Ventilation minskar luftburen smitta
På senare tid har påpekats att covid-19 även kan spridas som ett luftburet smittämne. Stora luftflöden som minskar koncentrationen av smittämnena är i princip inte svårt att åstadkomma. Problemet är att det i en byggnad samtidigt kan befinna sig personer som smittar och personer som är känsliga för smittoämnet och kan insjukna.
——————–
TEXT: MATS SANDBERG
Professor i energisystem vid Högskolan i Gävle
Kontakt: mats.sandberg@hig.se
——————–
Spridningen av smittämnena med luftrörelserna inom rum och mellan rum blir viktigt i ett scenario som ovan. Tyvärr kan luftdistributionssystemet i sig skapa luftrörelser som sprider smittämnet. Därför, för att kunna vidta rätt åtgärd, är det viktigt att förstå hur smittämnena sprids. Spridning av smittämnena innebär att de kommer tillbaka till smittkällan, det vill säga recirkulerar. Hur ofta ett smittämne kommer tillbaka är ett mått på spridningen av smittämnet och är relaterat till risken att bli smittad.
Det finns två typer av recirkulation: påtvingad extern recirkulation styrd av ventilationssystemet och intern recirkulation inom byggnaden.
Det finns två typer av recirkulation: påtvingad extern recirkulation styrd av ventilationssystemet och intern recirkulation inom byggnaden.
Påtvingad extern recirkulation
Påtvingad extern recirkulation sker vid användning av återluft med syftet att minska intaget av uteluft. Samtidigt håller man luftflödet genom tilluftsdonet oförändrat för att behålla spridningsbilden av luften inom rummet eftersom ändring av spridningsbilden kan orsaka problem med drag. Om man inte filtrerar återluften blir tilluften en blandning av utomhusluft och inomhusluft med smittoämnen som sprids inom hela rummet. Slutresultat blir både minskat uteluftsflöde och tillförsel av smittämne i hela rummet. Därför undviker man återluft i dessa sammanhang.
Intern recirkulation
Intern recirkulation kan ske på två sätt, dels genom recirkulation skapad av luftdistributionssystemet, dels av recirkulation skapad av temperaturskillnader mellan rummen.
Recirkulation skapad av luftdistributionssystemet
När man genom tilluftsdonet blåser in luft med flödet q bildas en luftstråle. Luftstrålen drar in omgivande luft genom så kallad medejektering, se figur 1. Därigenom ökar luftflödet i strålen och blir större än tillfört luftflöde q. Från rummet suger man ut luft med samma flöde q som man tillför luft Eftersom nu luftflödet i strålen är större än q evakueras inte luften i strålen på en gång utan den går runt några varv i rummet innan den lämnar rummet.
Figur 1: Två luftströmmar; en luftström som ventilerar rummet och lämnar rummet och en luftström som åter vänder till rummet och sprider smittämnena.
På så sätt bildas två luftflöden i rummet, ett ventilationsluftflöde q som späder ut och transporterar bort föroreningarna och ett flöde av luft som cirkulerar runt i rummet. Man får två ”populationer” av luft i rummet [1] , ett flöde av luft som lämnar rummet utan att återvända, det vill säga ventilerar rummet, och en population av luft som återvänder till rummet och sprider smittoämnena. Smittämnena sprids av den luft som medejekteras i tilluftstrålen. Botemedlet mot spridning av smittoämnena är därför att hindra medejekteringen. Det kan i princip göras genom en placering av tilluftsdonen så att tilluftstrålen fyller hela tvärsnittet av rummet, men det är svårt att få att fungera i praktiken.
Recirkulation skapad av temperaturskillnader mellan rummen
Figur 2 visar visualisering av luftströmningen i en dörröppning mellan två rum. I den övre halvan av dörröppningen går en luftström från det varmare till det kallare rummet medan i den undre halvan går en lika stor luftström i motsatt riktning från det kallare till det varmare rummet. Den dubbelriktade luftströmmen sprider föroreningar mellan rummen. Lufthastigheterna är små men en dörröppning är en stor yta och därför blir luftflödena mycket stora.
Figur 2: Visualisering av de dubbelriktade luftrörelserna i en dörröppning [2].
I en lägenhet med en innerdörr med höjden två meter och bredden 0,7 meter är vid en temperaturskillnad mellan rummen på 0,2 °C luftflödet i vardera riktningen genom dörren lika stort som det ventilationsluftflöde som krävs för hela lägenheten [2]. Motmedlet mot spridning genom en öppen dörr är att skapa en luftströmning i en riktning genom att blåsa in stora luftflöden. För att skapa en luftströmning i en riktning krävs inblåsning av ett luftflöde som är tre gånger så stort som det dubbelriktade flödet genom en dörröppning.
Nytt projekt
Den nuvarande pandemin har visat på behovet av att under en begränsad tid skapa miljöer som i vanliga byggnader minskar halterna av smittämnen och skyddar mot spridning av smittämnen när det samtidig finns smittbärare och personer som är känsliga för smittoämnet. Genom en tillfällig ombyggnad ska man för användning under den tid som det behövs skapa denna miljö. Som framgår av artikeln är detta en stor utmaning. Därför har man i samarbete med industrin utvecklat helt nya ventilationskomponenter. Utvärdering av förväntad effekt av ombyggnaden baseras på modellberäkningar av förhållandet mellan antalet smittbärare och antalet som insjuknar före och efter ombyggnaden.
Referenser
[1] M Sandberg, A Kabanshi, H Wigö. Is building ventilation a process of dilution of contaminants or delivering clean air? Indoor and Built Environment, 2019.
[2] C Blomqvist. Distribution of Ventilation Air and Heat by Buoyancy Forces Inside Buildings. Doktorsavhandling KTH, 2009.
