建筑物的空气交换更快并不总是有益于冠状病毒水平

建筑物中的粒子运动

当左边办公室的感染者咳嗽时,含有病毒颗粒的飞沫就会从办公室天花板上的通风口流出。一些液滴会离开建筑,而一些会通过空气处理装置返回建筑,进入多个房间。PNNL研究小组发现,高通气率可增加源室下游的病毒颗粒水平。资料来源:插图/动画:科特兰·约翰逊/萨拉·莱文,太平洋西北国家实验室

建模研究表明剧烈的通风会导致病毒浓度刺激。

一项新的建模研究显示,在应对多房间建筑内的冠状病毒颗粒水平时,剧烈和快速的空气交换可能并不总是一件好事。

该研究表明,在多型室建筑中,快速的空气交换可以从源房迅速传播到高浓度的其他房间。在30分钟内相邻房间在相邻房间的颗粒级别,可保持高达约90分钟。

在期刊上发表的调查结果建筑和环境,来自美国能源部西北国家实验室的美国研究人员团队。该团队包括建筑和HVAC专家以及气溶胶颗粒和病毒材料的专家。

“大多数研究看过颗粒水平只是一个房间,并且对于一室多室内,通风的增加总是有助于降低他们的集中,”伦纳德·佩佩的研究队的研究。“但对于一个拥有多个房间的建筑物,空气交换可能通过比否则发生的方式更快地提升病毒浓度来造成相邻房间的风险。

“为了了解发生了什么,考虑二手烟是如何在整个建筑中分布的。在污染源附近,空气交换可以减少人附近的烟雾,但会将较低水平的烟雾分散到附近的房间,”皮斯补充说。“任何呼吸道疾病的风险都不是零。”

该团队建模了类似于的粒子的传播SARS-CoV-2,导致的病毒新冠肺炎,通过空气处理系统。科学家建模了一个人在一个三室小型办公楼的一个房间里有五分钟的咳嗽咳嗽后发生了什么,用五微米的颗粒运行模拟。

研究人员观察了三个因素的影响:不同的过滤水平,不同的室外空气进入建筑供风的速度,以及不同的通风或每小时换气的速度。对于下游的房间,他们发现增加室外空气和改善过滤效果有明显的预期效益,但增加通风量的效果不那么明显。

更清洁的室外空气减少了变速箱

科学家研究了将不同数量的室外空气增加到建筑空气供应的影响,从无外空气到建筑物每小时供气的33%。正如预期的那样,加入更清洁的室外空气降低了连通房中的传输风险。与常用建筑物中常见的室外空气较低的户外空气相比,每小时更换每小时的建筑物的三分之一的空气,减少下游房间的感染风险约20%。该团队指出,该模型假设室外空气清洁和自由病毒。

“由于空气没有病毒,”更多外部空气显然是一种良好的传播风险,“暂停。

强过滤减少传播

研究的第二个因素——强过滤——在减少冠状病毒传播方面也非常有效。

该团队研究了三种过滤级别的效果:MERV-8,MERV-11和MERV-13,Merv代表最低效率报告值,常见的过滤量。更高的数字转换为更强的过滤器。

过滤显著降低了互联房间的感染几率。MERV-8过滤器将连通房间中病毒粒子的峰值水平降低到没有过滤的20%。MERV-13过滤器可以将联网房间中病毒粒子的峰值浓度降低93%,低于MERV-8过滤器的十分之一。研究人员指出,自流感大流行开始以来,更强的过滤器变得越来越普遍。

增加通风 - 更复杂的图片

该研究最令人惊讶的发现涉及通风 - 研究人员每小时呼叫空气变化的效果。在房间内的源房 - 切割风险有75%的好处 - 对连通房不是很好。该团队发现,每小时12个空气交换速率,每小时12个空气变化,可在关连室内几分钟内导致病毒颗粒水平的尖峰。这增加了这些房间感染的风险几分钟到10倍以上的空气汇率。连通房间的传输风险较高约20分钟。

“对于源房,显然更通风是一件好事。但空气走向某个地方,“暂停。“可能更多的通风并不总是解决方案。”

解释数据

“有许多因素需要考虑,每种情况都有不同的风险计算,”暂停。“建筑物中有多少人,他们在哪里?建筑有多大?多少间房间?此时,病毒粒子如何在多载体建筑物中移动有很大的数据。

“这些数字对这种模型非常具体,这种特定类型的模型,即一个人散发的病毒颗粒的数量。每座建筑都是不同的,需要做更多的研究。”皮斯补充道。

该研究的合著者、建筑控制专家蒂莫西·萨尔斯伯里(Timothy Salsbury)指出,许多权衡都可以根据环境进行量化和加权。

“更强大的过滤转化为更高的能源成本,如通常在正常操作中使用的外部空气的引入。在许多情况下,强过滤所需的风扇功率增加的能量惩罚小于供暖或冷却额外的外部空气的能量惩罚,“萨尔斯伯里说。

“有很多因素可以平衡过滤水平、室外空气水平、空气交换——以最大限度地降低传播风险。建筑经理当然有他们的工作,”他补充说。

正在进行的其他实验研究

该团队已经在与建模研究中进行了一系列沿同一系列的实验研究。与新出版的研究一样,额外的分析看看过滤,室外空气融合和空气变化的影响。

这些正在进行的研究涉及由粘液(不掺入实际的SARS-COV-2病毒)制成的真实颗粒,并且考虑从呼吸道的各个部分排出的颗粒之间的差异,例如口腔,喉和肺。调查人员部署了一种雾化机,可以像经过咳嗽一样分散,以及荧光跟踪技术,以监测他们去的地方的荧光跟踪技术。其他因素包括不同的粒子尺寸,病毒颗粒可能发生的长度是传染性的,并且在掉落和腐烂时会发生什么。

参考文献:Leonard F. Pease, Na Wang, Timothy I. Salsbury, Ronald M. Underhill, Julia E. Flaherty, Alex Vlachokostas, Gourihar Kulkarni和Daniel P. James, 2021年1月29日出版的《通过中央通风系统对SARS-CoV-2的潜在气溶胶传播和传染性的调查》建筑和环境
DOI: 10.1016 / j.buildenv.2021.107633

除了Pease和Salsbury外,已发表的研究的作者还包括Nora Wang,Ronald Underhill,Julia Flaherty,Alex Vlachokostas,Gourihar Kulkarni和Daniel James。

该研究,最新的关于Covid-19的一系列PNNL调查结果,汇集了PNNL在建筑技术和气溶胶科学中的优势。该工作由国家虚拟生物技术实验室资助,所有17个Doe国家实验室的联盟,重点是Covid-19的回应,由冠心病援助,救济和经济安全提供的资金,或者是关心的。

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