本文對原文略有修改。
原文標(biāo)題：建筑集中生活熱水系統(tǒng)水質(zhì)安全保障技術(shù)；作者：趙鋰、沈晨；作者單位：中國建筑設(shè)計研究院有限公司。將刊登在《給水排水》2020年戰(zhàn)“疫”專欄。
背景
3月11日，世界衛(wèi)生組織（WHO）總干事長譚德塞宣布新型冠狀病毒感染的肺炎（以下簡稱新冠肺炎）已為全球性流行病。全球抗擊新冠肺炎進入關(guān)鍵時刻，中國在應(yīng)對新冠肺炎疫情的防控工作取得了大量的臨床經(jīng)驗、治療技術(shù)和高效的管控措施。中國抗擊疫情的經(jīng)驗具有重要借鑒意義。3月12日國家衛(wèi)健委高級別專家組組長、中國工程院院士鐘南山教授應(yīng)約同歐洲呼吸學(xué)會候任主席安妮塔·西蒙斯博士進行了視頻連線，介紹中國抗擊新冠肺炎疫情的成果和經(jīng)驗時，特別提醒，對于新冠病毒的傳播途徑仍需深入研究，查明是否由于淋浴器或排氣管泄露造成。他舉例，在鉆石公主號上，直到2月29日，總共709名患者中(近20%乘客)感染了COVID-19，究其原因可能通過管道或淋浴器傳播所致。
這是自2月18日，鐘南山院士強調(diào)防范新冠肺炎，保持下水道暢通極為重要后，再次強調(diào)建筑生活熱水系統(tǒng)衛(wèi)生安全性在防控新冠肺炎疫情中的重要性。集中生活熱水系統(tǒng)正確的設(shè)計、運行與維護，在防疫期間應(yīng)采取的一些強化應(yīng)對技術(shù)措施，是鞏固新冠肺炎防疫工作已取得的成果，保障百姓身體健康的需要。
集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)就是在鍋爐房、熱交換間將水集中加熱，通過熱水管網(wǎng)輸送至整棟或幾棟建筑的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。適用于熱水用量較大，用水點比較集中的建筑，如較高級居住建筑、旅館、公共浴室、醫(yī)院、療養(yǎng)院、體育館、游泳館（池）、大型飯店等公共建筑，布置較集中的工業(yè)企業(yè)建筑等。集中生活熱水系統(tǒng)的水質(zhì)應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活熱水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ/T 521-2018的要求。集中熱水系統(tǒng)中使用頻率最高的衛(wèi)生器具就是淋浴器，淋浴器的出水溫度為37℃~40℃，要求工作壓力為0.1 MPa ~0.2MPa。軍團菌是一種典型定植生活熱水系統(tǒng)，經(jīng)由熱水管道系統(tǒng)傳播，并以氣溶膠形式被人吸入肺部感染致病的細菌。由于淋浴器花灑頭有一定的出水溫度及工作壓力，具有產(chǎn)生氣溶膠的條件。氣溶膠是集中生活熱水系統(tǒng)傳播細菌病毒的一種典型方式，如新冠病毒由病毒攜帶者傳播進入集中生活熱水系統(tǒng)中，經(jīng)由集中生活熱水系統(tǒng)管道隨水流傳播，在淋浴器處，以氣溶膠形式被使用者吸入肺部，致人體感染病毒后，病毒在人體內(nèi)繁殖、傳播，那么集中生活熱水系統(tǒng)將成為新型冠狀病毒社區(qū)豎向傳播的傳染源，其潛在危害風(fēng)險大，影響范圍廣，必須采取正確的預(yù)防措施，切斷細菌、病毒在淋浴器處傳播的條件。
冠狀病毒在水系統(tǒng)中生存的特性
中國科學(xué)院北京基因組研究所研究發(fā)現(xiàn)，2019新型冠狀病毒COVID-19與2003年爆發(fā)的SARS病毒基因組序列相似度為80%，與2017年2月從國內(nèi)的蝙蝠中采集到的相關(guān)基因組序列相似性最高，相似度為88%。研究人員發(fā)現(xiàn)在分類學(xué)上，它和SARS病毒是同一“種”的。新冠病毒正式命名SARS-CoV-2，WHO專家稱新冠病毒與SARS病毒是“姐妹”，命名已被廣泛應(yīng)用。
由于新型冠狀病毒與SARS病毒基因組序列相似度為80%，那么我們在研究新型冠狀病毒的生存特性時，可參考SARS病毒的一些研究成果。
王新為、Gundy、Pagat、Lai、Duan、Rabenau等對人冠狀病毒SARS-CoV和HCoV-229E的生存試驗的研究數(shù)據(jù)顯示，冠狀病毒在水中的存活時間均受水溫與水質(zhì)的影響，在較低水溫下病毒生存時間更長；SARS-CoV在室溫（20℃~25℃）下，在清水和排泄物中病毒生存時間更長，此外在培養(yǎng)液中存活時間略長于干燥條件[2]。在4℃條件下病毒的存活時間可長達100d以上，在室溫（20℃~25℃）條件下存活時間達2d~17d以上。
根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，新型冠狀病毒與SARS-CoV病毒有共性，在溫度22℃~25℃，液態(tài)環(huán)境中存活時間更久，可存活21d，詳見表1。
表1 新冠病毒在體外存活時間
集中生活熱水系統(tǒng)要求
1）集中生活熱水系統(tǒng)末端出水溫度
集中生活熱水系統(tǒng)，是冷水供水經(jīng)熱源加熱后由管道系統(tǒng)，輸送到各個用水末端的系統(tǒng)。冷水供水的水質(zhì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749的要求是保證生活熱水水質(zhì)安全的前提，但如果熱水系統(tǒng)設(shè)計與運維不合理，熱水水質(zhì)仍難以保證，而熱水水質(zhì)與使用人員的身體健康密切相關(guān)。軍團菌、分支桿菌等管道機會致病菌，是我們關(guān)注已久威脅集中生活熱水系統(tǒng)水質(zhì)安全的一個重要原因。為保障集中生活熱水系統(tǒng)水質(zhì)安全，由中國建筑設(shè)計研究院有限公司承擔(dān)的國家“十二五”水專項課題《建筑水系統(tǒng)微循環(huán)重構(gòu)技術(shù)研究與示范》課題（以下簡稱“課題”）為支撐，主編了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活熱水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ/T 541-2018（以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)”）和協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《生活熱水水質(zhì)安全技術(shù)規(guī)程》T/CECS 510：2018（以下簡稱“規(guī)程”），可供設(shè)計人員，物業(yè)管理人員科學(xué)、合理的設(shè)計、使用與維護集中生活熱水系統(tǒng)。
水傳播疾病的爆發(fā)絕大多數(shù)是由病原體引起的，包括細菌、病毒、原生動物和腸蟲等。一般細菌、病毒和寄生原蟲熱抵抗能力低，50℃水溫作用下1min～2min即被滅活，因此在生活熱水系統(tǒng)中并不常見，也不能成為威脅生活熱水水質(zhì)安全的主要因素。
為抑制病菌在集中生活熱水系統(tǒng)中的傳播和定植，“標(biāo)準(zhǔn)”和“規(guī)程”都對集中生活熱水系統(tǒng)中的水溫進行了規(guī)定。其中“標(biāo)準(zhǔn)”要求集中生活熱水系統(tǒng)熱水管道末端出水水溫不得低于46℃，而“規(guī)程”中要求集中生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)的水溫應(yīng)符合下列規(guī)定：
（1）水加熱設(shè)備出水水溫，醫(yī)院、療養(yǎng)院、養(yǎng)老院、幼兒園等類型建筑不應(yīng)低于60℃，其他建筑不應(yīng)低于55℃；
（2）集中生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)回水溫度不應(yīng)低于50℃；
（3）水溫不滿足以上任一要求時，應(yīng)采取能夠有效滅菌的技術(shù)措施，且水加熱設(shè)備出水溫度降低不應(yīng)超過5℃；
（4）用水點水溫不應(yīng)低于46℃；水加熱設(shè)備的出水溫度不應(yīng)大于70℃。
供水溫度過高不僅散熱損失大、耗費能源，而且有可能造成燙傷人員的事故，并加速加熱設(shè)備和管道的結(jié)垢、腐蝕。因此，熱水供應(yīng)系統(tǒng)水加熱器出口的水溫不應(yīng)高于70C°。供水溫度過低，將為軍團菌等有害人體健康的病菌提供生存、繁殖的條件與環(huán)境。據(jù)美英等國外有關(guān)調(diào)查表明：12%~70%的醫(yī)院水系統(tǒng)中有軍團菌繁殖，在倫敦高達70%的大型建筑水系統(tǒng)中藏有軍團菌。美國通過模擬管道系統(tǒng)的玻璃管試驗進一步證實了適宜的溫度對軍團菌生存與繁殖的重要性，其結(jié)果為軍團菌能夠在20 C°、40 C°的環(huán)境中存活和生長繁殖，溫度超過50 C°水中就幾乎找到軍團菌了。
2）集中熱水系統(tǒng)管道末端水溫現(xiàn)狀
然而在實際工程中，為了節(jié)約能源、節(jié)約成本及支出，很多場所集中生活熱水系統(tǒng)水溫達不到“標(biāo)準(zhǔn)”和“規(guī)程”的要求。2014年和2016年，我們分別對湖南、湖北、河南等地主要城市及北京市主城區(qū)具有代表性的大中型建筑物，隨機選取建筑內(nèi)集中生活熱水水質(zhì)進行檢測分析，探索并評價建筑物集中熱水系統(tǒng)的水質(zhì)情況。
2014年調(diào)研情況顯示，4家醫(yī)院和3家星級酒店賓館都采用集中供熱系統(tǒng)，設(shè)置集中加熱鍋爐或集中太陽能加熱系統(tǒng)，設(shè)計熱水循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過熱水供水管路和熱水回水管路，保證建筑熱水系統(tǒng)的沐浴水對水溫的要求。2家住宅、1所工廠和3所高校所采水樣利用城市熱網(wǎng)加熱熱水（夏季）、空氣源熱泵或熱水系統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)，為了節(jié)能降低了管網(wǎng)熱水水溫的熱水系統(tǒng)，由于管道保溫及長度分布不一，很難保證在供水的最遠端即熱水系統(tǒng)末端出水水溫不低于46℃。另外北京14個樣品中僅有一家高檔酒店和一家醫(yī)院熱水系統(tǒng)末端出水高于46℃，且低于50℃，分別為47.42℃和45.32℃。其他12個取樣點的末端出水水溫均低于46℃，且水溫處于30℃~40℃的水樣較多。14個采樣點生活熱水平均水溫是37.15℃。
2016年調(diào)研合計采樣點為33個，包括湖南、湖北、河南、北京多地酒店高校辦公住宅等，熱水平均水溫45.5℃，高于46℃采樣點個數(shù)為15個采樣點，其中醫(yī)院熱水樣品檢測水溫較高，5家醫(yī)院平均熱水水溫為53.08℃，最高點水溫為59℃，只有一個采樣點水溫低于46℃為43.4℃。18家酒店平均熱水水溫為46.3℃，最高水溫為52℃，50%的采樣點熱水水溫高于46℃。4個住宅類建筑平均熱水水溫為38℃，4個采樣點均不高于46℃，最高水溫為42℃。4所高校采樣點只有南陽一所高校水溫45.6℃，其余北京三所高校采樣點熱水水溫均低于40℃，最高水溫為38℃。兩所高級辦公樓熱水采樣點熱水水溫平均溫度為46℃。各類建筑熱水系統(tǒng)實際水溫見圖1。
圖1 調(diào)研建筑熱水水溫
3）集中生活熱水系統(tǒng)病毒傳染途徑
“課題”調(diào)研的數(shù)據(jù)顯示，超50%的集中生活熱水系統(tǒng)水溫達不到“標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的管道末端出水溫度46℃。根據(jù)冠狀病毒在水系統(tǒng)中的存活特性來看，當(dāng)水溫不達標(biāo)的集中生活熱水系統(tǒng)感染了新型冠狀病毒，那么病毒會在該系統(tǒng)中至少存在2d以上。當(dāng)高濃度新型冠狀病毒暴露條件下，冷水系統(tǒng)或集中生活熱水系統(tǒng)一旦被病毒感染，系統(tǒng)內(nèi)水溫不僅不利于對新型冠狀病毒的滅活和抑制，還會延長病毒的存活時間，此時集中生活熱水系統(tǒng)將會成為無形的傳染源，就像一只無形的手，游走在每家每戶之間，即便閉門不出，居家隔離，一旦打開熱水龍頭，就面臨被傳染的風(fēng)險。集中生活熱水系統(tǒng)將成為病毒社區(qū)傳播的致命傳染源，會造成大面積社區(qū)傳播，嚴(yán)重威脅到使用者的生命健康安全。
鉆石公主號事件，在船艙內(nèi)多是密閉環(huán)境的情況下，假設(shè)病毒感染到淋雨噴頭，當(dāng)某種情況下（如管道負壓、直接接觸等），病毒被帶到熱水系統(tǒng)中，隨水流在管道內(nèi)游走傳播，勢必會造成跨房間、跨樓層感染。普通住宅、高校宿舍、普通旅館等建筑熱水循環(huán)系統(tǒng)是定時循環(huán)，如若集中熱水系統(tǒng)無人使用時，管道回水溫度降低至環(huán)境溫度（25℃）時，將更有利于病毒的存活并延長其存活時間，增加了病毒傳播和感染的風(fēng)險。
除供水溫度低引起的細菌、病毒繁殖外，集中熱水系統(tǒng)為保證系統(tǒng)壓力安全而設(shè)置的膨脹罐，當(dāng)設(shè)置在循環(huán)回水管上時，如采用了隔膜式或囊式膨脹罐，不是通過式（見圖2），有滯水區(qū)，也會加劇細菌、病毒的傳播。
圖2 不同形式膨脹罐
如何避免這種情況的發(fā)生，保障集中生活熱水洗衣水質(zhì)安全，切斷病毒通過管道系統(tǒng)進行傳播是關(guān)鍵。
集中生活熱水系統(tǒng)水質(zhì)保障技術(shù)
1)集中生活熱水系統(tǒng)消毒技術(shù)
“課題”組通過大量調(diào)研數(shù)據(jù)和試驗研究之后，以抑制管道機會致病菌等常規(guī)病菌為核心，編制“標(biāo)準(zhǔn)”和“規(guī)程”。其核心技術(shù)要求包括規(guī)定熱水系統(tǒng)的最低水溫、管道系統(tǒng)增設(shè)消毒裝置等技術(shù)措施。
集中生活熱水系統(tǒng)可采用銀離子、紫外光催化二氧化鈦、高溫或二氧化氯等滅菌措施。在防疫期間的應(yīng)急滅菌處理宜采用投加氯、二氧化氯或熱沖擊滅菌等措施。當(dāng)氯用于應(yīng)急滅菌處理時，投加量為20mg/L~50 mg/L，最不利出水點游離余氯濃度不應(yīng)低于2 mg/L，運行時間不應(yīng)小于2h。采用二氧化氯應(yīng)急處理時，投加量宜為8 mg/L ~19 mg/L，最不利點游離余氯濃度不低于0.8 mg/L，運行時間不小于2h。熱沖擊滅菌處理時，最不利點水溫不低于60℃，系統(tǒng)持續(xù)運行時間不應(yīng)小于1h，各用水點沖洗時間不應(yīng)小于5min。
值得注意的是，王新為等試驗研究表明，游離性余氯、二氧化氯、臭氧和加熱消毒等方式同時對滅殺冠狀病毒有效。
王新為等的消毒小試證明，采用的氧化劑和加熱消毒對冠狀病毒具有滅活作用，需注意的是消毒時間或加熱處理時間不宜過短。游離性余氯、二氧化氯、臭氧都對清水或固液分離后的污水中人冠狀病毒有良好的滅活效果；臭氧表現(xiàn)出非常優(yōu)異的病毒滅活效果，單獨的紫外線效果不佳。
加熱處理可以有效地滅活冠狀病毒，參考滅活溫度和時間為58℃/120min、67℃/60min或75℃/45min以上。但高溫消毒缺點是效果不完全，殘留少量微生物有可能復(fù)活，有嚴(yán)重燙傷危險。高溫滅菌可能影響系統(tǒng)使用，對于設(shè)置恒溫混水閥的系統(tǒng)，閥后管道不能沖洗，因此不適合采用。工程中采用熱泵熱水系統(tǒng)和太陽能（直接利用）出水溫度達到60℃均存在困難，要達到合理的熱水供水溫度，會加劇管道、設(shè)備結(jié)垢和腐蝕，能耗大大增加。
2011-2016年間，中國院熱水課題研究團隊，開發(fā)引進兩種新的熱水系統(tǒng)消毒技術(shù)，銀離子消毒滅菌技術(shù)和紫外光催化二氧化鈦消毒滅菌技術(shù)（AOT）。建立了中試試驗系統(tǒng)，并多次進行了消毒滅菌試驗。其中中試試驗采用銀離子對35℃熱水中軍團菌的滅活試驗結(jié)果表明，在銀離子濃度0.10mg/L滅活180min時，滅活率可達99.92%，滿足我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006標(biāo)準(zhǔn)，也達到了世界衛(wèi)生組織規(guī)定每100mL水中軍團菌數(shù)小于1cfu的要求；在銀離子濃度為0.05mg/L～0.07mg/L下滅活180min時，細菌總數(shù)和異養(yǎng)菌的滅活率分別達到97.86%和85.71%，可見銀離子對軍團菌具有顯著的效果。
另外常濤等的研究中認為，銀離子對病毒有殺滅作用，銀離子還可抑制腸道病毒的復(fù)制，銀離子可以通過Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥自由基，可損傷病毒的蛋白質(zhì)衣殼及DNA分子，引起DNA核苷酸的斷裂導(dǎo)致死亡。銀離子對新型冠狀病毒是否具有滅活作用，需進一步試驗研究。
2)集中熱水系統(tǒng)的管道循環(huán)
集中生活熱水系統(tǒng)應(yīng)在設(shè)計階段做好循環(huán)系統(tǒng)，優(yōu)先采用機械循環(huán)，保證干管、立管或干管、立管和支管中的熱水循環(huán)；對于設(shè)有3個或3個以上衛(wèi)生間的酒店式公寓、住宅、別墅共用水加熱設(shè)備的局部熱水供應(yīng)系統(tǒng)時，采用設(shè)小循環(huán)泵機械循環(huán)。高層建筑熱水系統(tǒng)當(dāng)采用減壓閥分區(qū)供水時，各分區(qū)要分別設(shè)置熱水循環(huán)系統(tǒng)。
單體建筑的循環(huán)管道在有條件時采用同程布置，當(dāng)采用異程布置時，熱水回水干、立管應(yīng)采用導(dǎo)流循環(huán)管件連接、在回水立管上設(shè)溫度控制或流量控制的循環(huán)閥件。小區(qū)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)熱水回水總干管和總循環(huán)水泵，單體建筑連接小區(qū)總回水管的回水管處采用設(shè)分循環(huán)水泵、流量控制或溫度控制等循環(huán)配件。保證熱水系統(tǒng)回水溫度，阻斷細菌、病毒的繁殖條件。
結(jié)論
1）采取一定的技術(shù)措施，能夠保障建筑集中生活熱水水質(zhì)安全，集中生活熱水水質(zhì)不合格的系統(tǒng)需根據(jù)“規(guī)程”進行整改，以保障系統(tǒng)安全。
2）特別值得注意，對于醫(yī)院、療養(yǎng)院、養(yǎng)老院、幼兒園等特殊類型建筑，其熱水使用者多為易感人群，存在各種疾病傳播的可能，因此規(guī)定其熱水加熱設(shè)備出水溫度不應(yīng)低于60℃。當(dāng)水加熱設(shè)備出水水溫?zé)o法保證60℃時，應(yīng)采取有效的消毒滅菌技術(shù)措施?？尚械霓k法有：在回水管道上設(shè)置銀離子消毒滅菌裝置、供水干管上設(shè)置紫外光催化二氧化鈦設(shè)備或采用高溫消毒滅菌等方法。
3）當(dāng)建筑集中生活熱水系統(tǒng)設(shè)備出水和管道末端出水達不到“標(biāo)準(zhǔn)”和“規(guī)程”要求時，存在傳播新型冠狀病毒的風(fēng)險，新冠病毒是否以其為傳播路徑，需進一步調(diào)查研究；
4）建筑集中生活熱水系統(tǒng)增設(shè)消毒裝置，有利于規(guī)避和消除新型冠狀病毒在熱水系統(tǒng)中傳播的風(fēng)險。
5）當(dāng)發(fā)現(xiàn)集中生活熱水系統(tǒng)被冠狀病毒感染后，熱沖擊法是一種很有效的消毒方法。將水加熱到75℃～80℃可將原生動物、病原體或者細菌殺死。
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