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建筑通风系统对新型肺炎传播的可能影响

已有 4395 次阅读 2020-2-18 22:01 |个人分类:一日三省|系统分类:生活其它

   原本没考虑建筑通风问题,不过病毒这么厉害,谁也无法保证,所以就抛一砖头。

   2月12日上午,中央指导组副组长、中央政法委秘书长陈一新坐镇武汉。根据陈一新的介绍,现在疫情防控正处于胶着对垒状态,武汉感染者底数还没有完全摸清,蔓延扩散的规模也没有较为精准的估计预测。

   最近出现了售货员、营业员、店员、快递员得新型肺炎的新闻,这说明有些细节工作必须充分考虑。随着疫情发展,人们的认识也在深入。很多人提出了防护措施,比如有人在互联网上贴出“回家12步”,介绍从外面回家后的消毒过程。现在互联网络上也出现了对建筑排水系统的怀疑。如果小区的排水系统没有做好可能会出现整栋楼的感染,2003年SARS时期香港就有小区出现过群体感染。

   建筑通风系统有类似风险。先从负压救护车说起。根据百度百科,这种车最大的特点是负压。所谓负压,就是利用技术手段,使车内气压低于外界大气压,所以空气在自由流动时只能有车外流向车内,而且负压还能将车内的空气进行无害化处理后排出,避免更多的人感染。空气流动是由压强来驱动的,压强大的地方向压强小的地方流动。负压救护车的意思就是救护车内的压强低于环境的压强。传染病医院的病房也采用负压式新风系统。病房内压强低于环境压强,外部环境的空气流向病房。病房内的空气经消毒处理后再排放到大气中。

   病人和医生在救护车上需要呼吸,救护车不可能完全封闭。如果没有负压,行驶的救护车与外界有空气交换。救护车内带病毒的空气自然就散播到路上,形成撒毒车,对路人产生威胁。传染病医院的病房同样采用负压新风系统,也是避免病毒随空气到处散播。如果是正压系统,传染病医院就成了一个向外扩散病毒的区域,肯定不可行。

   与病房的负压新风相反,现在公共场所的新风系统恰恰为正压新风。新风系统通过正压向房间输送新鲜空气,另外有一条空气管道用于排出室内废气。不过这两个风机的风量不一定完全匹配。对于一间房子来说,如果排出污染空气的风机速度快,能力强。就可能把其他房间的污浊空气吸到这个房间。假如反过来,进入的多,排出去的少,供应新鲜空气的风机能力强。室内压强高,多余的污浊空气就要向压强低的地方流动,比如窗户、走廊等,甚至其他人房间。对于宾馆等,走廊一般是开敞式的,与室外大气直接连通,污浊空气很容易流向走廊。空气总是从压强高的地方向压强低的地方流动。因大多数情况下走廊都不会封闭,流向走廊的概率就比较大。

   空气很轻,很容易流动,而且无孔不入。每个房间的进出风道并不相同,有一点压强差别就可能出现气流。“钻石公主”号邮轮有大量人员感染,有可能因这个原因导致。据NHK报道,日本厚生劳动省18日称,“钻石公主”号邮轮目前邮轮3700余人中共计感染者542人,感染比例达到14.6%。

   对于普通住宅,结合对建筑结构的了解,我觉得同样需要注意建筑通风问题。楼房每家每户从空间上分开的,通风一般要求是采用自然通风(即通过窗子来通风),厨房、卫生间有机械换风的要求。国家标准要求是开窗通风,不过存在两个阻碍。在冬天,住户不愿意开窗子;绝大多数住户的门不会封闭严实,有较大的门缝。同一单元的楼道是上下左右相通的,导致住户主要与楼道交换空气。在楼道上每层一般有窗户,不过很少被打开,楼道作为封闭空间只能靠第一层的入口与外界交换空气,因此空气质量较差。有的楼道安装有门禁,楼道门长期关闭,空气质量也就更差。因病毒可通过气凝胶传播,同一单元的住户如有一家有病毒,自然会随着空气流通到其他人家。

   假如开了窗户,是不是情况就好一些?开窗通风受到多种的限制,在室外无风条件下开窗通风,会出现自然流动。在冬天,一般室内空气温度高,比重低;室外空气温度低,比重高。室内空气从窗口上半部分流出,向上;室外空气从窗户下半部分流入,向地面流动。而在冬天无风的日子极少,在有风的天气里,情况就有所不同。

   在室外有风条件下开窗,门缝与窗子形成一对进出风口。室外因风向不同,会导致窗户和楼道内压强不同,如果楼道内压强比窗户处大,空气从门缝进入房间内,房间内空气从窗户流出。压强方向如相反,空气从窗户进,从门缝出到楼道。因此不能保证开窗一定有新鲜空气。

   假设一栋塔楼,四面都有住家,各家情况不同。比如东边一家住户开了东边的窗子,而西边一住户开了西边的窗子。在东风情况下,东边的窗子进空气,经门缝,经楼道,再经门缝进入西边住户,然后经西边窗子流出。下面是楼梯剖面图,还是很容易理解的。对于高层电梯楼房,各楼内有防火逃生通道,门一般是关着的,多少会有一些封闭作用。

楼道.jpg

   假如住家装有新风系统,类似办公场所的正压送风系统。新鲜空气进入能力强,废气就可能通过门缝流向楼道。如果家中有病人,病毒进入楼道,污染楼道,还可能进入其他人家。可如果反过来,向外排风能力强,走廊污浊的空气流向住家,被别人污染。虽然新风系统从理论上可以做到进出风平衡,实际上无法做到平衡。下图是一张住家新风图,可以感受一下。

住家新风.jpg


   厨房和厕所的排风系统同样存在问题。如下图左边为厨房烟道,右边图为厕所风道。如果排风设备的止回阀关闭不严,就容易出现窜味窜烟,自然也能窜病毒。带毒的空气流通到其他人家。而且排风系统只排风,没有进风口。如果不开窗,空气只能从门缝墙缝补入。

排烟排气.PNG


   水向低处流,空气同样也是向压强小的地方流动。由于室外环境变化,新风系统、通风系统也并不完美,加上空气流通无孔不入,在楼房环境下很难做到完全隔离。唯一办法是每家住户安装正压新风系统,关闭对外的排风系统,保持房间内正压。因房间内压强比外部环境高,外部空气无法进入,从而保持房间内空气新鲜。因经济条件及住房面积问题,至少在现在情况下并不现实。 



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