Dettagli sul metodo del flusso d'aria per occupante

Come spiega Joey Fox, le nuove linee guida ASHRAE 241-2023 per il controllo degli aerosol infettivi offrono un approccio ai calcoli di sicurezza degli ambienti meglio ponderato rispetto all'ACH: il flusso d'aria pulita per occupante. Il flusso d'aria pulita richiesto dipende dall'occupazione e dall'attività previste. Ad esempio, l'assistenza sanitaria, il canto e un'attività respiratoria più intensa in palestra richiedono valori maggiori, mentre per uffici comuni, scuole e ambienti residenziali sono necessari 30-50 CFM/persona:

Fortunatamente questo intervallo corrisponde al CADR che otteniamo per ventola da PC e per piede quadrato di superficie Filtrete. (Nello specifico ~40 CADR POLVERE per Arctic P12, ~45 CADR POLVERE per SickleFlow, ~50 CADR POLLINI per SickleFlow).

Regola pratica: ogni ventola da PC nei kit CleanAirKits copre 1 occupante della stanza.

I requisiti per le aule possono essere dimezzati se l'impianto HVAC garantisce già ~25 CFM di flusso d'aria esterna/depurata per persona.

Metodo dei ricambi d'aria per ora (ACH)

I ricambi d'aria per ora (ACH) quantificano la velocità con cui i contaminanti vengono rimossi dall'aria di una stanza. Si tratta di un indicatore generale della sicurezza dell'aria in una stanza basato su ipotesi di occupazione tipiche, sebbene meno significativo in casi di occupazione estrema. Raddoppiare l'ACH significa che i contaminanti vengono eliminati due volte più velocemente, riducendo approssimativamente della metà qualsiasi dose inalata e dimezzando (in media) il rischio di contagio tra gli occupanti. (Il rischio di contagio tra una coppia specifica di individui dipende anche dalla loro distanza e da eventuali flussi d'aria che li collegano). Ecco le ultime descrizioni della sicurezza qualitativa dell'ACH fornite dalla Commissione COVID-19 di The Lancet:

Tassi di erogazione di aria non infetta (NAD) proposti per ridurre l'esposizione alle malattie respiratorie trasmesse per via aerea

Portata volumetrica per unità di volume Portata volumetrica per persona Portata volumetrica per superficie calpestabile
DOLORE l/s/m³ CFM/Persona L/s/Persona PCM/ft² l/s/m²
Bene 3 1.5 40 20 0.6 3
Meglio 6 3 80 40 1.2 6
Migliore 12 6 160 80 2.4 12

Per leggere il rapporto completo, visitare: covid19commission.org/safe-work-travel

Le fonti di ricambio d'aria (ACH), come i sistemi HVAC, le finestre aperte e i purificatori d'aria, sono tutte additive. Altri livelli di ACH degni di nota:

  • 1 ACH: tipico tasso di ricambio d'aria di fondo dovuto a perdite e circolazione naturale senza sistemi HVAC meccanici
  • 1 ACH: tipico incremento dato dall'apertura delle finestre
  • 2-3 ACH: capacità tipica dei sistemi HVAC pre-pandemia che ricircolano aria esterna o sono stati aggiornati con filtri MERV13
  • 6 ACH: obiettivo di progettazione pre-pandemia per le aree generali degli ospedali. Riduce la trasmissione dell'82% rispetto a 1 ACH
  • 12-14 ACH: stanza di isolamento ospedaliero (minimo). Paragonabile agli ambienti esterni?
  • 12-14 ACH: stanza di isolamento ospedaliero (minimo). Paragonabile agli ambienti esterni?

Per calcolare l'incremento di ACH dato dal/i purificatore/i con un determinato tasso di emissione di aria pulita (CADR) in piedi cubi al minuto (CFM), ci serve solo il volume della stanza (lunghezza x larghezza x altezza del soffitto) in piedi cubi:

ACH_boost = CADR * 60 / VolumeDellaStanza

Poiché soffitti alti sono intrinsecamente più sicuri in quanto consentono una maggiore dispersione, Joey Fox suggerisce di limitare l'altezza del soffitto a 8 piedi in questa formula per l'ACH. In questo modo, soffitti extra alti più sicuri non richiedono purificatori particolarmente potenti.

ACH come costante di tempo

Purtroppo non possiamo semplicemente affermare che un tasso di 5 ricambi d'aria l'ora (ACH) significhi che una stanza venga pulita completamente ogni 12 minuti. A causa del rimescolamento infinito della porzione pulita con l'aria contaminata della stanza, 12 minuti rappresentano la costante di tempo del decadimento esponenziale per la rimozione del (1-exp(-1)) = 63,2% dei contaminanti. Entro 3 costanti di tempo, ovvero 36 minuti, sarà stato rimosso il 95% dei contaminanti. Raddoppiando il tasso di pulizia a 10 ACH, il tempo necessario per eliminare il 95% dei contaminanti scenderà a 18 minuti.

Come si può notare, anche con 5 ricambi d'aria all'ora (ACH), può volerci parecchio tempo prima che una stanza precedentemente contaminata venga ripulita anche solo al 95% dopo l'attivazione della ventilazione. È quindi importante mantenere i ventilatori HVAC e i purificatori d'aria in funzione continuamente durante le ore di occupazione. In questo modo possono rimuovere gradualmente gli aerosol infettivi man mano che vengono generati, prevenendone l'accumulo.

Analogamente, ricordarsi di lasciare che i purificatori lavorino per 20-30 minuti, ad esempio in una stanza d'albergo con un livello di contaminazione sconosciuto, prima di dare per scontato che sia sicura.

Raddoppiare l'ACH per dimezzare dosaggi e rischi

Se vuoi che i miglioramenti della qualità dell'aria abbiano un impatto sostanziale sui tassi di trasmissione virale, tieni a mente un obiettivo adeguatamente ambizioso. In base ai principi di base della diluizione, possiamo puntare a raddoppiare l'ACH rispetto ai livelli esistenti per dimezzare approssimativamente i rischi di trasmissione. Per un modello leggermente più sofisticato, prova lo strumento di modellazione del rischio SafeAirSpaces del Dr. Corsi. Se un esperto di strutture non è in grado di fornire un'analisi sull'ACH esistente della stanza, si può supporre cautelativamente che negli edifici vecchi sia pari a 2 ACH. Il CADR del purificatore aggiuntivo necessario per raddoppiare l'ACH è:

CADR_raddoppio = ACH_esistente * VolumeDellaStanza / 60

Il numero di purificatori necessari con una determinata capacità CADR è:

n. purificatori = CADR_raddoppio / CADR_modello_purificatore

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Creare una stanza ben ventilata

Le riduzioni del rischio derivanti da un elevato numero di ricambi d'aria all'ora (ACH) presuppongono una forte miscelazione dell'aria all'interno di una stanza. I Corsi-Rosenthal Box aiutano a creare circolazione nell'ambiente, ma potrebbero non essere sufficienti a miscelare l'aria in spazi ampi. Si consiglia di utilizzare più unità o di abbinarle a un ventilatore da soffitto a bassa velocità o a un ventilatore oscillante per garantire una miscelazione e una copertura uniformi nelle stanze di grandi dimensioni.