وحدات تهوية أو أنظمة وحدوية توفر الحرارة فقط وتدفق هواء كافٍ من هذه الأنظمة لتوزيع الحرارة في جميع أنحاء الفصل الدراسي. بالنسبة لهذه المدارس، لا يمكن إجراء تحسينات على الترشيح و/أو التهوية دون إجراء تغييرات كبيرة على المبنى مع تكاليف باهظة ووقت لا يمكن فيه استخدام المبنى بسبب البناء.

حتى في المدارس ذات التهوية المركزية. إن ترقية المرشحات أو زيادة تهوية الهواء الخارجي ليست بهذه البساطة. الترقية من مرشح MERV (الحد الأدنى لقيمة تقرير الكفاءة) 8 إلى مرشح MERV 13 كما أوصت ASHRAE، ستزيد من انخفاض الضغط الثابت عبر المرشح. سيؤدي ذلك إلى انخفاض تدفق الهواء في جميع أنحاء نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). نظرًا لأن نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) لم يتم تصميمه لتقييد تدفق الهواء من الفلتر ذي التصنيف الأعلى، فسيكون من الصعب تسخين وتبريد المساحة، وسيتم تشغيل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بشكل متكرر ولمدة أطول لتلبية منظم الحرارة، وسيزداد الطلب على القدرة الحصانية للمروحة وسيزداد سيعمل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بشكل عام بجهد أكبر ويكون أكثر عرضة للتآكل المبكر.

ويزداد الأمر سوءًا، نظرًا لأن الفلتر ذو التصنيف الأعلى سوف يلتقط المزيد من الجزيئات، فسوف يحتاج إلى الاستبدال كثيرًا أو سيقيد تدفق الهواء بشكل أكبر، حيث يتم تحميله بالأوساخ ويصبح أكثر سمكًا وأكثر سمكًا. قد تتجمد ملفات التيار المتردد وتعطل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). كما سيؤثر انخفاض تدفق الهواء على ضغط المبنى مما يجعل المساحة تصبح تحت ضغط سلبي، حيث يريد الهواء غير المتحكم فيه أن يتم امتصاصه إلى داخل المبنى. قد يؤدي ذلك إلى مشاكل في التحكم في درجة الحرارة والرطوبة ويشجع نمو العفن والبكتيريا داخل المبنى.

كما تم اختبار مرشح MERFV 13 ليكون فعالاً بنسبة 50% لالتقاط الجزيئات في نطاق 3 إلى 1 ميكرومتر. وفيما يتعلق بالفيروس على سبيل المثال، يبلغ حجم جسيم فيروس كورونا 12 ميكرومتر. هذه الجسيمات صغيرة جدًا بحيث لا يمكن التقاطها بواسطة مرشحات MERV 3، ويتم تصنيف مرشحات HEPA فقط في نطاق MERV 17-20 لهذه الجسيمات ذات الحجم.

إن زيادة إدخال الهواء الخارجي أو زيادة التهوية التي يمكن أن تخفف الملوثات الداخلية ليس من السهل تنفيذها أيضًا. في الحالات التي لا يتوفر فيها مكيف هواء مركزي، من المحتمل أن يكون الخيار هو فتح النوافذ، وفي كثير من الحالات خاصة في مناخات الطقس البارد، ليس خيارًا. حتى في حالة وجود تكييف مركزي، فقد تم تصميم هذه الأنظمة حول عامل تحميل من تصميم الهواء الخارجي الحالي، وستتطلب زيادة هذه الكمية والحمل ببساطة إعادة هندسة نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) لاستيعاب هذا الحمل، وسوف تحتاج سعة الحمولة إلى زيادة، وقنوات، يجب مراعاة الأنابيب وحتى المكان الذي يتم إدخال الهواء الخارجي منه. كل هذه التدابير والترشيح والتهوية ستؤدي إلى زيادة كبيرة في تشغيل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وتكاليف الطاقة الإجمالية.

لهذه الأسباب العديدة، تم استخدام تقنية AtmosAir والأيونات ثنائية القطب في عدد لا يحصى من المدارس مع وجود الآلاف من الأنظمة المعمول بها. الميزة المميزة هي أن AtmosAir سوف يتكامل بسلاسة مع أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) ولا يتطلب إعادة هندسة الأنظمة الميكانيكية لاستيعابها، بل تتكيف تقنية AtmosAir مع نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). أيضًا في العديد من المدارس التي لا يوجد بها نظام تكييف مركزي، تمتلك AtmosAir أجهزة صغيرة يمكنها التكامل مع مراوح وحدات الفصل الدراسي والأنظمة الوحدوية الأخرى لاستخدام تدفق الهواء من هذه الأجهزة لتنقية المساحات التي تخدمها هذه الأنظمة الوحدوية. يمكن أيضًا توفير AtmosAir في وحدات مستقلة بذاتها في الحالات التي لا يوجد فيها مصدر هواء إمداد على الإطلاق.

هل يعمل BPI حقًا في البيئات المدرسية؟ بدأت شركة Atmos Air كشركة لاختبار الهواء، وكان اختبار وتقييم أداء الأنظمة المطبقة في الميدان في ظل ظروف العالم الحقيقي أساسًا لشركة AtmosAir. تم إجراء هذه الاختبارات حيث لم يتم أخذ أي اعتبار للاختبار وحدثت أنشطة الشاغلين وتشغيل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) كالمعتاد.

تم قياس عناصر الجسيمات (PM 10 PM 2.5) TVOC (إجمالي المركبات العضوية المتطايرة) والجراثيم كمؤشر على نظافة الهواء. تم قياس الأوزون لتحديد ما إذا كان هذا المنتج الثانوي قد تم إنشاؤه بواسطة تشغيل أنظمة AtmosAir. لإضافة بعض السياق إلى المستويات المقاسة، انظر أدناه بعض الإرشادات المرتبطة بأنواع الملوثات هذه:

PM10 25 ميكروغرام/م3 منظمة الصحة العالمية (منظمة الصحة العالمية)

PM2.5 50 ميكروغرام/م3 منظمة الصحة العالمية (منظمة الصحة العالمية)

TVOC 500 PPB USGBC (مجلس المباني الخضراء بالولايات المتحدة)

الجراثيم لا يوجد (لا توجد إرشادات حالية فيما يتعلق بمستويات الجراثيم)

الأوزون .01 جزء في المليون OSHA (إدارة السلامة والصحة المهنية)

من المهم أيضًا ملاحظة أن هذه الدراسات أجريت بحيث يكون المتغير الوحيد الذي يمكن التحكم فيه هو تشغيل المؤين. لم يتم في أي من هذه الدراسات إدخال مادة ملوثة إلى البيئة عمدًا لإثارة تفاعل من خلال عملية تأين الهواء. ما كان موجودًا في الهواء هو ما حدث بشكل طبيعي وقت الاختبار في بيئة مدرسية نموذجية مشغولة.

في الختام، في حين أن ترشيح الوسائط وزيادة التهوية الخارجية قد تكون طرقًا عريقة لتحسين جودة الهواء الداخلي، إلا أنها غالبًا ما تكون مكلفة للغاية أو مستحيلة التنفيذ في بيئات الفصول الدراسية بالمدارس. تُستخدم تقنية الأيونات ثنائية القطب مثل AtmosAir في الأنظمة المدرسية منذ أكثر من 20 عامًا لقدرتها على تحسين جودة الهواء الداخلي مع عدم زيادة تكاليف التشغيل وتتطلب إعادة هندسة أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) المكلفة. تتمتع هذه الأنظمة بتاريخ حافل من النجاح في البيئات التعليمية، حيث تظهر الدراسات تحسينات قابلة للقياس في بيئات العالم الحقيقي.