No024 专题:未来科技如何实现幸福

编号024

专题:未来科技如何实现幸福

序列化01

使用“秘密”技术

系列报告

如果通风符合日本建筑管理标准,则不会气密

病毒容易停留的封闭空间存在于各个地方。特别是在城市地区,有许多设施和建筑无法自然通风,如电影院、卡拉OK亭、高层建筑、地下商场等。此外,出于卫生和安全原因,在医院和工厂等场所也会设置封闭空间。此外,公交车、出租车、火车等公共交通也是封闭空间的典型例子。事实上,在日本,新冠病毒传播之初,客船和旅游巴士上就出现了聚集性病例,被视为一个问题。

2020 年 3 月 30 日,日本厚生劳动省新型冠状病毒对策本部(日本政府的新型冠状病毒对策控制塔)制定了通风指南,以改善商业设施和其他多人使用场所的“通风不良的封闭空间”。这是对文献证据、国际组织标准、国内法律标准等的综合整理,同时听取了专家的意见。这包括在建筑管理法规规定的现有通风标准框架内,考虑该空间是否可能成为可能导致新型冠状病毒传播的封闭空间。

指南的结论是,只要每人的通风需求约为每小时 30 立方米(这是日本建筑管理法规定的通风标准),就不属于“通风不良的封闭空间”。*1(图 2)。也就是说,日本的许多建筑物即使不采取任何措施,只要在预期的使用条件内,也不会成为“通风不良的封闭空间”。顺便说一句,这个通气率标准最初是基于人们呼出的二氧化碳(CO2)以防止缺氧。*2

[图2]建筑物管理法设置空调设备时的空气环境标准
资料来源:厚生劳动省
建筑物管理法设置空调设备时的空气环境标准

这并不意味着频繁通风就足够了

然而,世界上有很多设备和设施被用于超出预期的情况。在东京等大城市的上下班高峰期间,经常会发生“列车占用率200%”等情况。因此,作为预防新型冠状病毒感染的更严格标准,正在考虑根据美国疾病预防控制中心(CDC)和世界卫生组织制定的急性呼吸道感染(ARI)患者隔离设施标准,即每小时12次(新建建筑)和每小时6次(现有建筑)的通风率来实施对策。

但是,这只是医疗机构隔离设施的标准。工作组的意见是,应用于一般商业设施时,安全系数过于严格。这是因为过度通风可能会造成感染传播的另一个因素。

如果通风频率增加到每小时6次,则每人的通风量将为每小时144立方米,约为建筑物管理法标准的45倍。乍一看,你可能会认为这只是增加通风频率那么简单,但对于无法打开窗户的高层建筑或无法打开窗户的地下设施来说,这并不那么容易。另外,为了达到超标准的通风,还需要注意大量引入外界空气造成的湿度下降。如果湿度大幅下降,会使气道粘膜干燥,削弱呼吸道防止细菌感染的能力,灭活飞沫中的病毒需要更长时间,从而产生相反的效果。这需要一些额外的设备来保持湿度。总之,通风太多也不好。

HEPA 过滤器可过滤掉病毒,而不是让外部空气进入*3循环室内空气的方法也在考虑之中。但这种方法增加了通风阻力,使循环设备产生噪音,在一般建筑的空调设备中难以实施。该工作组表示,通过引入外部空气进行通风是现实的。

使用最新超级计算机“Fugaku”评估火车上的感染风险

那么,火车和公共汽车等公共交通怎么样?作为感染控制措施,更多火车和公共汽车打开窗户进行通风。效果如何?

RIKEN等机构利用超级计算机“富岳”对列车上的飞沫和气溶胶感染进行风险评估模拟(图3)。该研究假设东京JR东日本山手线等通勤列车将在非高峰时段(每节车厢18人/载客量160人)和繁忙时段(每节车厢229人/载客量160人)运行,并评估通过打开和关闭窗户进行通风对降低风险的影响。评估结果确认,开窗空调的换气量为每小时1,560立方米,但通过打开窗户可以增加到2至3倍。

[图3]验证“富岳”列车车窗打开的通风效果
模拟中使用的模型,包括拥挤时间(左上)和安静时间(右上)、整个车辆的估计通风量(左下)和每位乘客的估计通风量(右下)
来源:RIKEN
建筑物管理法设置空调设备时的空气环境标准

换算为每位乘客,每小时可通风87立方米,约为典型办公室的三倍,即使在非高峰时段关闭窗户,这足以降低感染风险。然而,在繁忙时段,处理量会降至每小时 7 立方米。然而,通过打开窗户,可以将空间改善到与普通办公室相同的水平。但需要注意的是,车辆不繁忙时,车内各部位气流良好,但拥挤时,就会出现气流不均匀、停滞的地方。

[脚注]

*1
但是,有一个附带条件是:“有必要记住,文献中并不清楚满足此通风率是否可以完全预防感染。”
*2
CO2据说当浓度超过一定值时,会导致注意力下降、嗜睡和头痛。很多人长时间呆在密闭的房间里,就会呼出CO2浓度增加。因此,它被用作室内通风条件的指南。
*3
HEPA(高效微粒空气过滤器)过滤器:空气过滤器的一种,用于去除空气中的污垢、灰尘等,使空气清洁。所用滤纸主要由直径1~10μm以下的玻璃纤维制成。常用作空气净化器和洁净室过滤器。
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