Jak může proudění vzduchu v automobilu ovlivnit riziko přenosu COVID-19 – co funguje nejlépe pro Windows a ventilaci

Nový výzkum zkoumá, jak vzory proudění vzduchu v kabině pro cestující mohou ovlivnit přenos SARS-CoV-2 a dalších patogenů ve vzduchu. Studie pomocí počítačových simulací zkoumala riziko rozdělení aerosolových částic mezi řidiče a cestující v různých konfiguracích oken. Červené odstíny označují více částic. Ukázalo se, že riziko je vyšší se zavřenými okny (vlevo nahoře) a klesá s každým otevřeným oknem. Nejlepším případem bylo, že všechna okna byla otevřená (vpravo dole). Kredity: Breuerova laboratoř / Brown University

Nová studie využívá počítačové simulace ke sledování proudění vzduchu v kabině pro cestující automobilu a poskytuje potenciální strategie – některé z nich jsou neintuitivní – ke snížení rizika přenosu nemocí přenášených vzduchem.

Nová studie o proudění vzduchu v kabině pro cestující nabízí několik návrhů, jak potenciálně snížit riziko COVID-19 přenášet při sdílení jízd s ostatními.

Studie, kterou provedl tým vědců z Brown University, pomocí počítačových modelů simulovala proudění vzduchu v kompaktním voze s různými kombinacemi otevřených nebo zavřených oken. Simulace ukázaly, že otevírání oken – čím více oken, tím lépe – vytvářelo vzory proudění vzduchu, které dramaticky snížily koncentraci vzdušných částic vyměňovaných mezi řidičem a jedním cestujícím. Výzkumníci zjistili, že bombardování ventilačního systému vozu neobíhalo vzduch téměř jako několik otevřených oken.

„Jízda kolem se zapnutými okny a zapnutou klimatizací nebo topením je podle našich počítačových simulací rozhodně nejhorší scénář,“ řekl Asimanshu Das, postgraduální student na Brown’s School of Engineering a spoluautor studie. „Nejlepší scénář, který jsme našli, bylo otevřít všechna čtyři okna, ale i jedno nebo dvě otevřená byla mnohem lepší než všechna ta zavřená.“

Das vedl výzkum s Varghese Mathai, bývalým postdoktorským výzkumným pracovníkem Brown, který je nyní odborným asistentem fyziky na University of Massachusetts v Amherstu. Studie byla zveřejněna v časopise Vědecký pokrok.

Proud vzduchu v autě

Studie, která byla nedávno zveřejněna v časopise Science Advances, zkoumá, jak vzory proudění vzduchu uvnitř kabiny pro cestující mohou ovlivnit přenos SARS-CoV-2 a dalších vzdušných patogenů. Simulace přinesly některá potenciálně neintuitivní zjištění. Lze například očekávat, že otevření okna hned vedle každého cestujícího může být nejjednodušší způsob, jak snížit expozici. Simulace zjistily, že ačkoli je tato konfigurace lepší než žádná okna, přináší vyšší riziko expozice ve srovnání s umístěním oken naproti každému cestujícímu. “Když jsou okna naproti spolujezdci otevřená, dostanete proud, který vstupuje do auta za řidičem, prochází kabinou za spolujezdcem a poté vystupuje předním oknem na straně spolujezdce,” řekl Kenny Breuer, profesor inženýrství ve společnosti Brown a hlavní autor výzkumu. „Tento vzorec pomáhá snížit vzájemnou kontaminaci mezi řidiči a cestujícími.“ Kredity: Breuerova laboratoř / Brown University

Vědci zdůrazňují, že neexistuje žádný způsob, jak toto riziko zcela vyloučit – a samozřejmě současné pokyny Amerických středisek pro kontrolu nemocí (CDC) poznamenávají, že odložení cestování a pobyt doma je nejlepším způsobem, jak chránit osobní a komunitní zdraví. Cílem studie bylo jednoduše zjistit, jak mohou změny v proudění vzduchu v automobilu zhoršit nebo snížit riziko přenosu patogenů.

Počítačové modely použité ve studii simulovaly auto, volně založené na Toyotě Prius, se dvěma osobami uvnitř – řidičem a spolujezdcem na předním sedadle na opačné straně než řidič. Vědci zvolili toto uspořádání sedadel, protože maximalizuje fyzickou vzdálenost mezi dvěma lidmi (i když stále menší než 6 stop doporučená CDC). Modely simulovaly proudění vzduchu kolem a uvnitř automobilu pohybujícího se rychlostí 50 mil za hodinu, stejně jako pohyb a koncentraci aerosolů přicházejících od řidiče i spolujezdce. Aerosoly jsou malé částice, které mohou zůstat ve vzduchu po dlouhou dobu. Jsou považovány za jeden ze způsobů SARS-CoV-2 virus se přenáší, zejména uvnitř.

Jedním z důvodů, proč je otevírání oken lepší, pokud jde o přenos aerosolu, je to, že zvyšuje počet výměn vzduchu za hodinu (ACH) uvnitř automobilu, což pomáhá snižovat celkovou koncentraci aerosolu. Ale vědci tvrdí, že ACH byla jen částí příběhu. Studie ukázala, že různé kombinace otevřených oken vytvářely v automobilu různé proudy vzduchu, které mohly zvýšit nebo snížit expozici zbývajícím aerosolům.

Vzhledem k tomu, jak vzduch proudí vnějškem vozu, má tlak vzduchu v blízkosti zadních oken tendenci být vyšší než tlak na přední okna. Výsledkem je, že vzduch má tendenci vstupovat do vozu zadními okny a vystupovat čelními skly. Se všemi otevřenými okny vytváří tato tendence dva více či méně nezávislé proudy na obou stranách kabiny. Protože cestující v simulacích seděli na opačných stranách kabiny, bylo mezi nimi nakonec přeneseno velmi málo částic. Řidič má v tomto scénáři o něco vyšší riziko než cestující, protože průměrné proudění vzduchu v automobilu jde zdola dopředu, ale oba cestující zaznamenají dramaticky nižší přenos částic ve srovnání s jakýmkoli jiným scénářem.

Simulace scénářů, ve kterých jsou některá (ale ne všechna) okna na ústupu, přinesla některé možné kontraproduktivní výsledky. Lze například očekávat, že otevření okna hned vedle každého cestujícího může být nejjednodušší způsob, jak snížit expozici. Simulace zjistily, že ačkoli je tato konfigurace lepší než žádná okna, přináší vyšší riziko expozice ve srovnání s umístěním oken naproti každému cestujícímu.

“Když jsou okna naproti spolujezdci otevřená, dostanete proud, který vstupuje do auta za řidičem, prochází kabinou za spolujezdcem a poté vystupuje předním oknem na straně spolujezdce,” řekl Kenny Breuer, profesor inženýrství ve společnosti Brown a hlavní autor výzkumu. „Tento vzorec pomáhá snížit vzájemnou kontaminaci mezi řidiči a cestujícími.“

Vědci tvrdí, že je důležité si uvědomit, že úpravy proudění vzduchu nenahrazují masky obou cestujících ve vozidle. A zjištění jsou omezena na potenciální expozici dlouhodobým aerosolům, které mohou obsahovat patogeny. Studie nemodelovala větší respirační kapičky ani riziko skutečné infekce virem.

Vědci přesto tvrdí, že studie poskytuje cenný nový pohled na vzorce cirkulace vzduchu v prostoru pro cestující v automobilu – něco, čemu se dříve příliš pozornosti nevěnovalo.

“Toto je první studie, o které víme, a která skutečně zkoumala mikroklima v autě,” řekl Breuer. „Existovaly některé studie, které zkoumaly, kolik vnějšího znečištění vstupuje do automobilu nebo jak dlouho cigaretový kouř v automobilu zůstává. Je to ale poprvé, co se někdo podrobně podíval na vzory proudění vzduchu. “

Výzkum vyrostl z výzkumné pracovní skupiny pro COVID-19 ustavené v Brownu, aby shromáždil odborné znalosti z celé univerzity za účelem řešení široce odlišných aspektů pandemie. Skupinu vede Jeffrey Bailey, docent patologie a laboratorní medicíny a spoluautor studie proudění vzduchu. Bailey byl ohromen tím, jak rychle se výzkum spojil, a Mathai navrhl použití počítačových simulací, které by mohly být provedeny, zatímco laboratorní výzkum u Browna byl kvůli pandemii pozastaven.

“Toto je opravdu skvělý příklad toho, jak se různé disciplíny mohou rychle spojit a učinit cenné objevy,” řekl Bailey. “Krátce jsem o tomto nápadu mluvil s Kennym a během tří nebo čtyř dnů jeho tým již provedl předběžné testování.” Je to jedna z největších věcí na pobytu na místě, jako je Brown, kde lidé touží spolupracovat a pracovat v různých oborech. “

Odkaz: „Proudění vzduchu v osobních automobilech a důsledky pro přenos nemocí přenášených vzduchem“ Varghese Mathai, Asimanshu Das, Jeffrey A. Bailey a Kenneth Breuer, 4. prosince 2020, Vědecký pokrok.
DOI: 10.1126 / sciadv.abe0166

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.