Kontekst badania
W artykule omówiono wpływ elementów wentylacji na rozprzestrzenianie się COVID-19 w szpitalu w Japonii, gdzie doszło do dużego ogniska epidemii zimą 2020 roku. Problematyka dotyczyła przestarzałego systemu wentylacji w budynku z ponad 30-letnią historią, co mogło wpływać na jakość powietrza oraz ryzyko zakażeń.
Cele i hipotezy
Celem badania było: zbadanie elementów wentylacji w szpitalu w kontekście ograniczania ryzyka transmisji SARS-CoV-2; opracowanie środków naprawczych w zakresie wentylacji w sytuacjach kryzysowych. Hipoteza zakładała, że niska efektywność systemów wentylacyjnych przyczynia się do wzrostu ryzyka transmisji wirusa, zwłaszcza w warunkach intensywnego użytkowania i ograniczonej cyrkulacji powietrza.
Metody badawcze
Przeprowadzono analizy dokumentacji technicznej systemów wentylacyjnych oraz wywiady z personelem. Wykonano pomiary przepływu powietrza i wentylacji w salach szpitalnych za pomocą mierników przepływu powietrza, testerów dymu oraz gazu śladowego CO2. Modelowano koncentracje wirusów w powietrzu w zależności od różnych scenariuszy operacyjnych systemów wentylacyjnych.
Rezultaty badań i ich interpretacja
W badaniach zidentyfikowano szereg kluczowych problemów dotyczących wydajności systemów wentylacyjnych oraz ich wpływu na rozprzestrzenianie się COVID-19 w szpitalu:
- Efektywność wentylacji: Spadek wydajności – w wielu pomieszczeniach wentylacja działała z wydajnością znacząco niższą od projektowej, tj. w salach wieloosobowych (6-łóżkowych) wentylacja osiągała jedynie 4–31% wartości projektowej; w sali zabiegowej, gdzie stosowano urządzenie NHF (wysokoprzepływowa terapia tlenem) efektywność spadła do 10% wartości projektowej a w pomieszczeniach socjalnych i korytarzach wydajność wentylacji wynosiła około 30%.
- Rozprzestrzenianie się powietrza zawierającego wirusy: W pomieszczeniach z zamkniętymi drzwiami powietrze kumulowało się w zamkniętych pomieszczeniach. Koncentracja wirusów w takich warunkach była znacznie wyższa, co zwiększało ryzyko zakażeń wśród personelu i pacjentów. W pomieszczenia z otwartymi drzwiami otwarcie drzwi poprawiało wentylację w pomieszczeniu, ale jednocześnie powodowało rozprzestrzenianie się powietrza zawierającego wirusy do korytarzy i innych pomieszczeń. W wyniku tego infekcyjne powietrze przenikało nawet do pomieszczeń, które były początkowo niezainfekowane.
- Problemy techniczne systemów wentylacyjnych: Nieszczelności: – zaleziono wycieki powietrza w przewodach wentylacyjnych spowodowane słabą jakością wykonania podczas renowacji, co prowadziło do strat powietrza i nierównomiernej dystrybucji w systemie. Brud i osady – w kanałach wywiewnych (np. w toaletach) odnotowano nagromadzenie kurzu i osadów, co dodatkowo obniżało efektywność wentylacji. Wydłużone przerwy w działaniu – system wentylacyjny był wyłączany na noc w celu utrzymania temperatury powietrza w pomieszczeniach, co powodowało bardzo słabe warunki wentylacyjne w zamkniętych pomieszczeniach.
- Wpływ na koncentrację wirusów: Urządzenie NHF generowało zwiększoną ilość wydychanego powietrza (60 L/min, czyli 10 razy więcej niż standardowy oddech ludzki). W pomieszczeniu, gdzie je stosowano, przy zamkniętych drzwiach stężenie wirusów było aż 47 razy wyższe niż w warunkach projektowej wydajności wentylacji. W salach wieloosobowych – przy niskiej wentylacji i zamkniętych drzwiach stężenie wirusów mogło być nawet 67 razy wyższe w porównaniu do standardowych warunków. Na korytarzach i w innych pomieszczeniach w przypadku otwartych drzwi, wirusy szybko rozprzestrzeniały się do sąsiednich pomieszczeń, co potwierdzono zarówno pomiarami stężenia CO2, jak i wizualizacjami przepływu powietrza przy użyciu testerów dymu.
- Konsekwencje dla rozprzestrzeniania się COVID-19: W etapie początkowym epidemii zastosowanie NHF w niewłaściwie wentylowanej sali zabiegowej doprowadziło do szybkiego zakażenia personelu medycznego i pacjentów w tej części szpitala. W dalszym etapie epidemii nocne przerwy w działaniu wentylacji zwiększały ryzyko transmisji przez kumulowanie wirusów w powietrzu. W salach wieloosobowych z niską wydajnością wentylacji dochodziło do masowych zakażeń – w niektórych przypadkach wszyscy pacjenci w jednej sali zostali zakażeni.
Badanie wyraźnie pokazało, że: wydajność wentylacji w starych budynkach szpitalnych jest często niewystarczająca do kontrolowania rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych. niedostosowane systemy wentylacyjne (np. wyłączanie ich w nocy) mogą drastycznie zwiększać ryzyko epidemii. Szybkie działania naprawcze, takie jak zwiększenie intensywności wentylacji, uszczelnianie systemu i ciągła praca urządzeń, są niezbędne w warunkach kryzysowych.
Wnioski
Niedostateczna wentylacja w przestarzałych budynkach szpitalnych może znacząco zwiększać ryzyko zakażeń. Regularne kontrole i modernizacja systemów wentylacyjnych są kluczowe dla zapewnienia odpowiedniego bezpieczeństwa sanitarnego. Wyniki badania przyczyniły się do wytycznych w Japonii dotyczących poprawy wentylacji w szpitalach w obliczu pandemii COVID-19.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie ograniczało się do jednego szpitala i jego specyficznych warunków. Wyniki mogą nie być w pełni reprezentatywne dla innych placówek o innym układzie przestrzennym lub systemach wentylacyjnych. Zastosowane modele opierały się na założeniach, które mogą różnić się od rzeczywistych warunków operacyjnych.
Artykuł opublikowano w Indoor Environments