Mottiltak mot klimaanlegg i perioden etter epidemien

Takket være de avgjørende og effektive tiltakene som er tatt, har Kina fått epidemien under kontroll, livet har gått tilbake til normalen, og økonomien går normalt. Epidemien pågår imidlertid fortsatt rundt om i verden, og forebyggings- og kontrolltiltakene må normaliseres. Design og drift av mottiltak for klimaanlegg i tiden etter epidemien i Kina har vekket folks refleksjon, så diskusjonen nedenfor om ulike synspunkter og tiltak vil bidra til normalisering av epidemiforebygging i fremtiden.

Siden miljøkontrollen for forebygging og kontroll av epidemier er forskjellig fra den for komfortable klimaanlegg i ikke-medisinske bygninger, utdyper ikke denne artikkelen systematisk mottiltakene mot klimaanlegg i perioden etter epidemien, men legger frem noen bekymringer rundt formålet med mottiltakene, samt forebyggings- og kontrollmålene for klimaanlegg i perioden etter epidemien som referanse.

1. Den riktigeposisjoneringtil spredningen av det nye koronaviruset  

DeDdiagnose ogTbehandling avNoverCoronavirusPlungebetennelse(prøveversjon 8), utgitt 19. august 2020, indikerer tydelig at det nye koronaviruset hovedsakelig spres via dråper i luftveiene og nærkontakt, samt kontakt med virusforurensede gjenstander. Langvarig eksponering i et relativt lukket miljø med høye konsentrasjoner av aerosoler kan også føre til aerosoloverføring. «Fordi det nye koronaviruset kan isoleres fra avføring og urin, bør man være oppmerksom på å forhindre at det forurenser miljøet og fører til kontaktoverføring eller aerosoloverføring.» Dette hjelper oss med å identifisere overføringsveien for COVID-19 riktig. Det er også bekreftet av et stort antall smittetilfeller under epidemien. Bruk av munnbind, sosial avstand og håndvask har blitt anerkjent som de mest effektive tiltakene for å forebygge og kontrollere epidemien.

Normalt sett, hvis viruset har god luftoverføring og diffusjon, vil det spres kontinuerlig under påvirkning av luftstrøm, og samtidig fortynnes. Viruskonsentrasjonen vil da fortsette å synke, noe som resulterer i at bare en liten dose bakterier kan overføres via luften. I tillegg vil vitaliteten til de spredte partiklene som bæres med bakterier som svever i luften, svekkes raskt på grunn av eksponering for varme, fuktighet og UV-lys, med mindre den har enorm vitalitet (eller kan overleve i luften lenge). Det er ikke funnet bevis for at COVID-19 har de to ovennevnte egenskapene så langt. Det kan bare sies at COVID-19 har en liten sjanse for å overføres via luft i begrenset grad, og muligheten for å bli smittet via luft er svært liten. WHO mener fortsatt at SARS-CoV-2-aerosol kan spres i miljøer der det er luftløst eller lukket, men det er ikke hovedveien, selv om et åpent brev signert av 239 forskere fra 32 land 6. juli ble publisert i Journal of Clinical Infectious Disease (Oxford University Journal).

Siden den smittsomme dosen i luften ikke er nok til å overføre, og dråpene ikke kan flyte over lengre tid for å spre seg over lange avstander, er flere superoverføringshendelser i epidemien nevnt i det åpne brevet forvirrende. Derfor foreslår vi en hypotese om overføring av aerosolskyer. Aerosolskyer er en tofasestrøm av damp og væske, som er usynlig for øynene.

Aerosolskyens tilstand kan føre til at dråper som inneholder viruspartikler svever, og disse vil drive med luftstrømmen. Spredningsruten og -retningen er svært tydelig.

Aerosolskyer kan samle viruspartikler som er vanskelige å spre og overføre, med lengre overlevelsestid. Det er derfor lett å akkumulere et stort antall virus lokalt og opprettholde en infeksjonsdose over lang tid og over lange avstander. Det antas at dannelsen av aerosolskyer er relatert til faktorer som lukket innemiljø, dårlig ventilasjon, høy personeltetthet, høy luftfuktighet (fig. 1) og dråpestørrelse, osv. Hypotesen om aerosolskyer kan derfor godt forklare disse superoverføringshendelsene. Lignende hypoteser kan også finnes i utenlandske dokumenter (fig. 3), selv om definisjonene og forklaringene varierer. Miljøfaktorer som temperatur, fuktighet og forurensning kan påvirke virusets overlevelsesevne for COVID-19 ved å skade proteinet på overflaten og lipidmembranen. Den nåværende teorien antyder at stabiliteten vil bli forbedret ved høyere luftfuktighet (≥80 %) (fig. 1).

Fig. 1 Forholdet mellom levetiden til virusdråper og partikkeldiameteren og relativ fuktighet.

Fig. 2 Dråpediameterene og transmisjonsområdet

Fig. 3 Nysing, hosting, utpustende skyer og deres overføringsavstand

2. Mottiltak av luft-klimaanlegg i posten-epidemiperiode

På grunn av at forebygging og kontroll av patogener samt kravene og tiltakene til innendørs miljøkontroll ved epidemier er forskjellige fra de som gjelder for komfortable klimaanlegg, kan ikke kontrollmetoden for patogener forstås basert på logisk resonnement og sunn fornuft.

2.1 Fokus på kontroll av overføring av aerosolskyer

Kontroll av spredningen av COVID-19 i inneluften handler ikke så mye om kontroll av overføringen av aerosolskyer.

Resultatene viser at aerosolskyen har god luftstrømfølgeevne, smal transmisjonsrute og klar retning.

I motsetning til luftoverføring, som kan spres vidt og gjennomsyre hele rommet, driver aerosolskyer med luften til nærliggende åndedrettsorganer hos mottakelige personer (fig. 4), som kan inhaleres og forårsake infeksjon, selv om man holder seg innenfor trygg sosial avstand. Usikkerheten rundt aerosolskyoverføring avslørte tilfeldigheten av å bli smittet, noe som utfordrer vår tradisjonelle teori om ventilasjon eller forebygging og kontroll av infeksjon, som trygg sosial avstand, personlig beskyttelse, eksponeringstid, risiko eller sannsynlighet for infeksjon.

Fig. 4 Simulering av aerosolskyoverføring

Fra perspektivet til å kontrollere overføringen av aerosolskyer, er det tre måter:

1) Å unngå dannelse av aerosolskyer er den mest grunnleggende måten å redusere forekomsten av dem på (som å bruke munnbind, kontrollere personelltettheten, raskt senke dråpene ved hjelp av innendørs luftstrøm) og opprettholde god innendørs ventilasjon (fortynne innendørs forurensning og unngå opphopning av fuktighet innendørs).

2) Når en aerosolsky først er dannet, ser det ut til at usikkerheten rundt overføring og tilfeldigheten av infeksjonen er utenfor kontroll. Faktisk er den enkleste måten å blokkere overføringen av aerosolskyen å unngå horisontal luftstrøm innendørs, og tvinge den til å sette seg raskt og deretter slippes ut fra det nedre avtrekks- (retur-) luftutløpet under påvirkning av ventilasjon.

3) Den enkleste måten å eliminere overføring av aerosolskyer på er å spre aerosolskyen med ekstern kraft. Ventilasjonsluftstrømmen vil kontinuerlig forstyrre eller spre aerosolskyen. Så lenge de smittsomme partiklene er desentraliserte og konsentrasjonen synker, er den ikke smittsom. Å redusere luftfuktigheten innendørs til 40–50 % er selvfølgelig også en kontrollmetode, men med stort energiforbruk.

2.2 Fokus på forebygging og kontroll av patogener

Ideen om å forebygge og kontrollere patogener under epidemien er noe som ligner på miljøkontroll av farmasøytisk og medisinsk behandling. Men det er forskjellig fra biologisk rengjøringsteknologi, det er et tiltak for å forhindre koronavirus i komfortable klimaanleggsområder. Vi trekker først lærdom fra farmasøytiske og medisinske kontrollkonsepter for å forklare forskjellen mellom det og komfortable klimaanlegg.

Fig. 1 Forskjeller mellom ideene om forebygging og kontroll av patogener og ideene om ventilerende klimaanlegg.

I perioden etter epidemien er det ikke sikkert at tre effektive forebyggings- og kontrolltiltak lenger håndheves, nemlig bruk av munnbind, sosial avstand og håndvask. Men det er fortsatt nødvendig å vurdere kontroll av bemanningstettheten. Mottiltaket med klimaanlegg i perioden etter epidemien er å forhindre koronavirus. Forskjellene i kontrollmetoder vises til tabell 1. Bortsett fra spekulasjonene om forebyggende mottiltak med klimaanlegg basert på logisk resonnement eller sunn fornuft, hvilke hensyn bør vi være oppmerksomme på? Noen mottiltak kan integreres i det komfortable klimaanlegget, men noen kan bare brukes som en reserveordning. Her er noen eksempler:

1) Overordnet kontroll eller kontroll av nøkkelpunkter

Folk som bruker klimaanlegg er vant til å se ting ut fra en helhetlig situasjon, som å kontrollere parametrene for temperatur, fuktighet og karbondioksidkonsentrasjon for hele rommet. Folk som driver med smittevern fokuserer på detaljer og nøkkelpunkter, og kutter av smitteveien i henhold til smittekildens egenskaper. Selv detaljene i utformingen av til- og fraluften er verdt å merke seg. Utallige tilfeller har vist at detaljer avgjør om smittevern lykkes eller ikke. Detaljer er monstre.

2) Fortynning av hele kammeret eller sedimentering in situ

Den største forurensningen fra komfortable klimaanlegg er CO2. Folk er overalt i rommet, og alle kan produsere CO2. Det er en kilde til et stort område. Innendørs bakterier pustes vanligvis ut av individuelle pasienter og spres over et kort avstand. Det er en punktkilde. Derfor kan ikke kontrolltiltakene fortynne hele rommet med frisk luft for å kontrollere punktinfeksjonen slik som kontroll av CO2, og det er heller ikke mulig å kontrollere friskluftvolumet med CO2-sensorer. Dråpene som pustes ut av koronaviruspasienter kan infisere nærliggende områder direkte og vente ikke på å bli fortynnet. Når patogenet pustes ut, bør det raskt legges til ro for å forhindre overføring. In situ-bunnfelling er den mest effektive måten å redusere eksponering på. Å kontrollere punktinfeksjonen ved å generere flere ganger innendørsluftvolum for fortynning forårsaker ikke bare høyt energiforbruk, men har også dårlig effekt.

3) Sterilisering eller filtrering

Vi vet alle at friskluft ikke bærer med seg patogener, og hovedformålet med friskluftfiltrering er å fjerne støv. Hvis det finnes patogener i rommet, bør returluftfilteret kunne forhindre at patogenene kommer inn i systemet. Motstanden til HEPA-filteret er imidlertid ganske høy, noe som er vanskelig eller umulig å bruke i sivile bygninger. På grunn av begrenset innendørs plass kan ikke de utåndede dråpene fordampe til flytende kjerne i liten partikkelstørrelse på kort tid, og returluftfiltreringen har hovedsakelig til hensikt å fjerne dråper i stor partikkelstørrelse. Kontrollmålet vårt er å forhindre at patogener akkumuleres i rommet, så steriliseringseffektiviteten og motstanden til filteret bør tas i betraktning når man velger returluftfiltre.

Artikkel 7.1.11 i GB 51039-2014-forskriften for utforming av bygninger for generelle sykehus angir:

Returluftutløpet til det sentrale klimaanlegget og viftekonvektorenheten må være utstyrt med filtreringsutstyr med en initial motstand på under 50 Pa, en første passeringsrate for mikroorganismer på under 10 %, og en passeringsrate for partikkelvekting på én gang skal ikke være større enn 5 %.

Dette er den samme grunnen til at ASHRAE anbefalte MERV13 som returluftfilter. For aerosolskyen kan filtre ikke bare filtrere ut noen partikler i luften, men også spre aerosolskyen, slik at den ikke kan eksistere i systemene.

4) Forebyggende sentralisert klimaanlegg eller forebyggende desentralisert klimaanlegg

I følge vår sunne fornuft betjener det sentrale klimaanlegget flere rom. Når bakteriene først dukket opp i ett rom, ville resten bli forurenset. I begynnelsen av epidemien var sentraliserte klimaanlegg det viktigste forebyggingsmålet, mens desentraliserte klimaanlegg ikke var det.

Når en smittet person befinner seg på offentlige steder, vil gassen vedkommende pustet ut bli sugd inn i klimaanlegget, men den smittsomme dosen i lufttilførselen må reduseres etter en prosess med høyhastighetsvifte, flere filtre, varme- og fuktighetsbehandlingskomponenter og blandet fortynning av frisk luft. Selv om det er aerosolskyer innendørs, er det usannsynlig at det forårsaker krysssmitte med det sentrale ventilasjons- og klimaanlegget som betjener flere rom. Det er ingen storskala infeksjon forårsaket av sentralisert klimaanlegg så langt. Imidlertid vil desentralisert klimaanlegg, som air split-conditioning, viftekonvektorer og VRV som brukes i restauranter, barer, busser og underholdningssteder, deres luftstrømningsmønster føre til horisontal luftstrøm i rommet, noe som presser aerosolskyen til å drive rundt (fig. 4).

Det har fra tid til annen forekommet noen aggregeringsinfeksjonshendelser på enkelte steder der det brukes desentralisert klimaanlegg under epidemien, noe som også er et typisk sted for spredning av aerosolskyer.

5) Jevn fordeling eller inneslutning av luftstrømmen

Klimaanlegget vektlegger en jevn fordeling av temperatur- og fuktighetsparametere. Teoretisk sett fortsetter den friske uteluften å blandes og fortynnes med inneluften, luftstrømmen fordeles jevnt, slik at viruskonsentrasjonen vil fortsette å synke. Men ved å analysere detaljene i distribusjonsprosessen fra et annet perspektiv, kan det hjelpe patogenene med å spre seg objektivt. Derfor er retningen på luftstrømmens distribusjon viktig, og det er derfor rensende rom i medisin, farmasøytikk og elektronikk legger vekt på luftstrømningsmønsteret, som tilføres ovenfra og returneres nedover. Det utnytter luftstrømmens inneslutningsrolle fullt ut, slik at punktforurensningen legger seg så raskt som mulig, og forhindrer at den driver og diffunderer, noe som reduserer eksponeringstiden betraktelig. Luftstrøminneslutning er mye viktigere enn jevn fordeling. Sentraliserte klimaanlegg kan enkelt realisere luftstrømningsmønsteret som tilføres ovenfra og returneres nedover, mens desentraliserte klimaanlegg, som integrerer lufthåndtering og distribusjon, er vanskelig å oppnå.

6) Forebygging av lufttilførsel eller lekkasjeforebygging

Når inneluften er forurenset, og klimaanleggene tilfører den forurensede luften inn i rommet, utløses en annen luftforurensning som kalles indirekte forurensning.

Fra vår sunne fornuft er det verste som kan oppstå når innendørs bakterier tilføres klimaanlegget. For ikke å nevne at viruset ikke kan spre seg i det sentrale klimaanlegget, selv om det kan, er det vanskelig å slippe ut viruset så lenge det er et effektivt luftfilter ved lufttilførsels- eller returluftutløpet. Fra et renseteknisk perspektiv er det få tilfeller av forurensningslekkasje forårsaket av filtre og deres installasjon i dagens konstruksjons- og mottakssystemer. Imidlertid vil en blind økning av friskluftvolum uten å ta hensyn til trykkforskjellskontroll gjøre det ordnede gradienttrykket ute av kontroll i området, og innendørsluften som inneholder forurensning (virus) vil lekke ut direkte, noe som ofte forårsaker forurensnings- (infeksjons-) tilfeller. Denne typen forurensning forårsaket av innendørs forurensningslekkasje kalles direkte forurensning, noe som er enda mer forferdelig, da uordnet luftstrømslekkasje gjør det vanskelig å forutsi infeksjonsstedet. Derfor krever ikke standarder eller normer for sykehusbygging i inn- eller utland høynivåfiltre for lufttilførselsterminaler i viktige avdelinger, men legger vekt på regional ordnet gradientdifferansetrykkkontroll.

7) Intermitterende drift eller kontinuerlig drift

På grunn av frykt for virusoverføring i klimaanlegget er det ofte nødvendig med periodisk drift av klimaanlegget. Det vil si at klimaanlegget slås av etter en periode, og deretter settes naturlig ventilasjon eller mekanisk ventilasjon i gang. 2–3 ganger om dagen i minst 30 minutter er nødvendig. Vi vet alle at mye frisk luft som bringes inn vil skade det komfortable innemiljøet, men det vi ikke visste er at det komfortable miljøet som skapes av klimaanlegg også kan betraktes som et anti-epidemisk tiltak. Epidemiens oppgang viser at COVID-19 fortsatt opprettholder en sterk smittsomhet uansett ved lav eller høy temperatur. Virusaktiviteten når bunnivået ved romtemperatur på 22–25 ℃ og relativ fuktighet på 50–60 % (fig. 5).

Direkte inntrengning av sterk friskluft ødelegger også balansen i trykkforskjellen mellom forskjellige rom, noe som resulterer i uordnet flyt av lekkasjeluften.

Så lenge klimaanlegget er i samsvar med kravene, er det derfor ikke bare nødvendig med kontinuerlig drift av klimaanlegget, men det må også startes opp på forhånd og forsinkes nedstengning. Et stabilt og kontrollert miljø er det virkelige kravet for normalisering av forebygging og kontroll av epidemier.

Fig. 5 Overlevelsesrate for nytt koronavirus og temperatur og fuktighet

8) Justering av forsinkelse eller forebygging av grenser

Romkontrollen for klimaanlegget oppnås av temperatur- og fuktighetssensoren, som justeres av systemet etter at sensoren registrerer temperatur- eller fuktighetsavviket. Denne prosessen kalles forsinkelsesjustering.

Relativt sett er temperatur- og fuktighetsnivået veldig høyt, og innendørsskapets struktur og utstyr har også termisk kapasitet, så å endre innetemperaturen på 1 ℃ krever mer energi eller vil ikke svinge mye.

Selv om temperaturen og fuktigheten til komfortable klimaanlegg har krav til positiv og negativ avvikskontroll, er justeringstiden vanligvis ikke et problem. Denne funksjonen er også grunnlaget for at komfortable klimaanlegg kan ta i bruk variabel luftmengderegulering.

Relativt sett er støvkonsentrasjonen svært liten, med litt uoppmerksomhet vil avviket fra partikler være et dusin eller til og med over hundre.

Når konsentrasjonen av bakterier og støv overstiger standarden, kan det oppstå problemer. Parametrene må settes under grensen før det oppdages for mye bakterier og støv.

Det skal gripes inn hvis det når avskrekkende grensen. Tiden fra vi retter opp avviket fra for høy bakterie- og støvkonsentrasjon til herdetilstanden kalles dynamisk selvrensing av forurensning. Dette er en viktig parameter for å kontrollere et kontrollert miljø. Men det er selvfølgelig relatert til kontrollkravene for risikonivået i prosessen.

9) Vindusventilasjon eller innetemperaturstyring

Vindusventilasjon er kanskje den mest økonomiske og effektive forebyggings- og kontrollmetoden, men den har liten effekt på store rom. COVID-19 er en selvbegrensende sykdom, det finnes ingen spesiell kur. Immunitet er den beste legen og den beste medisinske behandlingen. Uansett om det er vinter eller sommer, er det nødvendig å opprettholde en passende romtemperatur. Selvfølgelig kan det ikke være så nøyaktig for å få inn mer frisk luft. Den kan kontrolleres innenfor 16℃ til 28℃, så lenge det ikke skader immuniteten din, da det å forbedre selvimmuniteten under epidemien er mer enn alt annet. På et tidspunkt er det viktigere å holde en stabil romtemperatur enn å åpne vinduer for ventilasjon.

Når det gjelder aerosolskyen, kan den variable luftstrømretningen noen ganger bli drivkraften for spredning av aerosolskyer.

10) Avstengning av overføring eller forebyggings- og kontrolltiltak

Hva er hensikten med at klimaanlegg tar mottiltak i tiden etter epidemien? Håndtere COVID-19-pasienter innendørs? Eller å begrense spredningen av COVID-19?

I perioden etter epidemien er mottiltakene i klimaanlegget forebyggende og kontrolltiltak, som kan unngå eller redusere forekomsten av krysssmitte hvis det oppstår et enkelt tilfelle. Tekniske tiltak kan iverksettes for å forhindre kolonisering, reproduksjon og overføring. Viruset kan bare bringes inn av pasienter, men ikke introduseres fra uteluften, eller som mugg og bakterier som finnes overalt i det naturlige miljøet.

Selv om klimaanlegget har sterke forebyggende tiltak, må stedet stenges ned og klimaanleggene slås av umiddelbart når et koronavirustilfelle eller en mistenkt pasient er bekreftet. Rapportering til lokale helse- og epidemiforebyggingsbyråer må gjøres i tide for akuttbehandling, samt grundig rengjøring og desinfeksjon.

Det er lite nyttefullt å bruke overdreven forebygging og kontroll av tiltak som bruker energi og penger. Kort sagt, hva er målene med klimaanlegget i perioden etter epidemien? Hva er kontrollmålene for bakterier? Hvis forebygging og kontroll av koronavirus fortsatt er målet, er bruk av munnbind, sosial avstand og håndvask forutsetningen. Disse tiltakene er bedre enn noen andre kraftige tiltak med klimaanlegg hvis alle, inkludert COVID-19-pasienter, kan gjøre det.

Hvis kontrollmålet er å forhindre og kontrollere bakteriell kryssinfeksjon generelt, er GB 51039-2014 «kode for design av generelle sykehusbygninger» tatt i betraktning under utarbeidelsen. Det vil si at i offentlige områder kan vi iverksette tre vanlige kontrolltiltak som brukes i generelle medisinske miljøer: rimelig ventilasjon, tilluft oppefra og returluft nedefra, og riktig filtrering i returluftutløpet. Disse tiltakene har vist seg å være økonomiske, lavt energiforbruk, effektive og velutviklede gjennom praksis de siste årene. Hvis forholdene tillater det, er det mulig å bruke klimaanlegg med konstant trykkforskjell og variabel friskluftmengde.

3. Konklusjon

Denne artikkelen antydet at dråper i luftveiene og nærkontakt er den viktigste smitteveien for COVID-19. Det er mulig å bli smittet av aerosoler hvis man er i et lukket miljø med høy konsentrasjon av aerosoler over lengre tid, noe som er bevist av nesten 30 millioner tilfeller av infeksjon i epidemien. Bruk av munnbind, sosial avstand og håndvask har blitt anerkjent som de mest effektive tiltakene for å forebygge og kontrollere epidemien.

Den hyppige aggregeringsinfeksjonen som oppstår i et begrenset område er svært sannsynlig forårsaket av aerosolsky.

De eksisterende uidentifiserte tilfellene av supersmitte kan rimeligvis forklares med teorien om overføring av aerosolskyer. Det er ikke vanskelig å simulere overføring av aerosolskyer ved hjelp av CFD, men det er nytteløst uten støtte fra et stort antall epidemiologiske undersøkelser. Selv om usikkerheten og tilfeldigheten ved overføring av aerosolskyer utfordrer tradisjonelle teorier og mottiltak innen forebygging og kontroll av infeksjoner, er det ikke vanskelig å kontrollere overføringen av aerosolskyer.

Klimaanlegget i perioden etter epidemien bør først bestemme formålet med mottiltak og kontrollmål. Det bør unngås å spekulere i mottiltak og kontrollmål ut fra logisk resonnement og sunn fornuft.

Ikke-medisinske klimaanlegg i perioden etter epidemien kan ta i bruk tre tiltak som ofte brukes i kontrollen av det generelle medisinske miljøet, nemlig rimelig ventilasjon, luftstrømfordeling og riktig filtrering av returluft. Disse tiltakene har lavt energiforbruk, lave kostnader og er svært gjennomførbare. Overdreven forebygging og kontrolltiltak er unødvendige. Med ett ord, mottiltakene i klimaanlegg i perioden etter epidemien bør være kompatible, passende og rimelige.

Skrevet av Shen Jinming og Liu Yanmin på HVAC