Mesures de lutte contre la climatisation en période post-épidémique

Grâce aux mesures décisives et efficaces prises, la Chine a maîtrisé l'épidémie, la vie est revenue à la normale et l'économie fonctionne normalement. Cependant, l'épidémie se poursuit dans le monde entier et les mesures de prévention et de contrôle doivent être normalisées. La conception et le fonctionnement des systèmes de climatisation post-épidémiques en Chine ont suscité la réflexion. Les discussions ci-dessous, portant sur différents points de vue et mesures, contribueront à la normalisation de la prévention de l'épidémie à l'avenir.

Étant donné que le contrôle environnemental de la prévention et du contrôle des épidémies est différent de celui des climatiseurs confortables dans les bâtiments civils non médicaux, cet article n'élabore pas systématiquement les contre-mesures au système de climatisation en période post-épidémique, mais met en avant certaines préoccupations autour du but des contre-mesures, ainsi que des objectifs de prévention et de contrôle du système de climatisation en période post-épidémique pour votre référence.

1. Le bonpositionnementà la propagation du nouveau coronavirus  

LeDdiagnostic etTtraitement deNamourCoronavirusPpneumonie(version d'essai 8), publiée le 19 août 2020, indique clairement que le nouveau coronavirus se propage principalement par gouttelettes respiratoires et contact étroit, ainsi que par contact avec l'objet contaminé. Une exposition prolongée dans un environnement relativement fermé avec de fortes concentrations d'aérosols peut également entraîner une transmission par aérosol. « Étant donné que le nouveau coronavirus peut être isolé des matières fécales et de l'urine, il convient de veiller à ce qu'il ne pollue pas l'environnement et n'entraîne pas de transmission par contact ou par aérosol. » Cela nous aide à identifier correctement la voie de transmission de la COVID-19. Ceci est également confirmé par un grand nombre de cas d'infection pendant l'épidémie. Le port du masque, la distanciation sociale et le lavage des mains sont reconnus comme les mesures les plus efficaces pour prévenir et contrôler l'épidémie.

Normalement, si le virus se propage et se diffuse bien dans l'air, il se disperse continuellement sous l'effet du flux d'air et se dilue simultanément. Sa concentration diminue alors continuellement, ce qui permet à une faible dose de bactéries de se transmettre par voie aérienne. De plus, les particules dispersées transportées par les bactéries en suspension dans l'air perdent rapidement leur vitalité sous l'effet de la chaleur, de l'humidité et des rayons UV, à moins qu'elles ne présentent une vitalité importante (ou une survie prolongée dans l'air). À ce jour, aucune preuve n'a été apportée que la COVID-19 présente ces deux caractéristiques. On peut seulement affirmer que la COVID-19 a un faible risque de transmission aérienne, et que le risque d'infection par voie aérienne est très faible. L'OMS croit toujours que l'aérosol du SRAS-CoV-2 peut se propager dans un environnement sans air ou fermé, mais ce n'est pas le principal moyen, bien qu'une lettre ouverte signée par 239 chercheurs de 32 pays le 6 juillet ait été publiée dans la revue des maladies infectieuses cliniques (Oxford University Journal).

Étant donné que la dose infectieuse présente dans l'air est insuffisante pour la transmission et que les gouttelettes ne peuvent pas flotter longtemps pour se propager sur une longue distance, plusieurs événements de supertransmission au cours de l'épidémie mentionnés dans la lettre ouverte prêtent à confusion. Par conséquent, nous proposons l'hypothèse d'une transmission par nuage d'aérosols. Ce nuage est un flux diphasique vapeur-liquide, invisible à l'œil nu.

L'état du nuage d'aérosol peut faire flotter des gouttelettes contenant des particules virales, qui dérivent alors au gré du flux d'air. La voie et la direction de sa transmission sont très claires.

Les nuages ​​d'aérosols peuvent rassembler des particules virales difficiles à diffuser et à transmettre, avec une durée de survie plus longue. Il est donc facile d'accumuler un grand nombre de virus localement et de maintenir une dose d'infection pendant longtemps sur une longue distance. On considère que la formation de nuages ​​d'aérosols est liée à des facteurs tels qu'un environnement intérieur clos, une mauvaise ventilation, une forte densité de personnel, une humidité élevée (Fig. 1) et la taille des gouttelettes, etc. L'hypothèse des nuages ​​d'aérosols peut donc bien expliquer ces événements de supertransmission. Des hypothèses similaires sont également trouvées dans des documents étrangers (Fig. 3), bien que les définitions et les explications diffèrent. Des facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité et la pollution peuvent affecter la capacité de survie du virus de la COVID-19, en endommageant ses protéines à la surface et sa membrane lipidique. La théorie actuelle suggère que sa stabilité sera améliorée par une humidité élevée (≥ 80 %) (Fig. 1).

Fig.1 Relation entre la durée de vie des gouttelettes virales, le diamètre des particules et l'humidité relative.

Fig.2 Diamètres des gouttelettes et leur portée de transmission

Fig. 3 Nuage d'éternuements, de toux et d'expiration et leur distance de transmission

2. Contre-mesures aériennes-système de conditionnement en post-période épidémique

En raison de la méthode de prévention et de contrôle des agents pathogènes ainsi que des exigences et des mesures de contrôle de l'environnement intérieur en cas d'épidémie qui sont différentes de celles des climatiseurs confortables, la méthode de contrôle des agents pathogènes ne peut pas être comprise sur la base du raisonnement logique et du bon sens.

2.1 Focus sur le contrôle de la transmission des nuages ​​d'aérosols

Le contrôle de la propagation du COVID-19 dans l’air intérieur ne se résume pas tant au contrôle de la transmission du nuage d’aérosols.

Les résultats montrent que le nuage d'aérosol présente de bonnes performances de suivi du courant d'air, une voie de transmission étroite et une direction claire.

Contrairement à la transmission aérienne, qui peut se propager largement et envahir tout l'espace, le nuage d'aérosols dérive avec l'air jusqu'aux voies respiratoires des personnes sensibles (Fig. 4), qui peuvent être inhalées et provoquer une infection, même en maintenant une distance sociale de sécurité. L'incertitude de la transmission par nuage d'aérosols a révélé le caractère aléatoire de l'infection, ce qui remet en question nos théories traditionnelles en matière de ventilation ou de prévention et de contrôle des infections, telles que la distance sociale de sécurité, la protection individuelle, la durée d'exposition, le risque ou la probabilité d'infection.

Fig. 4 Simulation de la transmission des nuages ​​d'aérosols

Du point de vue du contrôle de la transmission du nuage d’aérosol, il existe trois manières :

1) Éviter la génération de nuages ​​d'aérosols est le moyen le plus fondamental, en réduisant son apparition (comme le port de masques, le contrôle de la densité du personnel, la sédimentation rapide des gouttelettes par le flux d'air intérieur) et en maintenant une bonne ventilation intérieure (en diluant la pollution intérieure et en évitant l'accumulation d'humidité intérieure).

2) Une fois le nuage d'aérosol formé, l'incertitude de la transmission et le caractère aléatoire de l'infection semblent hors de contrôle. En fait, le moyen le plus simple de bloquer la transmission du nuage d'aérosol est d'éviter le flux d'air horizontal à l'intérieur et de le forcer à se stabiliser rapidement, puis à être évacué par la sortie d'air d'échappement inférieure (retour) sous l'action de la ventilation.

3) Le moyen le plus simple d'éliminer la transmission d'un nuage d'aérosols est de le disperser par force externe. Le flux d'air de ventilation perturbera ou dispersera continuellement le nuage d'aérosols. Tant que les particules infectieuses sont décentralisées et que leur concentration diminue, la transmission est impossible. Bien sûr, réduire le taux d'humidité intérieure à 40-50 % est également une méthode de contrôle, mais elle consomme beaucoup d'énergie.

2.2 Mettre l’accent sur la prévention et le contrôle des agents pathogènes

L'idée de prévenir et de contrôler les agents pathogènes pendant l'épidémie s'apparente au contrôle environnemental des traitements pharmaceutiques et médicaux. Cependant, elle diffère de la technologie de nettoyage biologique : il s'agit d'une mesure de prévention du coronavirus dans les zones de service de climatisation confortables. Nous nous inspirons d'abord des concepts de contrôle pharmaceutique et médical pour expliquer la différence entre ces technologies et les climatiseurs confortables.

Fig.1 Différences entre les idées de prévention et de contrôle des agents pathogènes et celles de ventilation des climatiseurs.

Après l'épidémie, trois mesures efficaces de prévention et de contrôle, à savoir le port du masque, la distanciation sociale et le lavage des mains, pourraient ne plus être appliquées. Cependant, il convient de contrôler la densité du personnel. La mesure de prévention des systèmes de climatisation après l'épidémie vise à prévenir le coronavirus. Les différences entre les méthodes de contrôle sont présentées dans le tableau 1. Outre les hypothèses sur les mesures de prévention des systèmes de climatisation fondées sur le raisonnement logique ou le bon sens, à quoi faut-il prêter attention ? Certaines mesures peuvent être intégrées à un système de climatisation confortable, tandis que d'autres ne peuvent être utilisées qu'en solution de secours. Voici quelques exemples :

1) Contrôle global ou contrôle des points clés

Les personnes chargées de la climatisation ont l'habitude de considérer la situation dans son ensemble, notamment en contrôlant les paramètres de température, d'humidité et de concentration de dioxyde de carbone dans l'ensemble de l'espace. Les personnes chargées de la lutte contre les infections se concentrent sur les détails et les points clés, bloquant la voie d'infection en fonction des caractéristiques de la source. Même les détails de l'agencement de l'air d'alimentation et de reprise méritent une attention particulière. D'innombrables cas ont montré que les détails déterminent la réussite ou l'échec de la lutte contre les infections. Les détails sont des monstres.

2) Dilution en chambre entière ou sédimentation in situ

Le CO2 est le principal polluant des climatiseurs. La présence de personnes dans la pièce est importante et chacun peut en produire. Il s'agit d'une source à grande échelle. Les bactéries intérieures, généralement expirées par les patients, se propagent à courte distance, ce qui constitue une source ponctuelle. Par conséquent, les mesures de contrôle ne permettent pas de diluer l'air frais dans toute la pièce pour contrôler les infections ponctuelles, contrairement au contrôle du CO2. Le débit d'air frais par capteur de CO2 est également insuffisant. Les gouttelettes expirées par les patients atteints du coronavirus peuvent infecter directement les personnes environnantes sans attendre leur dilution. Une fois expiré, le pathogène doit être rapidement décanté sur place pour prévenir la transmission. La décantation in situ est le moyen le plus efficace de réduire l'exposition. Le contrôle des infections ponctuelles par dilution, en générant plusieurs fois le volume d'air intérieur, entraîne non seulement une consommation d'énergie élevée, mais est également inefficace.

3) Stérilisation ou filtration

Nous savons tous que l'air frais ne transporte pas d'agents pathogènes et que la filtration de l'air frais a pour objectif principal de dépoussiérer. Si des agents pathogènes sont présents dans la pièce, le filtre de retour d'air doit les empêcher de pénétrer dans le système. Cependant, la résistance des filtres HEPA est élevée, ce qui rend leur utilisation difficile, voire impossible, dans les bâtiments civils. En raison de l'espace intérieur limité, les gouttelettes expirées ne peuvent pas s'évaporer rapidement en fines particules. La filtration de l'air de retour vise principalement à éliminer les grosses particules. L'objectif étant d'empêcher l'accumulation d'agents pathogènes dans l'espace, l'efficacité de stérilisation et la résistance du filtre doivent être prises en compte lors du choix des filtres de retour d'air.

L'article 7.1.11 du code GB 51039-2014 pour la conception des bâtiments d'hôpitaux généraux indique :

La sortie d'air de retour du système de climatisation central et du ventilo-convecteur doit être équipée d'un équipement de filtration avec une résistance initiale inférieure à 50 Pa, un premier taux de passage de micro-organismes inférieur à 10 % et un taux de passage de particules à un moment donné ne devant pas être supérieur à 5 %.

C'est la même raison pour laquelle l'ASHRAE a recommandé le filtre MERV13 comme filtre de retour d'air. Pour les nuages ​​d'aérosols, les filtres peuvent non seulement filtrer certaines particules présentes dans l'air, mais aussi disperser le nuage d'aérosols, l'empêchant ainsi de se propager dans les systèmes.

4) Système de climatisation centralisé préventif ou système de climatisation décentralisé préventif

Selon notre bon sens, le système de climatisation central dessert plusieurs pièces ; une fois que la bactérie apparaît dans une pièce, les autres sont contaminées. Au début de l'épidémie, la climatisation centralisée était la principale cible de prévention, contrairement à la climatisation décentralisée.

Lorsqu'une personne infectée se présente dans un lieu public, le gaz expiré est aspiré par le système de climatisation. Cependant, la dose infectieuse présente dans l'air doit être réduite grâce à un ventilateur fonctionnant à grande vitesse, à de multiples filtres, à des composants de traitement thermique et hygrométrique et à une dilution mixte d'air frais. Même en présence de nuages ​​d'aérosols à l'intérieur, le système de ventilation et de climatisation centralisé desservant plusieurs pièces est peu susceptible de provoquer une infection croisée. À ce jour, aucune infection à grande échelle n'a été causée par la climatisation centralisée. En revanche, les systèmes de climatisation décentralisés, tels que les climatiseurs split, les ventilo-convecteurs et les VRV utilisés dans les restaurants, les bars, les bus et les lieux de divertissement, créent un flux d'air horizontal dans la pièce, ce qui disperse les nuages ​​d'aérosols (Fig. 4).

Des cas d'infection par agrégation se sont produits de temps à autre dans certains endroits utilisant la climatisation décentralisée pendant l'épidémie, ce qui est également un lieu typique de propagation de nuages ​​d'aérosols.

5) Distribution uniforme ou confinement du flux d'air

Le système de climatisation privilégie une répartition uniforme des paramètres de température et d'humidité. En théorie, l'air frais extérieur se mélange et se dilue avec l'air intérieur, ce qui permet une répartition homogène du flux d'air, ce qui entraîne une baisse continue de la concentration virale. Cependant, une analyse détaillée du processus de distribution sous un autre angle révèle que cela pourrait favoriser la propagation des agents pathogènes. Par conséquent, le sens de distribution du flux d'air est important. C'est pourquoi les espaces de purification dans les secteurs médical, pharmaceutique et électronique mettent l'accent sur un flux d'air ascendant et descendant. Ce système exploite pleinement le rôle de confinement du flux d'air, permettant ainsi à la pollution localisée de se déposer rapidement et d'empêcher sa propagation et sa diffusion, réduisant ainsi considérablement le temps d'exposition. Le confinement du flux d'air est bien plus important qu'une répartition uniforme. Un système de climatisation centralisé permet facilement un flux d'air ascendant et descendant, tandis que les unités de climatisation décentralisées, intégrant traitement et distribution d'air, sont plus difficiles à mettre en œuvre.

6) Prévention de l'alimentation en air ou prévention des fuites

Une fois que l'air intérieur est pollué, les climatiseurs fournissent de l'air pollué à l'intérieur, ce qui déclenche une deuxième pollution de l'air appelée pollution indirecte.

De l'avis général, la contamination bactérienne intérieure par le système de climatisation est la pire des choses. Sans compter que le virus ne peut se propager dans le système de climatisation central. Même si c'est le cas, il est difficile de le disséminer tant qu'un filtre à air efficace est installé à la sortie d'air d'alimentation ou de reprise. Du point de vue de l'ingénierie de purification, les fuites de pollution causées par les filtres et leur installation dans les systèmes de construction et d'acceptation actuels sont rares. Cependant, une augmentation aveugle du volume d'air frais sans prise en compte du contrôle de la différence de pression peut perturber le gradient de pression ordonné dans la zone, et l'air intérieur contaminé (virus) s'échappera directement, provoquant de fréquents incidents de pollution (infection). Ce type de pollution causée par une fuite de pollution intérieure est appelé pollution directe. Ce type de pollution est encore plus grave : les fuites d'air désordonnées rendent la localisation de l'infection difficile à prévoir. C'est pourquoi les normes de construction hospitalière, nationales ou internationales, n'exigent pas de filtres de haute qualité pour les terminaux d'alimentation en air des services clés, mais privilégient le contrôle de la pression différentielle ordonnée à l'échelle régionale.

7) Fonctionnement intermittent ou fonctionnement continu

Par crainte de la transmission du virus par le système de climatisation, son fonctionnement intermittent est souvent nécessaire. Après un certain temps de fonctionnement, le climatiseur est arrêté, puis une ventilation naturelle ou mécanique est activée. Deux à trois fois par jour pendant au moins 30 minutes sont nécessaires. Nous savons tous qu'un apport important d'air frais nuit au confort intérieur, mais nous ignorions que le confort créé par les climatiseurs peut également être considéré comme une mesure anti-épidémique. L'évolution de l'épidémie montre que la COVID-19 conserve une forte contagiosité, quelle que soit la température. L'activité virale atteint son niveau le plus bas à une température ambiante de 22 à 25 °C et une humidité relative de 50 à 60 % (Fig. 5).

L'entrée directe d'air frais puissant détruit également l'équilibre des différences de pression entre les différents espaces, ce qui entraîne un flux d'air de fuite désordonné.

Par conséquent, tant que le système de climatisation est conforme, il doit non seulement fonctionner en continu, mais aussi démarrer à l'avance et s'arrêter plus tard. Un environnement stable et contrôlé est essentiel à la normalisation de la prévention et du contrôle des épidémies.

Fig. 5 Taux de survie du nouveau coronavirus et température et humidité

8) Réglage du décalage ou prévention des limites

Le contrôle de l'espace de climatisation est réalisé par le capteur de température et d'humidité, qui serait ajusté par le système après que le capteur détecte l'écart de température ou d'humidité, un processus appelé réglage du décalage.

Relativement parlant, le niveau de température et d'humidité est très élevé, la structure et l'équipement de l'enceinte intérieure ont également une capacité thermique, donc changer la température intérieure de 1 ℃ nécessite plus d'énergie ou ne fluctuera pas beaucoup.

Même si les climatiseurs de confort nécessitent un contrôle des écarts positifs et négatifs de température et d'humidité, le temps de réglage n'est généralement pas un problème. Cette caractéristique est également à la base de la régulation variable du volume d'air des climatiseurs de confort.

Relativement parlant, le niveau de concentration de poussière est très faible, avec un peu d'inattention, la déviation des particules serait d'une douzaine ou même de plus d'une centaine.

Des problèmes peuvent survenir lorsque la concentration de bactéries et de poussières dépasse la norme. Les paramètres doivent être réglés sous la limite avant que des concentrations excessives de bactéries et de poussières ne soient détectées.

Une intervention est nécessaire si la concentration excessive de bactéries et de poussières atteint la limite de dissuasion. Le temps écoulé entre la correction de l'écart de concentration excessive et l'état de stabilisation est appelé autoépuration dynamique de la pollution. Il s'agit d'un paramètre important pour le contrôle d'un environnement contrôlé. Il est bien sûr lié aux exigences de contrôle du niveau de risque du procédé.

9) Aération des fenêtres ou maintien de la température intérieure

La ventilation par les fenêtres est peut-être la méthode de prévention et de contrôle la plus économique et la plus efficace, mais elle a peu d'effet sur les grands espaces. La COVID-19 est une maladie auto-limitée, il n'existe pas de remède miracle. L'immunité est le meilleur remède et le meilleur traitement médical. En hiver comme en été, il est essentiel de maintenir une température ambiante adéquate. Bien sûr, l'apport d'air frais peut être insuffisant. La température peut être maintenue entre 16 °C et 28 °C, à condition de ne pas nuire à votre immunité. Renforcer votre immunité pendant l'épidémie est primordial. À un moment donné, maintenir une température ambiante stable est plus important que d'ouvrir les fenêtres pour aérer.

En ce qui concerne le nuage d’aérosol, la direction variable du flux d’air peut parfois devenir la force motrice de la propagation du nuage d’aérosol.

10) Coupure de transmission ou mesure de prévention et de contrôle

Quel est l'objectif des mesures de protection contre la COVID-19 prises par les systèmes de climatisation après l'épidémie ? Pour gérer les patients atteints de la COVID-19 à l'intérieur des bâtiments ou pour freiner la propagation de la maladie ?

En période post-épidémique, les mesures de prévention et de contrôle des systèmes de climatisation peuvent permettre d'éviter ou de réduire les infections croisées en cas d'apparition de cas isolés. Des mesures techniques peuvent être prises pour prévenir la colonisation, la reproduction et la transmission du virus. Seuls les patients peuvent l'introduire, mais pas l'air extérieur, contrairement aux moisissures et aux bactéries présentes dans l'environnement naturel.

Même si le système de climatisation dispose de mesures préventives solides, une fois qu'un cas de coronavirus ou un patient suspect est confirmé, le site doit être fermé et les climatiseurs doivent être éteints immédiatement, signaler en temps opportun à l'agence locale de santé et de prévention des épidémies pour un traitement d'urgence et un nettoyage et une désinfection approfondis.

Le recours excessif à des mesures de prévention et de contrôle, énergivores et coûteuses, est peu efficace. En bref, quels sont les objectifs du système de climatisation après l'épidémie ? Quels sont les objectifs de lutte contre les bactéries ? Si la prévention et le contrôle du coronavirus restent l'objectif, le port du masque, la distanciation sociale et le lavage des mains constituent le principe de base. Ces mesures sont plus efficaces que toute autre mesure efficace de climatisation si tout le monde, y compris les patients atteints de la COVID-19, peut les appliquer.

Si l'objectif de contrôle est de prévenir et de contrôler les infections croisées bactériennes de manière générale, la norme GB 51039-2014 « Code de conception des bâtiments hospitaliers généraux » a été prise en compte lors de la préparation. Ainsi, dans les espaces publics, trois mesures de contrôle courantes en milieu médical peuvent être adoptées : une ventilation adéquate, une arrivée d'air par le haut et une reprise d'air par le bas, ainsi qu'une filtration adéquate de la sortie d'air de reprise. Ces mesures se sont avérées économiques, économes en énergie, efficaces et éprouvées par la pratique au cours des dernières années. Si les conditions le permettent, il est possible d'utiliser des climatiseurs à différence de pression constante et à débit d'air frais variable.

3.Conclusion

Cet article suggère que les gouttelettes respiratoires et les contacts étroits constituent la principale voie de transmission de la COVID-19. Il est possible d'être infecté par aérosol en cas d'exposition prolongée dans un environnement clos à forte concentration d'aérosols, comme l'ont prouvé près de 30 millions de cas d'infection au cours de l'épidémie. Le port du masque, la distanciation sociale et le lavage des mains sont reconnus comme les mesures les plus efficaces pour prévenir et contrôler l'épidémie.

L'infection par agrégation fréquente survenue dans un espace limité est très probablement causée par un nuage d'aérosol.

Les cas de supertransmission non identifiés existants peuvent raisonnablement s'expliquer par la théorie de la transmission par aérosols. Il n'est pas difficile de simuler la transmission par CFD, mais cela est vain sans l'appui d'un grand nombre d'enquêtes épidémiologiques. Bien que l'incertitude et le caractère aléatoire de la transmission par aérosols remettent en cause les théories et les contre-mesures traditionnelles en matière de prévention et de contrôle des infections, il n'est pas difficile de contrôler cette transmission.

En période post-épidémique, le système de climatisation doit d'abord déterminer l'objectif des contre-mesures et des contrôles à mettre en œuvre. Il convient d'éviter de spéculer sur ces mesures et ces contrôles à partir du raisonnement logique et du bon sens.

En période post-épidémique, les systèmes de climatisation non médicaux peuvent adopter trois mesures couramment utilisées pour le contrôle de l'environnement médical général : une ventilation adéquate, une bonne répartition du flux d'air et une filtration adéquate de l'air de retour. Ces mesures sont peu énergivores, peu coûteuses et très efficaces. Des mesures de prévention et de contrôle excessives sont inutiles. En résumé, les mesures de lutte contre la climatisation post-épidémique doivent être conformes, appropriées et raisonnables.

Publié par Shen Jinming et Liu Yanmin sur HVAC