根据发表在《流体力学杂志》上的一项研究，许多现代办公楼的通风系统旨在保持舒适的温度并提高能源效率，但这可能会增加暴露于新冠病毒的风险，尤其是在即将到来的冬季。
剑桥大学的一个团队发现，被广泛使用的“混合通风”系统，其设计目的是保持房间所有部分的条件一致，从而将空气中的污染物均匀地分散到整个空间。这些污染物可能包括飞沫和气溶胶，甚至可能含有病毒。
这项研究强调了良好的通风和戴口罩的重要性，这有助于将污染物浓度保持在最低水平，从而降低导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒传播的风险。
越来越多的证据表明，病毒主要通过较大的飞沫和较小的气溶胶传播，它们是我们咳嗽、打喷嚏、笑、说话或呼吸时排出的。此外，迄今获得的数据表明，室内传播远比室外传播常见，这可能是由于接触时间增加以及飞沫和气溶胶的扩散率下降所致。
“北半球冬天的来临,人们开始花更多的时间待在室内,理解通风的作用是至关重要的，估计感染病毒的风险,帮助减缓传播。” 领导了这项研究的剑桥大学应用数学和理论物理(DAMTP)保罗·林登（Paul Linden）教授说。
“虽然直接监测室内的飞沫和气溶胶很困难，但我们呼出的二氧化碳很容易测量，并被用作感染风险的指标。含有病毒的小型呼吸道气溶胶与呼吸产生的二氧化碳一起扩散，并通过通风设备扩散在房间各处。通风不足会导致二氧化碳浓度升高，进而增加接触病毒的风险。”
研究小组表明，房间内的气流是复杂的，取决于通风口、窗户和门的位置，以及建筑内人员和设备散发的热量产生的对流。其它变量，如人员的移动或交谈、门的开启或关闭，或拥有自然通风的建筑的室外条件变化，都会影响这些流动，从而影响接触病毒的风险。
通风，无论是由风或建筑内部产生的热量或机械系统驱动，工作方式主要有两种。混合通风是最常见的通风方式，通过排气孔使空气在空间中充分混合，从而使整个空间的温度和污染物浓度保持一致。
第二种方式，置换通风，在房间的底部和顶部设置通风口，形成较冷的下部区域和较暖的上部区域，暖空气通过房间的顶部被抽走。由于我们呼出的气体也是温暖的，所以大部分气体聚集在上层区域。如果区域之间的接触面足够高，被污染的空气就可以被通风系统抽走，而不是被其他人吸入。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，从而降低暴露风险。
自上世纪中叶以来，随着气候变化的加速，建筑的建造都考虑到了能源效率。随着建筑标准的提高，这使得建筑对居住者来说更加密封和舒适。然而，在过去的几年里，降低室内空气污染水平已经成为通风系统设计者最关心的问题。
“这两个担忧相互关联，但又有所不同，它们之间存在紧张关系，这一点在大流行期间尤为突出。” 同样来自DAMTP的Rajesh Bhagat博士说，“最大化通风，同时在不消耗过多能源的情况下保持舒适的温度是一个很难达到的平衡。”
鉴于此，剑桥大学的研究人员采用了他们早期关于通风效率的研究成果，并将其重新解释为空气质量，以确定通风对空间中空气中污染物分布的影响。
“为了模拟新冠病毒或类似病毒是如何在室内传播的，你需要知道人们呼气时的呼吸流向何处，以及根据通风情况如何改变呼吸。” 林登说，“利用这些数据，我们可以估计在室内感染病毒的风险。”
研究人员探索了一系列不同的呼气方式：鼻式呼吸、说话和大笑，每种方式都有戴口罩和不戴口罩的情况。通过成像与呼出的气体相关的热量，他们可以看到在每种情况下气体是如何在空间中移动的。如果这个人在房间里四处走动，呼出的气的分布就会明显不同。
“你可以看到温度和密度的变化，当有人呼出温暖的空气，会折射光，你可以测量它。” Bhagat说，“坐着不动时，人会散发热量，由于热空气上升，当你呼气时，呼出的气体上升并聚集在天花板附近。”
他们的研究结果表明，房间的流动是不稳定的，并且会因居住者的移动、通风类型、门的开启和关闭以及自然通风空间室外条件的变化而发生显著变化。
研究人员发现，口罩能有效地减少呼出的空气和飞沫的传播。
“我们可以清楚地看到的一件事是，口罩的工作方式之一是通过停止呼吸的势头。”林登说。“虽然几乎所有口罩会有一定的泄漏，如通过顶部和侧面，但没关系，因为任何呼出污染物的势头放缓，降低了任何直接交换气溶胶和雾滴的机会。此外，口罩可以阻止较大的飞沫，三层口罩可以减少通过通风进入房间的污染物。”
研究人员发现，笑尤其会造成很大的干扰，这表明，如果感染者没有戴口罩在室内笑，传播的风险将大大增加。
“让窗户开着，戴上口罩似乎是最好的建议，”林登说。“显然，在夏季，这不是一个大问题，但在冬季，这是一个值得关注的问题。”
该小组目前正与交通部合作，研究通风设备对火车悬浮气体运输的影响，并与教育部合作，评估今年冬天学校的风险。
编译/前瞻经济学人APP资讯组
原文来源：
https://medicalxpress.com/news/2020-09-ventilation-covid-exposure.html