Strategisk placering af luftrenser reducerer virusspredning i musikklasselokaler

University of Minnesota School of Music var bekymret over en-til-en undervisning under COVID-19-pandemien og spekulerede på, om det skulle supplere sit ventilationssystem med bærbare HEPA-luftrensere.

Så, Skolens embedsmænd kontaktede Suo Yang, en professor ved College of Science and Engineering, og hans team for at finde ud af det. I Fysik af væsker , Yang og forskerne beskriver deres arbejde med at forudsige, hvordan viruspartikler spredes i et musikklasseværelse.

"Den luftbårne transmission af COVID-19 gennem dråber eller dråbekerner kan modelleres som en typisk partikelladet strømning, og simuleringsarbejde skal præcist fange partiklernes bevægelse i det turbulente strømningsmiljø, " sagde Yang. "Partikelaflejring på vægge og andre overflader skal også fanges nøjagtigt, og vi ønskede at undersøge, om partikler er fanget i nogle recirkulationszoner, ventileret ud, eller fjernet med en luftrenser."

Deres simuleringer tyder på, at en HEPA luftrenser skal placeres direkte foran den person eller instrument, der udviser aerosoler, og placeret væk fra andre mennesker, der skal beskyttes i rummet.

Forskernes mål var en ventilationshastighed på 288 kubikmeter i timen, i henhold til Verdenssundhedsorganisationens retningslinjer, for hver person i rummet. Til deres viden, dette er den mest omfattende undersøgelse af brugen af ​​HEPA luftrensere til at bekæmpe COVID-19.

"Nøglen er, at selvom bærbare renseapparater kan være meget nyttige, deres placering er kritisk, " sagde Yang.

Det er absolut afgørende ikke at sprede aerosoler yderligere ved at inducere en meget dispersiv strømning, ifølge Sai Ranjeet Narayanan, en færdiguddannet forskningsassistent, der arbejder med Yang.

En stor overraskelse for forskerne var, at bærbare HEPA-luftrensere reducerer aerosoler i luften så meget hurtigere end blot ventilation - hvilket giver en størrelsesorden højere aerosolfjernelse sammenlignet med ikke at bruge en renser.

Hvis flowhastigheden af ​​HVAC-systemet er kendt, dette arbejde kan tjene som en retningslinje for størrelsen og antallet af nødvendige bærbare renseapparater, samt hvor de skal placeres.

"Vores arbejde giver også en retningslinje for, hvor lang pause mellem klasserne er nødvendig for at sikre sikkerheden for den næste klasse, hvilket er omkring 25 minutter for denne sag, " sagde Yang.

"Og det giver en analytisk funktion, fundet at være en lineær funktion, at lave forudsigelser for aerosolfjernelse, aflejring, eller suspensionshastighed i næsten ethvert scenarie:vejrtrækning, taler, synger, hoste, nyser, forskellige blæseinstrumenter, med og uden masker."

I fremtiden, "Vi planlægger at modellere større domæner med flere mennesker, som bands, orkestre, eller enhver gruppesammenkomst, " sagde Narayanan. "Og vi kan også sammenligne ydeevnen af ​​forskellige typer renseapparater."