أنظمة التهوية في العديد من مباني المكاتب الحديثة، والتي تم تصميمها للحفاظ على درجات الحرارة مريحة وزيادة كفاءة الطاقة، قد تزيد من خطر التعرض لفيروس كورونا، خاصة خلال فصل الشتاء المقبل. ووفقا لبحث نُشر في مجلة Fluid Mechanics ، وجد فريق من جامعة كامبريدج أن أنظمة "التهوية المختلطة" المستخدمة على نطاق واسع، والتي تم تصميمها لإبقاء الظروف موحدة في جميع أجزاء الغرفة، تنشر الملوثات المحمولة جواً بالتساوي في جميع أنحاء المكان، وقد تشمل هذه الملوثات قطرات ورذاذ يحتمل أن تحتوي على فيروسات. نظام التهوية
سلط البحث الضوء على أهمية التهوية الجيدة وارتداء القناع في الحفاظ على تركيز الملوثات عند أدنى مستوى وبالتالي التخفيف من خطر انتقال فيروس SARS-CoV-2 ، وهو الفيروس المسبب ل COVID-19. تشير الدلائل بشكل متزايد إلى أن الفيروس ينتشر في المقام الأول من خلال قطرات أكبر وأيروسولات أصغر ، والتي يتم طردها عندما نسعل أو نعطس أو نضحك أو نتحدث أو نتنفس. بالإضافة إلى ذلك ، تشير البيانات المتاحة حتى الآن إلى أن الإرسال الداخلي أكثر شيوعًا من الإرسال الخارجي ، والذي من المحتمل أن يكون بسبب زيادة أوقات التعرض وانخفاض معدلات تشتت القطرات والهباء الجوي. قال البروفيسور بول ليندن من قسم الرياضيات التطبيقية والنظرية في كامبريدج: "مع اقتراب فصل الشتاء في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ويبدأ الناس في قضاء المزيد من الوقت في الداخل ، فإن فهم دور التهوية أمر بالغ الأهمية لتقدير مخاطر الإصابة بالفيروس والمساعدة في إبطاء انتشاره. "في حين أن الرصد المباشر للقطرات والهباء الجوي في الأماكن المغلقة أمر صعب ، فإننا نخرج ثاني أكسيد الكربون الذي يمكن قياسه بسهولة واستخدامه كمؤشر على خطر العدوى، حيث يتم نقل الهباء التنفسي الصغير الذي يحتوي على الفيروس مع ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التنفس ، ويتم نقلها في جميع أنحاء الغرفة عن طريق تدفقات التهوية. ويمكن أن تؤدي التهوية غير الكافية إلى ارتفاع تركيز ثاني أكسيد الكربون ، مما قد يؤدي بدوره إلى زيادة خطر التعرض للفيروس ". أظهر الفريق أن تدفق الهواء في الغرف معقد ويعتمد على موضع فتحات التهوية والنوافذ والأبواب وعلى التدفقات الحرارية الناتجة عن الحرارة المنبعثة من الأشخاص والمعدات في المبنى، وتؤثر المتغيرات الأخرى، مثل الأشخاص الذين يتحركون أو يتحدثون، أو فتح الأبواب أو إغلاقها، أو التغييرات في الظروف الخارجية للمباني ذات التهوية الطبيعية، على هذه التدفقات وبالتالي تؤثر على خطر التعرض للفيروس. تعمل التهوية، سواء كانت مدفوعة بالرياح أو الحرارة المتولدة داخل المبنى أو عن طريق الأنظمة الميكانيكية، في أحد وضعين رئيسيين، تهوية الخلط هي الأكثر شيوعًا ، حيث يتم وضع فتحات للحفاظ على الهواء في مكان مختلط جيدًا بحيث تظل درجة الحرارة وتركيزات الملوثات موحدة في جميع أنحاء المكان. الوضع الثاني، تهوية الإزاحة، يحتوي على فتحات تهوية موضوعة في أسفل وأعلى الغرفة ، مما يخلق منطقة سفلية أكثر برودة ومنطقة علوية أكثر دفئًا ، ويتم استخراج الهواء الدافئ من خلال الجزء العلوي من الغرفة. نظرًا لأن نفس الزفير دافئ أيضًا، يتراكم معظمه في المنطقة العليا. شريطة أن تكون الواجهة بين المناطق عالية بدرجة كافية ، يمكن استخراج الهواء الملوث بواسطة نظام التهوية بدلاً من استنشاقه بواسطة شخص آخر. تشير الدراسة إلى أنه عندما يتم تصميم التهوية بشكل صحيح ، يمكن أن تقلل التهوية من مخاطر الاختلاط والتلوث المتبادل للتنفس، وبالتالي تقليل مخاطر التعرض. في ضوء ذلك ، أخذ باحثو كامبريدج بعضًا من أعمالهم السابقة حول التهوية لتحقيق الكفاءة وأعادوا تفسيرها من حيث جودة الهواء، من أجل تحديد تأثيرات التهوية على توزيع الملوثات المحمولة جواً في الفضاء.
قال ليندن: "من أجل تصميم نموذج لكيفية انتشار الفيروس التاجي أو الفيروسات المماثلة في الداخل ، عليك أن تعرف أين يذهب أنفاس الناس عند الزفير ، وكيف يتغير ذلك اعتمادًا على التهوية". "باستخدام هذه البيانات ، يمكننا تقدير مخاطر الإصابة بالفيروس أثناء التواجد في الداخل." استكشف الباحثون مجموعة من أنماط الزفير المختلفة: التنفس من الأنف ، والتحدث والضحك ، كل منها بقناع وبدون قناع، ومن خلال تصوير الحرارة المرتبطة بالزفير ، تمكنوا من رؤية كيف يتحرك في الفضاء في كل حالة. إذا كان الشخص يتحرك في جميع أنحاء الغرفة ، فإن توزيع الزفير كان مختلفًا بشكل ملحوظ حيث تم التقاطه في أعقابه. تظهر نتائجهم أن تدفقات الغرفة مضطربة ويمكن أن تتغير بشكل كبير اعتمادًا على الحركة ونوع التهوية وفتح وإغلاق الأبواب ، وبالنسبة للأماكن ذات التهوية الطبيعية ، تتغير الظروف الخارجية، ووجد الباحثون أن الأقنعة فعالة في الحد من انتشار الزفير ، وبالتالي تقلل الرذاذ. وجد الباحثون أن الضحك على وجه الخصوص يسبب اضطرابًا كبيرًا ، مما يشير إلى أنه إذا كان الشخص المصاب بدون قناع يضحك في الداخل ، فسيؤدي ذلك إلى زيادة خطر انتقال العدوى بشكل كبير. لذا فإن إبقاء النوافذ مفتوحة وارتداء قناع يبدو أنه أفضل نصيحة، ومن الواضح أن هذه مشكلة أقل في أشهر الصيف ، لكنها مدعاة للقلق في أشهر الشتاء.
