科学探索|通风只是起点 MIT团队深入研究疫情期间如何更好保护教室安全通风只是起点|MIT团队深入研究

【科学探索|通风只是起点 MIT团队深入研究疫情期间如何更好保护教室安全】通过对教室环境的深入研究，来自麻省理工大学的一支科研团队提供了改善新冠疫情期间教室安全的系列方案。HVAC（打开窗户、良好的供暖、通风和空调）系统是疫情期间保障教室安全的起点，团队认为还需要采取额外的措施来减少气溶胶的传播。

文章图片

文章图片

文章图片
该论文的合著者，来自麻省理工学院建筑和工程教授 Leon Glicksman 表示：“在某些情况下，我们清楚地发现存在问题，当您查看房间内其他人周围的气溶胶预测浓度时，在某些情况下，它比[标准]模型所说的要高得多” 。事实上，该研究表明，在某些情况下，可能产生潜在问题的气溶胶浓度比专家认为的“混合良好”室内空气的标准基线浓度高 50% 到 150% 。
这篇论文全称为《Patterns of SARS-CoV-2 aerosol spread in typical classrooms》（典型教室中传播的 SARS-CoV-2 气溶胶模式），发表在《Building and Environment》期刊上。该论文主要作者是麻省理工学院本科生 Gerhard K. Rencken 和 Emma K. Rutherford，他们在麻省理工学院能源倡议的支持下通过 Undergraduate Research OPPOrtunities 计划参与了这项研究。
此外还有麻省理工学院计算科学与工程中心的研究生 Nikhilesh Ghanta，麻省理工学院建筑技术项目研究生 John Kongoletos；麻省理工学院建筑技术和机械工程的资深作者和教授 Glicksman，他几十年来一直在研究空气循环问题。
为了进行这项研究，研究人员使用计算流体动力学——空气流动的复杂模拟——来检查 14 种不同的教室通风场景，其中九个涉及 HVAC 系统，五个涉及打开的窗户。研究小组还将他们的模型与过去的实验结果进行了比较。
一种理想的情况是新鲜空气进入接近地面的教室并稳步上升，直到它通过天花板通风口离开房间。这一过程得益于热空气上升，人们的身体温暖自然会产生上升的“热羽”，将空气以每秒 0.15 米的速度向天花板通风口输送。
考虑到天花板通风，目标是创造向上的垂直空气运动，将空气循环出房间，同时限制水平空气运动，这会在就座的学生之间传播气溶胶。
这就是为什么在室内戴口罩是有意义的：正如研究人员在模拟中观察到的那样，口罩限制了呼出气溶胶的水平速度，使这些颗粒保持在热羽附近，因此气溶胶垂直上升。正常呼气会产生每秒 1 米的气溶胶速度，而咳嗽会产生更高的速度——但口罩会保持较低的速度。
Glicksman 说：“如果你戴上合身的口罩，你就会抑制 [呼吸] 排气的速度，使排出的空气被个体上方的羽流携带。如果是宽松的面罩或根本没有面罩，空气以足够高的水平速度排出，不会被这些上升的羽流捕获，并且以低得多的速度上升。”