Τα συστήματα καθαρισμού αέρα δύναται να αυξήσουν την εξάπλωση των ιών

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Λευκωσίας Dbouk και Δρικάκης, επιστρέφουν με σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τον COVID-19. Σύμφωνα με την τελευταία τους δημοσίευση στο Physics of Fluids, η χρήση εξαερισμού αυξάνει τον ρυθμό με τον οποίο δυνητικά μολυσμένος αέρας μπορεί να κυκλοφορήσει σε κλειστούς χώρους.

Οι θέσεις των εισόδων και εξόδων αέρα σε περιορισμένους χώρους, όπως ανελκυστήρες, επηρεάζουν σημαντικά τη μετάδοση των ιών.

Στην τέταρτη σχετική δημοσίευσή τους αναφορικά με τη μεταφορά του ιού στον αέρα σε ανελκυστήρες και περιορισμένους χώρους (Airborne Virus Transmission in Elevators and Confined Spaces), που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Physics of Fluids  του Αμερικανικού Ινστιτούτου Φυσικής (AIP Publishing), οι Δρ. Talib Dbouk και Καθηγητής Δημήτρης Δρικάκης του Πανεπιστημίου Λευκωσίας, καταδεικνύουν ότι ενώ κάποιος θα ανέμενε το αντίθετο, μπορεί στην πραγματικότητα τα συστήματα καθαρισμού αέρα να αυξήσουν την εξάπλωση των αερομεταφερόμενων ιών.

Η ποιότητα του αέρα σε μικρούς χώρους μπορεί να υποβαθμιστεί γρήγορα χωρίς εξαερισμό. Ωστόσο, η προσθήκη εξαερισμού αυξάνει τον ρυθμό με τον οποίο ο αέρας, πιθανώς μολυσμένος με ιούς, μπορεί να κυκλοφορήσει σε ένα μικρό χώρο. Οι κατασκευαστές ανελκυστήρων έχουν προσθέσει συστήματα καθαρισμού αέρα για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, αλλά τα συστήματα δεν έχουν σχεδιαστεί ώστε να λαμβάνεται υπόψη η συνολική τους επίδραση στην κυκλοφορία του αέρα.

Τα συστήματα καθαρισμού αέρα χρησιμοποιούν υπεριώδη ακτινοβολία για να σκοτώσουν τους ιούς και τα άλλα μικρόβια, αλλά ωθούν επίσης τον αέρα σε συνεχή κυκλοφορία, απορροφώντας τον μολυσμένο αέρα και διαχέοντας τον καθαρό. Αυτό προσθέτει στη συνολική κυκλοφορία, μια πτυχή που δεν λήφθηκε υπόψη σε προηγούμενες έρευνες.

Προηγούμενη μελέτη της ερευνητικής αυτής ομάδας κατέδειξε, ανάμεσα σε άλλα, πως η σίελος δύναται να ταξιδέψει έξι μέτρα σε πέντε δευτερόλεπτα όταν ένα άτομο βήξει χωρίς να φοράει μάσκα. Οι ερευνητές επέκτειναν το ίδιο μοντέλο για να εξετάσουν τα αποτελέσματα της χρήσης μασκών προσώπου, καθώς και των καιρικών συνθηκών, ενσωματώνοντας τα ευρήματά τους στα επιδημιολογικά μοντέλα τους στην πορεία.

Αυτή η νέα μελέτη περιελάμβανε τη διεξαγωγή υπολογισμών για έναν τρισδιάστατο χώρο ισοδύναμο με έναν ανελκυστήρα ικανό να φιλοξενήσει πέντε άτομα. Ένας ήπιος βήχας προσομοιώθηκε σε μία θέση στο χώρο, και προστέθηκαν είσοδοι και έξοδοι αέρα σε διάφορες τοποθεσίες για να μελετηθεί η επίδρασή τους στην κυκλοφορία του αέρα. Ένα σύστημα καθαρισμού αέρα συμπεριλήφθηκε επίσης στην προσομοίωση.

«Ποσοτικοποιήσαμε την επίδραση της κυκλοφορίας του αέρα στη μετάδοση του ιού στον αέρα και δείξαμε ότι η εγκατάσταση ενός συστήματος καθαρισμού αέρα μέσα σε ένα ασανσέρ μεταβάλλει σημαντικά την κυκλοφορία του αέρα, αλλά δεν εξαλείφει την αερομεταφερόμενη μετάδοση», σημείωσε ο Καθηγητής Δρικάκης.

Πράγματι, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο κίνδυνος μετάδοσης του ιού στον αέρα είναι χαμηλότερος σε χαμηλούς ρυθμούς εξαερισμού. «Αυτό οφείλεται στη μειωμένη ανάμειξη ροής μέσα στον ανελκυστήρα», εξήγησε ο Δρ. Dbouk. «Οι ρυθμιστικές αρχές πρέπει επομένως να καθορίσουν τον ελάχιστο απαιτούμενο εξαερισμό ανάλογα με τον τύπο του κτηρίου».

«Τα αποτελέσματα της έρευνάς δείχνουν ότι η εγκατάσταση ενός συστήματος καθαρισμού αέρα μπορεί να αυξήσει την εξάπλωση των σταγονιδίων», σχολίασε ο Καθηγητής Δρικάκης. «Η εισαγωγή αέρα ενσωματωμένη στον εξοπλισμό καθαρισμού προκαλεί κυκλοφορία ροής που μπορεί να προσθέσει στη μεταφορά μολυσμένων σταγονιδίων σίελου στον χώρο».

Η παρατηρούμενη επίδραση επιδεινώνεται από τον αριθμό των μολυσμένων ατόμων στον ανελκυστήρα. Ο περιορισμός του αριθμού των ατόμων σε ένα ασανσέρ θα ελαχιστοποιήσει την εξάπλωση του ιού. Ταυτόχρονα, τα παρόντα ευρήματα θα ήταν εξαιρετικά χρήσιμα κατά την εξέταση μελλοντικών (ανα)σχεδιασμών συστημάτων καθαρισμού αέρα και συστημάτων εξαερισμού.

Οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να μάθουν περισσότερα για τα την έρευνα αυτή των Dbouk και Δρικάκη, καθώς και να διαβάσουν ολόκληρο το άρθρο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physics of Fluids, μέσω της ιστοσελίδας του Πανεπιστημίου Λευκωσίας, στον εξής σύνδεσμο: www.unic.ac.cy/coronavirus/confined-spaces/.

Τα σχετικά άρθρα των ερευνητών μπορείτε επίσης να τα βρείτε στην Διαδικτυακή Πύλη Πληροφόρησης του κοινού για τον COVID-19 που δημιούργησε το Πανεπιστήμιο Λευκωσίας, το οποίο έχει θέσει την εμπειρογνωμοσύνη του στην υπηρεσία της κοινωνίας αυτή την δύσκολη περίοδο. Η Πύλη περιλαμβάνει Διαγνωστικό Εργαλείο για τον COVID-19, συμβουλές για ασφάλεια και υγεία, σχετικές έρευνες και αναλύσεις, καθώς και τις δημόσιες παρεμβάσεις του Διδακτικού και Ερευνητικού Προσωπικού του Πανεπιστημίου.

Η ακαδημαϊκή κοινότητα του Πανεπιστημίου Λευκωσίας συμμετέχει ενεργά στις προσπάθειες αντιμετώπισης της κρίσης και καλωσορίζει σχετικές συνεργασίες. Επικοινωνία: [email protected].

ΓΙΑ ΤΟ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ

Το επιστημονικό περιοδικό Physics of Fluids είναι αφιερωμένο στη δημοσίευση πρωτότυπων θεωρητικών, υπολογιστικών και πειραματικών ερευνών, σχετικών με τη δυναμική των αερίων, των υγρών, καθώς και των σύνθετων υγρών.

Εικόνα 1. Η γεωμετρία δείχνει τις διαφορετικές εισόδους και εξόδους (άνοιγμα 3 cm) σε ένα ανελκυστήρα. Άτομο στέκει στην καμπίνα του ανελκυστήρα έτσι ώστε το στόμα του, ως πηγή βήχα, να βρίσκεται σε θέση x = 0 m, y= 0.41 m, z = 1.6 m. Ένα σύστημα καθαρισμού αέρα συνδέεται επίσης στον τοίχο σε απόσταση περίπου 1.9 m πάνω από το πάτωμα της καμπίνας του ανελκυστήρα. Το σύστημα αυτό έχει είσοδο αέρα (outlet 4) και εξαγωγή αέρα (inlet 4) για κυκλοφορία αέρα ≈60 m3/h. Στη δεξιά πλευρά (μπλε εικόνες με μαύρα βέλη) είναι ένα παράδειγμα κυκλοφορίας αέρα για ένα συγκεκριμένο σενάριο Α, που δείχνει το μέγεθος της ταχύτητας στα διαφορετικά επίπεδα. Το θερμοκρασία είναι στους 20 °C και η σχετική υγρασία στο 50%. Για το σενάριο και τις συνθήκες D, δέστε τη δημοσίευση των Dbouk και Δρικάκη, στο περιοδικό Physics of Fluids, 33, 011905, (2021).

Εικόνα 2. Τοπική διασπορά μολυσμένων σταγονιδίων σίελου μέσα στην καμπίνα του ανελκυστήρα λόγω της παρουσίας ενός συστήματος καθαρισμού αέρα. Πάνω στήλη: πρόσοψη. μεσαία στήλη: κάτοψη. Κάτω στήλη: πλάγια όψη. Τα μολυσμένα σταγονίδια σίελου απεικονίζονται με μαύρο χρώμα μετά από κλιμάκωση με συντελεστή περίπου 250 για το πραγματικό τους μέγεθος. Η θέση 2 αντιστοιχεί σε άτομο που στέκεται στην καμπίνα του ανελκυστήρα έτσι ώστε το στόμα του, ως πηγή βήχα, να βρίσκεται σε θέση x = 0 m, y = 0,675 m, z = 1,6 m. Για αυτό το σενάριο D και τις συνθήκες που το διέπουν, δέστε τη δημοσίευση των Dbouk και Δρικάκη, στο περιοδικό Physics of Fluids, 33, 011905, (2021).