Вентиляционные системы могут увеличить риск заражения новым коронавирусом

Вентиляционные системы во многих современных офисных зданиях, которые предназначены для поддержания комфортной температуры и повышения энергоэффективности, могут увеличить риск заражения коронавирусом, особенно в предстоящую зиму, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Journal of Fluid Mechanics.

 
  Команда из Кембриджского университета обнаружила, что широко используемые системы “смешивающей вентиляции”, которые предназначены для поддержания однородных условий во всех частях помещения, равномерно рассеивают воздушные загрязнения по всему пространству. Эти загрязнители могут включать капли и аэрозоли, потенциально содержащие вирусы.

Исследование подчеркнуло важность хорошей вентиляции и ношения масок для поддержания концентрации загрязняющих веществ на минимальном уровне и, следовательно, снижения риска передачи SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19.
Данные все чаще указывают на то, что вирус распространяется главным образом через более крупные капли и более мелкие аэрозоли, которые выбрасываются, когда мы кашляем, чихаем, смеемся, говорим или дышим. Кроме того, имеющиеся на данный момент данные свидетельствуют о том, что передача внутри помещений происходит гораздо чаще, чем на открытом воздухе, что, вероятно, связано с увеличением времени воздействия и снижением скорости диспергирования капель и аэрозолей.

“По мере приближения зимы в северном полушарии, люди начинают проводить больше времени внутри. Понимание роли вентиляции имеет решающее значение для оценки риска заражения вирусом и помогает замедлить его распространение”, – сказал профессор Пол Линден из Кембриджского отделения прикладной математики и теоретической физики (DAMTP), который возглавлял исследование. – В то время как прямой мониторинг капель и аэрозолей в закрытых помещениях затруднен, мы выдыхаем углекислый газ, который можно легко измерить и использовать в качестве индикатора риска заражения. Небольшие респираторные аэрозоли, содержащие вирус, транспортируются вместе с углекислым газом, образующимся при дыхании, и переносятся по комнате вентиляционными потоками. Недостаточная вентиляция может привести к высокой концентрации углекислого газа, что, в свою очередь, может увеличить риск заражения вирусом.”

Команда показала, что воздушный поток в помещениях является сложным и зависит от размещения вентиляционных отверстий, окон и дверей, а также от конвективных потоков, генерируемых теплом, выделяемым людьми и оборудованием в здании. Другие переменные, такие как движение или разговор людей, открывание или закрывание дверей, или изменение условий наружного воздуха в зданиях с естественной вентиляцией, влияют на эти потоки и, следовательно, на риск заражения вирусом.

Смешивающая вентиляция является наиболее распространенной, где вентиляционные отверстия помещаются для поддержания воздуха в пространстве хорошо перемешанным, так что температура и концентрация загрязняющих веществ поддерживаются равномерными по всему пространству.
Второй режим – вытеснительная вентиляция, имеет вентиляционные отверстия, расположенные в нижней и верхней частях помещения, создавая более прохладную нижнюю зону и более теплую верхнюю зону, и теплый воздух извлекается через верхнюю часть помещения. Поскольку наше выдыхаемое дыхание также теплое, большая его часть накапливается в верхней зоне. При условии, что граница раздела зон достаточно высока, загрязненный воздух может быть извлечен системой вентиляции, а не вдыхаться кем-то другим. Исследование предполагает, что при правильном проектировании вытеснительная вентиляция может снизить риск смешивания и перекрестного загрязнения дыхания, тем самым снижая риск воздействия. Поскольку изменение климата ускорилось с середины прошлого века, здания строились с учетом энергоэффективности. Наряду с улучшенными строительными стандартами, это привело к созданию зданий, которые являются более герметичными и более удобными для жильцов. Однако в последние несколько лет снижение уровня загрязнения воздуха в помещениях стало главной заботой проектировщиков вентиляционных систем.

В свете этого Кембриджские исследователи взяли некоторые из своих более ранних работ по вентиляции для оценки эффективности и переосмыслили ее для качества воздуха, чтобы определить влияние вентиляции на распределение воздушных загрязнений в пространстве, как коронавирус или подобные вирусы распространяются в помещении, чтобы знать, куда идет дыхание людей, когда они выдыхают, и как это меняется в зависимости от вентиляции.

Исследователи исследовали целый ряд различных способов выдоха: носовое дыхание, разговор и смех, причем каждый из них был как с маской, так и без нее. Визуализируя тепло, связанное с выдыхаемым воздухом, они могли видеть, как оно движется в пространстве в каждом конкретном случае. Если человек двигался по комнате, то распределение выдыхаемого воздуха заметно отличалось, так как оно захватывалось им вслед. “Вы можете видеть изменение температуры и плотности, когда кто-то выдыхает теплый воздух – он преломляет свет, и вы можете измерить его, – сказал Бхагат. – Сидя неподвижно, люди выделяют тепло, а так как горячий воздух поднимается, то при выдохе дыхание поднимается и скапливается под потолком.”

Их результаты показывают, что потоки воздуха в помещении турбулентны и могут резко изменяться в зависимости от движения обитателей, типа вентиляции, открывания и закрывания дверей, а для помещений с естественной вентиляцией-от изменения внешних условий. “Одна вещь, которую мы могли ясно видеть, заключается в том, что один из способов работы масок – это остановка импульса дыхания, – сказал Линден. – В то время как почти все маски будут иметь определенное количество утечки через верхнюю и боковые части, это не имеет большого значения, потому что замедление импульса любых выдыхаемых загрязнений уменьшает вероятность любого прямого обмена аэрозолями и каплями, поскольку дыхание остается в тепловом шлейфе тела и переносится вверх к потолку. Кроме того, маски останавливают более крупные капли, а трехслойная маска уменьшает количество тех загрязнений, которые рециркулируются через помещение вентиляцией.” Исследователи обнаружили, что смех, в частности, создает большое беспокойство, предполагая, что если бы инфицированный человек без маски смеялся в помещении, это значительно увеличило бы риск передачи инфекции.

“Держать окна открытыми и носить маску – это, по-видимому, лучший совет, – сказал Линден. – Понятно, что в летние месяцы это не такая уж большая проблема, но в зимние – повод для беспокойства.” В настоящее время группа работает с Департаментом транспорта, изучая влияние вентиляции на перенос аэрозолей в поездах, а также с Департаментом образования, чтобы оценить риски в школах предстоящей зимой.

med-heal.ru