Motåtgärder mot luftkonditioneringssystem i post-epidemiperioden

Tack vare de beslutsamma och effektiva åtgärder som vidtagits har Kina fått epidemin under kontroll, livet har återgått till det normala och ekonomin går normalt.Men epidemin pågår fortfarande runt om i världen, förebyggande och kontrollåtgärder behöver normaliseras.Utformningen och driftmotåtgärderna för luftkonditioneringssystem i post-epidemiperioden i Kina har väckt folks reflektion, så diskussionen nedan kring olika åsikter och åtgärder kommer att bidra till normaliseringen för epidemiförebyggande i framtiden.

Med tanke på att miljökontrollen av förebyggande och kontroll av epidemier skiljer sig från den för de bekväma luftkonditioneringsapparaterna i icke-medicinska civila byggnader, utvecklar denna artikel inte motåtgärderna för luftkonditioneringssystem under perioden efter epidemin systematiskt, utan för att sätta framför några farhågor kring syftet med motåtgärderna, såväl som målen för förebyggande och kontroll av luftkonditioneringssystem under perioden efter epidemin som referens.

1. Den riktigapositioneringtill spridningen av det nya coronaviruset  

DeDdiagnos ochTombehandling avNovelCoronavirusPneumoniak(testversion 8), utfärdad den 19 augusti 2020, indikerar tydligt att det nya coronaviruset främst sprids genom luftvägsdroppar och nära kontakt, såväl som kontakt med det virusförorenade föremålet.Långvarig exponering i en relativt sluten miljö med höga koncentrationer av aerosoler kan också leda till aerosolöverföring."På grund av att det nya coronaviruset kan isoleras från avföring och urin, bör uppmärksamhet ägnas åt att förhindra att det förorenar miljön och leder till kontaktöverföring eller aerosolöverföring."som hjälper oss att identifiera smittvägen för covid-19 korrekt.Det bekräftas också av ett stort antal infektionsfall under epidemin.Att bära masker, hålla socialt avstånd och handtvätt har erkänts som de mest effektiva åtgärderna för att förebygga och kontrollera epidemin.

Normalt, om viruset har god luftöverföring och diffusion, skulle det spridas kontinuerligt under inverkan av luftflödet och samtidigt spädas ut, då kommer viruskoncentrationen att fortsätta att minska, som ett resultat kan endast en liten dos bakterier överföras med luft.Dessutom, de spridda partiklar som bärs med bakterier som svävar i luften, skulle dess vitalitet försvagas snabbt på grund av exponeringen för värme, fukt och UV-ljus, om den inte har enorm vitalitet (eller kan överleva i luften under lång tid) .Inga bevis har hittats för att covid-19 har de två ovanstående egenskaperna hittills.Man kan bara säga att covid-19 har en liten chans att överföras med luft i begränsad omfattning, möjligheten att smittas genom luft är mycket liten.WHO tror fortfarande att SARS-CoV-2-aerosol kan spridas i miljön där den är luftlös eller stängd, men det är inte huvudvägen, även om ett öppet brev undertecknat av 239 forskare från 32 länder den 6 juli publicerades i tidskriften klinisk infektionssjukdom (Oxford University Journal).

Eftersom den smittsamma dosen i luften inte räcker för att överföras, och dropparna inte kan flyta under lång tid för att spridas över en lång sträcka, så är flera superöverföringshändelser i epidemin som nämns i det öppna brevet förvirrande.Därför föreslår vi en hypotes om aerosolmolnöverföring.Aerosolmoln är ett ång-vätska tvåfasflöde, som är osynligt för ögonen.

Aerosolmolnets tillstånd kan få droppar som innehåller viruspartiklar att flyta, som kommer att driva av luftflödet.Rutten och riktningen för dess överföring är mycket tydlig.

Aerosolmoln kan samla viruspartiklarna, svåra att sprida och överföra, med längre överlevnadstid, så det är lätt att samla ett stort antal virus lokalt och upprätthålla en infektionsdos under lång tid över långa avstånd.Det anses att bildandet av aerosolmoln är relaterat till faktorer som stängd inomhusmiljö, dålig ventilation, hög personaltäthet, hög luftfuktighet (Fig. 1) och droppstorleken etc. Då kan hypotesen om aerosolmoln mycket väl förklara dessa supersändningshändelser.Liknande hypoteser finns också i utländska dokument (fig 3), även om definitionerna och förklaringarna skiljer sig åt.Miljöfaktorer som temperatur, luftfuktighet och föroreningar kan påverka virusets överlevnadsförmåga för COVID-19 genom att skada dess protein i ytan och dess lipidmembran.Den nuvarande teorin tyder på att dess stabilitet kommer att förbättras vid högre luftfuktighet (≥80%) (Fig. 1).

Fig.1 Förhållandet mellan livslängden för virusdroppar & partikeldiametern och relativ fuktighet.

Fig.2 Dropparnas diametrar och dess överföringsområde

Fig. 3 Nysningar, hostar, utandningsmoln och deras överföringsavstånd

2. Motåtgärder av luft-konditioneringssystem i posten-epidemisk period

På grund av förebyggande och kontrollmetoder för patogener såväl som inomhusmiljökontrollkrav och epidemiåtgärder skiljer sig från de bekväma luftkonditioneringsapparaterna, så kontrollmetoden för patogener kan inte förstås baserat på logiska resonemang och sunt förnuft.

2.1 Fokus på kontroll av aerosolmolnöverföring

Kontrollen av spridningen av covid-19 i inomhusluften är inte så mycket som kontrollen av överföringen av aerosolmoln.

Resultaten visar att aerosolmolnet har bra luftström efter prestanda, smal överföringsväg och klar riktning.

Till skillnad från luftöverföring, som kan sända brett och genomsyra hela utrymmet.Aerosolmoln driver med luften till närliggande känsliga människors andningsorgan (Fig.4), som kan andas in och orsaka infektion, även om det hålls på ett säkert socialt avstånd.Osäkerheten kring överföring av aerosolmoln avslöjade slumpmässigheten i att bli smittad, vilket utmanar vår traditionella teori om ventilation eller förebyggande och kontroll av infektion, såsom säkert socialt avstånd, personligt skydd, exponeringstid, risk eller sannolikhet för infektion.

Fig. 4 Simulering av aerosolmolnöverföring

Ur perspektivet att kontrollera överföringen av aerosolmoln finns det tre sätt:

1) Att undvika generering av aerosolmoln är det mest grundläggande sättet, att minska förekomsten av dess förekomst (som att bära masker, kontrollera personaltätheten, sätta ner dropparna snabbt genom inomhusluftflöde) och upprätthålla en god inomhusventilation (späda ut föroreningar inomhus och undvika inomhusfuktighet) ackumulation).

2) När aerosolmoln väl har bildats verkar osäkerheten vid överföring och infektionens slumpmässighet vara bortom kontroll.Faktum är att det enklaste sättet att blockera överföringen av aerosolmoln är att undvika horisontellt luftflöde inomhus och tvinga det att slå sig ner snabbt och sedan släppas ut från det nedre frånluftsutloppet (återgående) under inverkan av ventilation.

3) Det enklaste sättet att eliminera överföringen av aerosolmoln är att sprida aerosolmolnet med yttre kraft, ventilationsluftflödet kommer kontinuerligt att störa eller sprida aerosolmolnet, så länge som de smittsamma partiklarna var decentraliserade och koncentrationen sjunker, då är det inte överförbar.Att sänka luftfuktigheten inomhus till 40%-50% är förstås också en kontrollmetod, men med stor energiförbrukning.

2.2 Fokus på förebyggande och kontroll av patogener

Idén att förebygga och kontrollera patogenerna under epidemin är ungefär som miljökontrollen av läkemedel och medicinsk behandling.Men det skiljer sig från den biologiska rengöringstekniken, det är en åtgärd för att förhindra coronavirus i bekväma luftkonditioneringsområden.Vi drar först lärdomar från farmaceutiska och medicinska kontrollkoncept för att förklara skillnaden mellan det och de bekväma luftkonditioneringsapparaterna.

Fig.1 Skillnader mellan idéerna om förebyggande och kontroll av patogener och idéerna för ventilationsanläggningar.

Under perioden efter epidemin kan tre effektiva förebyggande och kontrollåtgärder som är att bära masker, hålla socialt avstånd och handtvätt inte längre tillämpas.Men kontroll av personaltätheten måste fortfarande övervägas.Motåtgärden för luftkonditioneringssystem under perioden efter epidemin är att förhindra coronavirus.Skillnaderna i kontrollmetod hänvisar till tabell 1. Förutom spekulationerna om förebyggande motåtgärder av luftkonditioneringssystem baserade på logiska resonemang eller sunt förnuft, vilka problem bör vi vara uppmärksamma på?Vissa motåtgärder kan integreras i det bekväma luftkonditioneringssystemet, men vissa kan bara användas som reservsystem.Här är några exempel:

1) Övergripande kontroll eller nyckelpunktskontroll

Människor som ägnar sig åt luftkonditionering används för att överväga saker från den övergripande situationen, som att kontrollera parametrarna för temperatur, luftfuktighet och koldioxidkoncentration för hela utrymmet.Människor som ägnar sig åt infektionskontroll fokuserar på detaljerna och nyckelpunkten och skär av infektionsvägen enligt egenskaperna hos infektionskällan.Även layoutdetaljerna för tilluft och returluft är värda uppmärksamhet.Otaliga fall har visat att detaljer avgör framgången för misslyckande med infektionskontroll.Detaljerna är monster.

2) Helkammarspädning eller in situ sedimentering

Den största föroreningen av bekväma luftkonditioneringsapparater är CO2, människor finns överallt i rummet, alla kan producera CO2, det är en stor yta.Inomhusbakterier på allmänna platser andas ut av enskilda patienter och sprids på kort håll, det är en punktkälla.Därför kan kontrollåtgärderna inte späda ut hela rummet med frisk luft för att kontrollera punktinfektionen som kontroll av CO2, det kan inte heller kontrollera friskluftsvolymen med CO2-sensor.De droppar som andas ut av coronaviruspatienter kan direkt infektera de intilliggande och vänta inte på att spädas ut.När patogenen har andats ut bör den snabbt sättas ner på plats för att förhindra överföring.In situ sättning är det mest effektiva sättet att minska exponeringen.Att kontrollera punktinfektionen genom att generera flera gånger av inomhusluftvolym för utspädning orsakar inte bara hög energiförbrukning, utan har också dålig effekt.

3) Sterilisering eller filtrering

Vi vet alla att den friska luften inte bär patogenerna, och huvudsyftet med friskluftfiltrering är att avlägsna damm.Om det finns patogener i rummet bör returluftfiltret kunna förhindra att patogenerna kommer in i systemet.Resistansen hos HEPA-filtret är dock ganska hög, vilket är svårt eller omöjligt att använda i civila byggnader.På grund av det begränsade utrymmet inomhus kan de utandade dropparna inte förångas till en flytande kärna i liten partikelstorlek inom en kort tid, och returluftfiltreringen är huvudsakligen för att avlägsna dropparna i stora partiklar.Vårt kontrollmål är att förhindra patogener som ackumuleras i rymden, så steriliseringseffektiviteten och filtrets motståndskraft bör beaktas vid val av returluftfilter.

Artikel 7.1.11 i GB 51039-2014 kod för utformning av byggnader på allmänna sjukhus indikerar:

Returluftutloppet från centralt luftkonditioneringssystem och fläktkonvektor måste vara försedd med filtreringsutrustning med initialt motstånd under 50 Pa, den första passagehastigheten för mikroorganismer under 10 % och passagehastigheten för partikelviktning vid en gång får inte vara högre än 5 %.

Detta är samma anledning till att ASHRAE rekommenderade MERV13 som returluftfilter.För aerosolmolnet kan filter inte bara filtrera bort vissa partiklar i luften, utan också sprida aerosolmolnet, vilket gör att det inte kan existera i systemen.

4) Förebyggande centraliserat luftkonditioneringssystem eller förebyggande decentraliserat luftkonditioneringssystem

Enligt vårt sunt förnuft betjänar det centrala luftkonditioneringssystemet flera rum, när bakterierna väl dök upp i ett rum skulle resten vara förorenade.I början av epidemin var centraliserat luftkonditioneringssystem det viktigaste förebyggande målet, medan decentraliserat luftkonditioneringssystem inte var det.

När en infekterad individ väl dyker upp på offentliga platser kommer gasen han andades ut att sugas in i luftkonditioneringssystemet, men den smittsamma dosen i lufttillförseln måste minskas efter processen med höghastighetsfläkt, flera filter, värme och fuktighet behandlingskomponenter och den blandade utspädningen av frisk luft.Även om det finns aerosolmoln inomhus, med det centrala ventilations- och luftkonditioneringssystemet som betjänar flera rum, är det osannolikt att det orsakar korsinfektion.Det finns ingen storskalig infektion orsakad av centraliserad luftkonditionering än så länge.Men den decentraliserade luftkonditioneringen såsom luftkonditionering med delad luftkonditionering, fläktkonvektor, VRV som används i restauranger, barer, bussar, nöjesställen, deras luftflödesmönster kommer att orsaka horisontellt luftflöde i rummet, vilket driver aerosolmolnet att driva runt(Fig.4) ).

Det finns några aggregationsinfektionshändelser som inträffade från tid till annan på vissa platser med hjälp av decentraliserad luftkonditionering under epidemin, vilket också är en typisk plats för aerosolmolnspridning.

5) Luftflödet jämn fördelning eller inneslutning

Luftkonditioneringssystemet betonar den enhetliga fördelningen av temperatur- och fuktighetsparametrar.Teoretiskt sett fortsätter den friska utomhusluften att blandas och spädas ut med inomhusluften, luftflödet fördelar sig jämnt, så viruskoncentrationen kommer att fortsätta att sjunka, men om man analyserar detaljerna i distributionsprocessen från ett annat perspektiv kan det hjälpa patogenerna att spridas objektivt.Därför är det riktningen för luftflödesfördelningen som spelar roll, det är därför det renande utrymmet i medicinska, farmaceutiska, elektroniska fält belastar luftflödesmönstret, som tillförs från uppsidan och återförs till nedsidan.Det utnyttjar till fullo luftflödets inneslutningsroll, vilket gör att föroreningen på plats löser sig så snart som möjligt och förhindrar att den driver och sprider sig, vilket minskar exponeringstiden avsevärt.Luftflödesinneslutning är mycket viktigare än enhetlig fördelning.Centraliserat luftkonditioneringssystem kan enkelt realisera att luftflödesmönstret tillförs från uppsidan och återförs till nedsidan, medan decentraliserade luftkonditioneringsenheter, som integrerar luftbehandling och distribution, är svåra att uppnå.

6) Förebyggande av lufttillförsel eller förebyggande av läckage

När inomhusluften har förorenats och luftkonditioneringsapparater levererar den förorenade luften till inomhus utlöste en andra luftförorening som kallas indirekt förorening.

Från vårt sunda förnuft är inomhusbakterier att tillföras av luftkonditioneringssystemet det mest hemska.För att inte tala om att viruset inte kan spridas i det centrala luftkonditioneringssystemet, även om det kan, så länge det finns ett effektivt luftfilter vid lufttillförseln eller returluftsutloppet, är det svårt att få ut viruset.Ur ett reningstekniskt perspektiv finns det få läckageföroreningsincidenter orsakade av filter och dess installation i det nuvarande konstruktions- och acceptanssystemet.Den blinda ökningen av friskluftsvolymen utan att ta hänsyn till tryckskillnadskontrollen kommer dock att göra det ordnade gradienttrycket utom kontroll i området, och inomhusluften som innehåller föroreningar (virus) kommer att läcka ut direkt, vilket ofta orsakar föroreningar (infektioner).Denna typ av förorening orsakad av föroreningsläckage inomhus kallas direkt förorening, vilket är ännu mer fruktansvärt, det oordnade luftflödesläckaget gör att infektionsplatsen är svår att förutsäga.Det är därför som standarderna eller normerna för sjukhusbyggen hemma eller utomlands inte kräver högnivåfilter för lufttillförselterminalen på nyckelavdelningar, utan betonar den regionala ordnade gradientdifferenstryckskontrollen .

7) Intermittent drift eller kontinuerlig drift

Rädd för virusöverföring i luftkonditioneringssystemet krävs ofta intermittent drift av luftkonditioneringssystemet.Det vill säga, luftkonditioneringen kommer att stängas efter att ha körts under en tid, och sedan kommer naturlig ventilation eller mekanisk ventilation att fungera.2-3 gånger om dagen i minst 30 minuter krävs.Vi vet alla att ett stort antal frisk luft som tas in kommer att skada den bekväma inomhusmiljön, men vad vi inte visste är att den bekväma miljön som skapas av luftkonditioneringsapparater också kan betraktas som en anti-epidemiåtgärd.Epidemins gång visar att covid-19 fortfarande upprätthåller en stark smittsamhet oavsett vid låg eller hög temperatur.Medan virusaktiviteten når bottennivån vid rumstemperatur på 22-25℃ och relativ luftfuktighet på 50%-60%(Fig.5).

Det direkta insläppet av stark frisk luft förstör också balansen mellan tryckskillnaderna mellan olika utrymmen, vilket resulterar i att läckageluftflödet går oregelbundet.

Därför, så länge luftkonditioneringssystemet är i överensstämmelse, krävs inte bara kontinuerlig drift av luftkonditioneringssystemet, utan också starta i förväg och fördröja avstängningen.Stabil och kontrollerad miljö är det verkliga kravet på normalisering av epidemiförebyggande och kontroll.

Fig. 5 Överlevnadsgrad för nytt coronavirus & temperatur och luftfuktighet

8) Lagjustering eller begränsningsförebyggande

Luftkonditioneringsutrymmets kontroll uppnås av temperatur- och fuktighetssensorn, som skulle justeras av systemet efter att sensorn detekterar temperaturen eller fuktighetsavvikelsen, en sådan process som kallas fördröjningsjustering.

Relativt sett är nivån på temperatur och luftfuktighet mycket hög, inomhushöljets struktur och utrustning har också termisk kapacitet, så att ändra inomhustemperaturen på 1 ℃ kräver större energi eller kommer inte att fluktuera särskilt mycket.

Även om temperaturen och luftfuktigheten hos de bekväma luftkonditioneringsapparaterna har positiva och negativa krav på avvikelsekontroll, är justeringstiden i allmänhet inte problemet.Denna funktion är också grunden för att bekväma luftkonditioneringsapparater kan anpassa sig till variabel luftvolymreglering.

Relativt sett är nivån av dammkoncentration mycket liten, med lite ouppmärksam, skulle avvikelsen för partiklar vara ett dussin eller till och med över hundra.

När koncentrationen av bakterier och damm överstiger standarden kan problem uppstå.Parametrarna måste ställas in under gränsen innan bakterier och damm upptäcktes för mycket.

Ingripande ska göras om det kommer till avskräckningslinjen.Tiden från det att vi korrigerar avvikelsen av överdriven bakterie- och dammkoncentration till det stelnade tillståndet kallas dynamisk föroreningssjälvrening.Detta är en viktig parameter för att kontrollera en kontrollerad miljö.Men det är förstås relaterat till kontrollkraven för bearbetningsrisknivån.

9) Fönsterventilation eller temperaturhållning inomhus

Fönsterventilation kan vara den mest ekonomiska och effektiva förebyggande och kontrollmetoden, men den har liten effekt på stora utrymmen.COVID-19 är en självbegränsad sjukdom, det finns inget speciellt botemedel.Immunitet är den bästa läkaren och den bästa medicinska behandlingen.Oavsett vinter eller sommar är det nödvändigt att hålla en lämplig rumstemperatur.Naturligtvis kan det inte vara så exakt för att få mer frisk luft.Det kan kontrolleras inom 16℃ till 28℃, så länge det inte skadar din immunitet, eftersom att förbättra självimmuniteten under epidemin är bortom allt.Någon gång är det viktigare att hålla en stabil rumstemperatur än att öppna fönster för ventilation.

När det gäller aerosolmolnet kan den variabla luftflödesriktningen ibland bli drivkraften för spridning av aerosolmoln.

10) Transmissionsavstängning eller förebyggande och kontrollåtgärd

Vad är syftet med att luftkonditioneringssystem vidtar motåtgärder under perioden efter epidemin?Hantera covid-19 patienter inomhus?eller för att stoppa spridningen av covid-19?

Under perioden efter epidemin är luftkonditioneringssystemets motåtgärder förebyggande och kontrollåtgärder, som kan undvika eller minska förekomsten av korsinfektion om enskilda fall uppstår.Tekniska åtgärder kan vidtas för att förhindra dess kolonisering, reproduktion och överföring, viruset kan bara föras in av patienter men inte föras in från utomhusluften, eller som mögel och bakterier som finns överallt i den naturliga miljön.

Även om luftkonditioneringssystemet har starka förebyggande åtgärder, när ett fall av coronavirus eller misstänkt patient har bekräftats, måste platsen stängas av och luftkonditioneringarna måste stängas av omedelbart, rapportera i tid till den lokala hälso- och epidemiförebyggande myndigheten för akut behandling , och grundlig rengöring och desinfektion.

Att använda överdrivna förebyggande och kontrollåtgärder som förbrukar energi och pengar är till liten nytta.Kort sagt, vilka är målen med luftkonditioneringssystemet under perioden efter epidemin?Vilka är bakteriernas kontrollmål?Om förebyggande och kontroll av coronaviruset fortfarande är målet är att bära masker, hålla socialt avstånd och tvätta händerna.Dessa åtgärder är bättre än några andra kraftfulla åtgärder för luftkonditioneringssystem om alla inklusive COVID-19-patienter kan göra det.

Om kontrollmålet är att förebygga och kontrollera bakteriernas korsinfektion i generell mening, så har GB 51039-2014 ”kod för utformning av allmän sjukhusbyggnad” beaktats vid förberedelser, det vill säga i offentliga utrymmen, kan vi vidta tre åtgärder som är vanliga kontrollåtgärder som används i allmän medicinsk miljö, de är rimlig ventilation, tilluft från uppsidan och returluft till nedsidan och korrekt filtrering i returluftsutlopp.Dessa åtgärder har visat sig vara ekonomiska, låg energiförbrukning, effektiva och mogna genom praxis under de senaste åren.Om förhållandena tillåter är det möjligt att använda luftkonditioneringsapparater med konstant tryckskillnad och variabel friskluftsvolym.

3. Slutsats

Den här artikeln föreslog att andningsdroppar och nära kontakt är den huvudsakliga smittvägen för covid-19.Det är möjligt att bli infekterad av aerosol om den exponeras i en sluten miljö med höga koncentrationer av aerosoler under lång tid, vilket har bevisats av nästan 30 miljoner fall av infektion i epidemin.Att bära masker, hålla socialt avstånd och handtvätt har erkänts som de mest effektiva åtgärderna för att förebygga och kontrollera epidemin.

Den frekventa aggregationsinfektion som inträffade i ett begränsat utrymme orsakas mycket troligt av aerosolmoln.

De befintliga oidentifierade supertransmissionsfallen kan rimligen förklaras av teorin om aerosolmolnöverföring.Det är inte svårt att simulera överföringen av aerosolmoln med CFD, men det är meningslöst utan stöd från ett stort antal epidemiologiska undersökningar.Även om osäkerheten och slumpmässigheten i aerosolmolnöverföring utmanar de traditionella teorierna och motåtgärderna inom infektionsförebyggande och kontroll, men det är inte svårt att kontrollera aerosolmolnöverföringen.

Luftkonditioneringssystemet under perioden efter epidemin bör först fastställa syftet med motåtgärder och kontrollmål.Den bör undvika att spekulera i motåtgärder och kontrollmål från logiska resonemang och sunt förnuft.

Icke-medicinska luftkonditioneringssystem under perioden efter epidemin kan anta tre åtgärder som vanligtvis används vid kontroll av allmän medicinsk miljö, nämligen rimlig ventilation, luftflödesfördelning och korrekt filtrering av returluft.Dessa åtgärder är låg energiförbrukning, låg kostnad och har en stark genomförbarhet.Överdrivna förebyggande och kontrollåtgärder är onödiga.Med ett ord bör motåtgärderna för luftkonditioneringssystem under perioden efter epidemin vara kompatibla, lämpliga och rimliga.

Upplagt av Shen Jinming och Liu Yanmin på HVAC