来自剑桥大学的研究小组发现,广泛使用的混合通风系统,这是为了保持条件统一房间里的所有部分,均匀分散空气污染物在整个空间。这些污染物可能包括液滴和气溶胶,可能包含病毒。

研究的重要性凸显了在保持良好的通风和戴面罩污染物浓度降到最低水平,减轻SARS-CoV-2传播的风险,导致COVID-19的病毒。

越来越多的证据表明,病毒的传播主要通过较大的液滴和较小的气溶胶,驱逐我们咳嗽、打喷嚏、笑,说话或呼吸。此外,到目前为止,数据表明,室内传播比户外传播更常见,这可能是因为增加曝光时间和减少分散液滴和气溶胶。

“北半球冬天的来临,人们开始花更多的时间在里面,理解通风的作用是至关重要的估计感染病毒的风险,帮助减缓它的传播,”保罗·林登教授说从剑桥大学应用数学和理论物理(DAMTP),他领导了这项研究。“虽然直接监测液滴和气溶胶在室内空间是困难的,我们呼出的二氧化碳,可以很容易地测量并作为指标的感染的风险。小呼吸道气溶胶含有病毒随着呼吸产生的二氧化碳,运输和携带一个房间的通风流动。通风不足会导致高二氧化碳浓度,进而增加接触病毒的风险。”

研究小组表明,气流在房间很复杂,取决于通风口的位置,门窗,对流流动所产生的热量释放的人在建筑和设备。其它的变量,比如人们移动或说话,门打开或关闭,或自然通风建筑室外条件的变化,影响这些流动,从而影响暴露于病毒的风险。

通风,是否由风或热生成建筑物内或机械系统,在两个主要模式之一。混合通风是最常见的,通风口被放置,以保证空间的空气混合,温度和污染物浓度保持统一的整个空间。

第二模式,置换通风,有通风口放置在底部和顶部的一个房间里,形成一个冷却器低区和一个温暖的上部区域,提取和温暖的空气通过房间的顶部。呼出的气息也是温暖的,大部分积累在高层区。区之间的界面提供足够高,被污染的空气可以提取所呼吸的通风系统,而不是别人。研究表明如果设计得当,置换通风可以减少呼吸混合和交叉污染的风险,从而降低暴露的风险。

随着气候变化加速了自上世纪中期以来,建筑与能源效率已建成。随着提高建筑标准,这使得建筑更密封,居住者更舒适。然而,在过去的几年中降低室内空气污染水平已成为设计师的主要关心的通风系统。

”这两个问题是相关的,但不同的,他们之间存在着张力,流感大流行期间一直强调,“拉杰什博士说巴也从DAMTP。“最大化通风,同时将温度保持在一个舒适的水平,没有过多的能源消耗是一个困难的平衡。”

根据这一点,剑桥大学的研究人员把他们的一些早期作品对通风效率和重新解释了空气质量,为了确定通风的影响在空气中的污染物在空间的分布。

“为了室内模型冠状病毒或类似的病毒如何传播,你需要知道人们的呼吸时呼气,以及它如何改变取决于通风,”林登说。“通过这些数据,我们可以估计在室内时感染病毒的风险。”

研究人员探索呼出的一系列不同的模式:鼻呼吸,说话和笑,每个都有或没有一个面具。通过相关的热成像呼出的气息,他们可以看到它如何穿过空间在每种情况下。如果这个人是绕着房间,呼出的气息的分布明显不同,因为它成为俘虏。

“你可以看到温度和密度的变化当有人呼吸热空气,它折射出光,你可以测量它,”巴说。“静坐的时候,人类发出热量,由于热空气上升,当你呼气时,增加呼吸和积累在天花板附近。”

他们的研究结果表明,空间流动的湍流,可以发生戏剧性的变化取决于使用者的运动,通风的类型,门的开启和关闭,为自然通风空间,室外环境变化的影响。

研究人员发现,面具是有效减少呼出气息的传播,因此液滴。

“我们可以清楚地看到的一件事是,口罩工作的方法之一是通过停止呼吸的动力,”林登说。“虽然几乎所有口罩会有一定的泄漏通过顶部和侧面,没关系,因为任何呼出污染物的势头放缓降低了气溶胶的直接交流的机会和液滴的呼吸仍在人体热羽流和向上进行上限。此外,口罩阻止更大的水滴,和一个三层的面具的污染物的数量减少循环通风的房间。”

研究人员发现,笑,特别是创建了一个大的扰动,表明如果一个感染者没有室内面具在笑,这将大大增加了感染的风险。

“保持窗户开着,戴上面具似乎是最好的建议,”林登说。“显然,这是在夏季的问题,但这是一个在冬季引起关注。”

团队正在与交通部门的规定在通风的影响在火车和气溶胶传输部门教育评估风险在学校这个即将到来的冬天。

参考
Rajesh k .巴等。的COVID-19通风对室内传播的影响。《流体力学》(2020)。DOI: 10.1017 / jfm.2020.720。