Kontekst badania
Pandemia COVID-19 ujawniła szczególne ryzyko transmisji w zamkniętych przestrzeniach o dużym zagęszczeniu ludzi, takich jak poczekalnie w przychodniach. Aerozole zawierające wirusa mogą utrzymywać się w powietrzu i być wdychane przez innych pacjentów. Wentylacja oraz warunki środowiskowe (temperatura, wilgotność) mają kluczowe znaczenie dla ograniczania zakażeń. Badania symulacyjne z wykorzystaniem computational fluid dynamics (CFD) pozwalają odtworzyć dynamikę przepływu powietrza i zachowanie cząstek wirusowych w takich pomieszczeniach.
Cele i hipotezy
Celem pracy było zbadanie, jak różne konfiguracje wentylacji i temperatury (warunki zimowe i letnie) wpływają na rozprzestrzenianie aerozoli SARS-CoV-2 w poczekalniach. Autorzy zakładali, że skuteczna wentylacja (naturalna i mechaniczna) znacząco redukuje stężenie cząstek wirusowych w porównaniu ze scenariuszami bez wymiany powietrza.
Metody badawcze
Model CFD obejmował poczekalnię o wymiarach 8 × 4 × 2,5 m, z dziewięcioma pacjentami i jednym zakażonym umieszczonym centralnie. Użyto szczegółowych modeli anatomicznych oraz technologii Discrete Phase Model (DPM) do śledzenia trajektorii kropli. Symulowano sześć scenariuszy: różne kombinacje wentylacji mechanicznej (ON/OFF), otwierania okien (ON/OFF) oraz temperatury (10 °C – zima, 30 °C – lato). Wydajność systemów oceniano na podstawie stężenia cząstek wirusowych i ich liczebności w powietrzu.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Najgorsze warunki wystąpiły przy zamkniętych oknach i wyłączonej wentylacji (latem stężenie 5,80 kg/m³, zimą 4,75 kg/m³). Najlepsze wyniki odnotowano przy otwartych oknach i aktywnej wentylacji zimą (0,04 kg/m³, redukcja o 99,3% względem scenariusza letniego bez wentylacji). Wyższa temperatura sprzyjała unoszeniu się cząstek i ich dłuższej obecności w powietrzu z powodu efektów wyporu. W chłodniejszych warunkach sama wentylacja naturalna była wystarczająca, natomiast w cieplejszym klimacie konieczne było wsparcie mechanicznymi systemami nawiewno-wywiewnymi.
Wnioski
Efektywna wentylacja – naturalna lub mechaniczna – jest kluczowa dla ograniczania ryzyka transmisji COVID-19 w poczekalniach medycznych. Strategie powinny być dostosowane do warunków klimatycznych, przy czym w cieplejszym otoczeniu zaleca się łączenie obu metod wentylacji. Wyniki wskazują na potrzebę uwzględniania optymalnych rozwiązań wentylacyjnych w projektowaniu i eksploatacji placówek ochrony zdrowia.
Ograniczenia zakresu badawczego
Pominięto wpływ wilgotności, która może zmieniać tempo parowania i czas utrzymywania się kropli. Nie uwzględniono zmiennych czynników rzeczywistych, jak ruch pacjentów, otwieranie drzwi czy zróżnicowana aktywność oddechowa. Badania obejmowały tylko dwie wartości temperatur (10 °C i 30 °C), co ogranicza możliwość generalizacji do innych warunków klimatycznych. Nie analizowano transmisji pośredniej przez powierzchnie, które mogą również stanowić istotne źródło zakażeń.
Artykuł opublikowano w PLOS One.