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后大流行时期的生活88——开关门的气流与感染风险

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
前段时间有读者留言说自己目前是跟别人合租,但是室友对疫情并不是特别在意,所以想问问怎么在空间有限的情况下为自己的房间建立缓冲。正常情况下肯定是优先推荐在入户的地方建立缓冲区(《后流26-家庭入户缓冲区》),但合租的形式也确实会出现空间不够的情况,通常情况我会比较推荐简单的塑料幕布。另外如果大家对2022年12月疫情高峰期的很多感染案例有印象,会记得有很多人即便是佩戴口罩开门并进行了衣物消杀,但也依旧感染了了新冠病毒。在排除家庭内气溶胶传播风险后,会发现最大的风险其实源自于“开关门”这一动作,所以这期我们主要就来分享一下开门带来的一些影响,以及应该怎样降低其风险。

一、开关门的传染风险

2021年发表在《建筑与环境》(Building and Environment)上的一份研究显示,人说话产生的气溶胶可以在空气中停留长达九个小时,而在通常环境下活性病毒可以在气溶胶中至少存在三个小时。虽然感染者释放出的含有病毒的气溶胶微粒在空气中具体的停留时间、要多久才会造成传染是一件相对复杂事情,因为除了气溶胶的传播动力学之外,每个空间环境内的变数都非常多,涉及到飞沫或气溶胶颗粒的大小,空间内的嘈杂程度和空气流动情况的多方面影响。

对很多高层建筑来说,同一层往往居住着很多住户,而连接这些住户的走廊或者楼道的通风状况在很多时候并不乐观,空气流通经常非常糟糕,无疑会造成很高的气溶胶传播风险。同样,如果外卖员或快递员是新冠病毒感染者,他们在门口短暂驻留所产生的气溶胶也很难在短时间内完全消散,气溶胶很容易在开门时随着风一起进入到室内中从而形成感染。而在合租环境中,当无法确认自己门外的环境安全时,开门也同样意味着气溶胶的传播风险。

二、铰链门的影响

多数具有向内或向外旋转开启的门都是铰链门,是通过门铰链这一装置实现的。而开门这一动作造成的旋转,以及开门后人本身的活动都会对周边的气流产生非常大的影响(相关研究显示在没有通风的情况下,人类移动的气流尾迹可能会将颗粒物输送超过8米的距离)。为此有研究人员设计了一个实验来模拟开门对气流的影响。(两个房间温度接近,几乎不存在温差对气流的影响)

为了方便解释,这里用两段视频来向各位读者进行展示。
从侧面拍摄的开门和人体移动对空气的影响:
从上面拍摄的开门和人体移动对空气的影响:

我们可以很清楚地看到开门、关门和人体的移动均使得门外和门内的气体进行了大量交换。而且通过和另一项研究对比发现,不管是内开门还是外开门,因为开关门造成的气体交换量并没有特别大的差别。


三、滑动门的影响

为了对比滑动门和铰链门之间的不同影响,研究人员还在上一个实验的基础上进行了另一份研究(两个房间的通风率都设置为12ACH)。

通过烟雾可视化图片,可以看到滑动门的开启仅引微小的气流交换(b),主要的气流交换是由于人体移动的尾迹造成的(c)。人体将大量空气拖到了房间内,在停止后可以看到空气从身边流过(d)。而滑动门在关闭时似乎没有在门口产生任何明显的空气流动(e)。之后烟雾迅速混合到了整个房间中,并随着区域浓度的下降逐渐变得不可视(f)。


四、铰链门和滑动门的对比

为了更清楚地对比铰链门与滑动门在气流影响之间区别,研究人员在没有人体穿过的情况下进行了对比实验。

(一)不同通风率的情况

对于铰链门来说,通风率的影响似乎相当小,随着通风率的增加,空气体交换仅仅有略微的上升,6ACH与12ACH的结果几乎相同。而滑动门的影响则相对比较明显。与没有通风的情况(0ACH)相比,6ACH略微降低了空气交换量,而12ACH的情况下效果却相反,因为高通风率本身就意味着更好的空气流动。
(二)压差(排量差)的影响
虽然在初始状态下门内外存在着大约20Pa的压差,但当门打开时,内外的压差会消失,只留下内外之间有效的排量差异(因压差造成的气体交换不会立刻停止)。因此研究人员决定根据供排流量差来表征实验条件而不是已经消失的无效压差。

结果表明,在两种门和两种通风率下,流量差异都减少了开关门产生的空气交换。滑动门(两种通风率)的相对减少更大。
根据该项研究的成果,可以得出以下一些结论:
  • 铰链门在开关时会产生较大的气流交换。
  • 人体在穿过时会产生较大的气流交换。
  • 滑动门的影响比铰链门要小很多。
  • 室内正压有助于减少开门时产生的气体交换。
  • 在开门时适当降低隔离区内的气体交换速度可以减少开门时产生的气体交换。

五、实际的应用

从上述的实验结果来看,在感染高峰期正常的开门会造成较大的传播风险。所以在条件允许的情况下尽量搭建缓冲区,将气体交换带来影响尽量控制在缓冲区内,而不要影响安全区。(《后流26-家庭入户缓冲区》

回到最初部分读者关注的问题,如果没有足够的空间搭建缓冲区也无法将铰链门更换为滑动门,至少可以采用塑料幕布或类似材料。我们在《后流75-居家负压隔离间》中曾经分享过另一份研究。结果表明,塑料幕布实际的密封性甚至比实心门要更好,因为塑料幕布的“开门”方式和滑动门类似,即使在没有加压或开启空气净化装置的的情况下,一个简单的塑料幕布也可以隔离至少80%的颗粒物(内开门时幕布装在外面,外开门则装在里面)。同样塑料幕布也适用于其他单独房间的情况,比如独立办公室。另外如果有条件的读者,也可以尝试一下我们在《后流80-办公室空气净化设备的摆放》中提到的小型风幕机。

以上就是本期分享的全部内容,有什么问题欢迎给我留言。

(文中所有图片均来自网络公开渠道)
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