Τα συστήματα καθαρισμού αέρα δύναται να αυξήσουν την εξάπλωση των ιών

Η περίοδος της πανδημίας που προκαλεί η μετάδοση του SARS-CoV-2, ενεργοποιεί επιστήμονες σε διάφορα πεδία, ιδιαίτερα σε εκείνα που σχετίζονται με την διασπορά του κορωνοϊού. Η διεξαγωγή των ερευνών αυτών συμβάλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό στην επίγνωση των προβληματικών καταστάσεων που συναντάει ο άνθρωπος κατά την διαβίωση της καθημερινότητάς του. Όταν οι εμπλεκόμενοι, άτομα και φορείς, στις περιοχές που αφορούν οι έρευνες, λαμβάνουν υπόψη τους τα ευρήματα και συνεργάζονται με τους αντίστοιχους επιστήμονες-ερευνητές, είναι σίγουρο ότι η βελτίωση πολλών παραγόντων θα είναι σημαντική και αυτό θα έχει ευεργετικές επιδράσεις στην ζωή των ανθρώπων. Πρόσφατα, ερευνητές του Πανεπιστημίου Λευκωσίας δημοσίευσαν στο Physics of Fluids σημαντικά ευρήματα της έρευνάς τους σχετικά με τη χρήση εξαερισμού σε κλειστούς χώρους και στην COVID-19.

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

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.

Η νέα μελέτη περιλαμβάνει 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.

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 σιέλου 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.

Μια ενδιαφέρουσα προσομοίωση από την μελέτη με τη διασπορά μολυσμένων σταγονιδίων σιέλου μέσα στην καμπίνα ενός ανελκυστήρα λόγω της λειτουργίας ενός καθαριστή αέρα:

Ο καθαριστής αέρα επάγει τοπικές κυκλοφορίες του αέρα που αναπαριστάνονται με καμπύλες ισοεπιφάνειες* ταχύτητας. Τα μολυσμένα σταγονίδια σιέλου απεικονίζονται με μαύρες κουκίδες.

Πηγή: Πανεπιστήμιο Λευκωσίας

Περισσότερα στη δημοσίευση: On airborne virus transmission in elevators and confined spaces. Physics of Fluids.

Σημείωση:
*Μια ισοεπιφάνεια είναι μια επιφάνεια που συγκροτείται από σημεία με μια σταθερή τιμή ενός μεγέθους, όπως πίεση, θερμοκρασία, ταχύτητα, πυκνότητα, μέσα σε έναν όγκο χώρου.