De nombreux systèmes de ventilation peuvent augmenter le risque d’exposition au COVID-19, selon une étude – Technoguide

Les systèmes de ventilation de nombreux immeubles de bureaux modernes, conçus pour maintenir des températures confortables et augmenter l’efficacité énergétique, peuvent augmenter le risque d’exposition au coronavirus, en particulier au cours de l’hiver à venir, selon une étude publiée dans le Journal of Fluid Mechanics.

Une équipe de l’Université de Cambridge a découvert que les systèmes de «ventilation par mélange» largement utilisés, conçus pour maintenir des conditions uniformes dans toutes les parties de la pièce, dispersent uniformément les contaminants en suspension dans l’espace. Ces contaminants peuvent inclure des gouttelettes et des aérosols, contenant potentiellement des virus.

La recherche a mis en évidence l’importance d’une bonne ventilation et du port de masque pour maintenir la concentration de contaminants à un niveau minimum et ainsi atténuer le risque de transmission du SRAS-CoV-2, le virus responsable du COVID-19.

Les preuves indiquent de plus en plus que le virus se propage principalement par des gouttelettes plus grosses et des aérosols plus petits, qui sont expulsés lorsque nous toussons, éternuons, rions, parlons ou respirons. En outre, les données disponibles à ce jour indiquent que la transmission à l’intérieur est beaucoup plus courante que la transmission à l’extérieur, ce qui est probablement dû à des temps d’exposition plus longs et à une diminution des taux de dispersion des gouttelettes et des aérosols.

“Alors que l’hiver approche dans l’hémisphère nord et que les gens commencent à passer plus de temps à l’intérieur, il est essentiel de comprendre le rôle de la ventilation pour estimer le risque de contracter le virus et aider à ralentir sa propagation”, a déclaré le professeur Paul Linden du département de mathématiques appliquées et de théorie de Cambridge. Physique (DAMTP), qui a dirigé la recherche.

“Bien que la surveillance directe des gouttelettes et des aérosols dans les espaces intérieurs soit difficile, nous expirons du dioxyde de carbone qui peut facilement être mesuré et utilisé comme indicateur du risque d’infection. Les petits aérosols respiratoires contenant le virus sont transportés avec le dioxyde de carbone produit par la respiration. , et sont transportés dans une pièce par des flux de ventilation. Une ventilation insuffisante peut conduire à une concentration élevée de dioxyde de carbone, qui à son tour pourrait augmenter le risque d’exposition au virus. “

L’équipe a montré que la circulation de l’air dans les pièces est complexe et dépend de l’emplacement des évents, des fenêtres et des portes, et des flux de convection générés par la chaleur émise par les personnes et les équipements d’un bâtiment. D’autres variables, telles que les personnes se déplaçant ou parlant, l’ouverture ou la fermeture des portes, ou les modifications des conditions extérieures des bâtiments à ventilation naturelle, affectent ces flux et par conséquent influencent le risque d’exposition au virus.

La ventilation, qu’elle soit entraînée par le vent ou la chaleur générée dans le bâtiment ou par des systèmes mécaniques, fonctionne selon l’un des deux modes principaux. La ventilation par mélange est la plus courante, où des évents sont placés pour maintenir l’air dans un espace bien mélangé de sorte que la température et les concentrations de contaminants restent uniformes dans tout l’espace.

Le deuxième mode, la ventilation par déplacement, comporte des évents placés en bas et en haut d’une pièce, créant une zone inférieure plus froide et une zone supérieure plus chaude, et l’air chaud est extrait par la partie supérieure de la pièce. Comme notre souffle expiré est également chaud, la majeure partie s’accumule dans la zone supérieure. À condition que l’interface entre les zones soit suffisamment élevée, l’air contaminé peut être extrait par le système de ventilation plutôt que respiré par quelqu’un d’autre. L’étude suggère que lorsqu’elle est conçue correctement, la ventilation par déplacement pourrait réduire le risque de mélange et de contamination croisée de l’haleine, atténuant ainsi le risque d’exposition.

Alors que le changement climatique s’est accéléré depuis le milieu du siècle dernier, les bâtiments ont été construits avec l’efficacité énergétique à l’esprit. Parallèlement à l’amélioration des normes de construction, cela a conduit à des bâtiments plus étanches à l’air et plus confortables pour les occupants. Cependant, au cours des dernières années, la réduction des niveaux de pollution de l’air intérieur est devenue la principale préoccupation des concepteurs de systèmes de ventilation.

“Ces deux préoccupations sont liées, mais différentes, et il y a des tensions entre elles, qui ont été mises en évidence pendant la pandémie”, a déclaré le Dr Rajesh Bhagat, également du DAMTP. “Maximiser la ventilation, tout en maintenant les températures à un niveau confortable sans consommation d’énergie excessive est un équilibre difficile à trouver.”

À la lumière de cela, les chercheurs de Cambridge ont pris certains de leurs travaux antérieurs sur la ventilation pour l’efficacité et les ont réinterprétés pour la qualité de l’air, afin de déterminer les effets de la ventilation sur la distribution des contaminants atmosphériques dans un espace.

«Afin de modéliser la façon dont le coronavirus ou des virus similaires se propagent à l’intérieur, vous devez savoir où va le souffle des gens lorsqu’ils expirent, et comment cela change en fonction de la ventilation», a déclaré Linden. “En utilisant ces données, nous pouvons estimer le risque d’attraper le virus à l’intérieur.”

Les chercheurs ont exploré une gamme de différents modes d’expiration: respiration nasale, parler et rire, chacun avec et sans masque. En imaginant la chaleur associée à la respiration expirée, ils pouvaient voir comment elle se déplace dans l’espace dans chaque cas. Si la personne se déplaçait dans la pièce, la distribution de la respiration expirée était nettement différente car elle était capturée dans son sillage.

“Vous pouvez voir le changement de température et de densité lorsque quelqu’un expire de l’air chaud – cela réfracte la lumière et vous pouvez la mesurer”, a déclaré Bhagat. “Lorsqu’ils sont assis immobiles, les humains dégagent de la chaleur, et comme l’air chaud monte, lorsque vous expirez, le souffle monte et s’accumule près du plafond.”

Leurs résultats montrent que les débits des locaux sont turbulents et peuvent changer radicalement en fonction du mouvement des occupants, du type de ventilation, de l’ouverture et de la fermeture des portes et, pour les espaces à ventilation naturelle, de l’évolution des conditions extérieures.

Les chercheurs ont découvert que les masques sont efficaces pour réduire la propagation de l’haleine expirée, et donc des gouttelettes.

“Une chose que nous pouvions clairement voir est que l’une des façons dont les masques fonctionnent est d’arrêter l’élan de la respiration”, a déclaré Linden. “Bien que pratiquement tous les masques présentent une certaine quantité de fuites par le dessus et les côtés, cela n’a pas beaucoup d’importance, car ralentir l’élan de tout contaminant expiré réduit le risque d’échange direct d’aérosols et de gouttelettes pendant que la respiration reste dans le panache thermique du corps et est transporté vers le haut vers le plafond. De plus, les masques arrêtent les grosses gouttelettes, et un masque à trois couches diminue la quantité de ces contaminants qui sont recirculés à travers la pièce par ventilation. “

Les chercheurs ont constaté que le rire, en particulier, crée une grande perturbation, suggérant que si une personne infectée sans masque riait à l’intérieur, cela augmenterait considérablement le risque de transmission.

«Garder les fenêtres ouvertes et porter un masque semble être le meilleur conseil», a déclaré Linden. “De toute évidence, c’est moins un problème pendant les mois d’été, mais c’est une source de préoccupation pendant les mois d’hiver.”

L’équipe travaille maintenant avec le ministère des Transports pour étudier les impacts de la ventilation sur le transport des aérosols dans les trains et avec le ministère de l’Éducation pour évaluer les risques dans les écoles cet hiver.

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