Un échange d’air plus rapide dans les bâtiments n’est pas toujours bénéfique pour les niveaux de coronavirus


Un échange d'air plus rapide dans les bâtiments n'est pas toujours bénéfique pour les niveaux de coronavirus

Lorsque la personne infectée tousse à gauche dans le bureau, des gouttelettes respiratoires contenant des particules virales sortent par l’ouverture du bureau au plafond. Certaines gouttelettes quittent le bâtiment tandis que d’autres sont renvoyées dans le bâtiment et dans plusieurs pièces via le dispositif de ventilation. Une équipe du PNNL a qu’un taux de ventilation élevé peut augmenter les niveaux de particules virales en aval d’un espace source. Crédit photo: Cortland Johnson / Sara Levine, Pacific Northwest National Laboratory

Selon une nouvelle étude de modèle, un échange d’air intense et rapide n’est pas toujours une bonne chose pour déterminer les niveaux de particules de dans un bâtiment à plusieurs pièces.

L’étude suggère que dans un bâtiment avec plusieurs pièces, un échange d’air rapide peut rapidement transférer le virus à des concentrations élevées de la pièce source vers d’autres pièces. Les niveaux de particules dans les pièces voisines augmentent en 30 minutes et peuvent rester élevés pendant environ 90 minutes.

Les résultats ont été publiés en ligne sous forme définitive le 15 avril dans la revue Bâtiments et environnementproviennent d’une équipe de chercheurs du Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique du ministère de l’Énergie. L’équipe est composée d’experts en construction et en CVC, ainsi que d’experts en particules aérosols et matériaux viraux.

« La plupart des études ont examiné les concentrations de particules dans une seule pièce. Dans un bâtiment avec une seule pièce, une ventilation accrue est toujours utile pour réduire la concentration », a déclaré Leonard Pease, auteur principal de l’étude. «Dans un bâtiment de plus d’une pièce, l’échange d’air dans les pièces adjacentes peut poser un risque en augmentant les concentrations de virus plus rapidement que d’habitude.

« Pour comprendre ce qui se passe, considérez comment la fumée secondaire se propage dans un bâtiment. Près de la source, l’échange d’air réduit la fumée près de la personne, mais peut répandre la fumée dans les pièces voisines à des niveaux inférieurs », a ajouté Pease. « Le risque de maladie respiratoire n’est pas nul. »

L’équipe a modélisé la propagation de particules similaires au SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, à travers des systèmes de ventilation. Les scientifiques ont modélisé ce qui se passe après qu’une personne dans une pièce d’un petit immeuble de bureaux de trois pièces ait eu une quinte de toux de cinq minutes et effectué des simulations à l’aide de particules de cinq microns.

Les chercheurs ont examiné les effets de trois facteurs: différents niveaux de filtration, différents taux d’inhalation d’air extérieur dans l’alimentation en air du bâtiment et différents taux de ventilation ou taux de renouvellement d’air par heure. Pour les pièces en aval, on s’attendait à un net avantage de l’augmentation de l’air extérieur et de l’amélioration de la filtration, mais l’effet d’une augmentation du taux de ventilation était moins évident.

Un air extérieur plus propre réduit la transmission

Les scientifiques ont examiné les effets de l’ajout de quantités variables d’air extérieur à l’alimentation en air du bâtiment, de l’absence d’air extérieur à 33% de l’alimentation en air du bâtiment par heure. Comme prévu, l’installation d’air extérieur propre a réduit le risque de transmission dans les pièces connectées. Le remplacement d’un tiers de l’air d’un bâtiment par heure par de l’air extérieur propre dans les pièces en aval a réduit le risque d’infection d’environ 20% par rapport aux quantités plus faibles d’air extérieur que l’on trouve généralement dans les bâtiments. L’équipe a constaté que le modèle supposait que l’air extérieur était propre et exempt de virus.

« Plus d’air extérieur est clairement une bonne chose pour le risque de transmission tant que l’air est exempt de virus », a déclaré Pease.

Une filtration lourde réduit la transmission

Le deuxième facteur étudié – la filtration lourde – était également très efficace pour réduire la transmission du coronavirus.

L’équipe a examiné les effets de trois niveaux de filtration: MERV-8, MERV-11 et MERV-13, où MERV représente la valeur minimale pour rapporter l’efficacité, une mesure courante de la filtration. Un nombre plus élevé donne un filtre plus fort.

La filtration a considérablement réduit le risque d’infection dans les pièces connectées. Un filtre MERV-8 a abaissé le niveau maximal de particules virales dans les espaces connectés à seulement 20% par rapport au niveau sans filtration. Un filtre MERV-13 a réduit la concentration maximale de particules virales dans un espace adjacent de 93 pour cent à moins d’un dixième de ce qu’un filtre MERV-8 a fait. Les chercheurs notent que les filtres plus puissants sont devenus plus courants depuis le début de la pandémie.

Augmentation de la ventilation – une image plus complexe

Le résultat le plus surprenant de l’étude était la ventilation – l’effet de ce que les chercheurs appellent les changements d’air par heure. Ce qui est bon pour la pièce source – réduire le risque de transmission dans la pièce de 75% – n’est pas aussi bon pour les pièces connectées. L’équipe a découvert qu’un taux de renouvellement d’air rapide de 12 changements d’air par heure dans les pièces connectées peut entraîner une augmentation des niveaux de particules virales en quelques minutes. Cela augmente le risque d’infection dans ces pièces pendant quelques minutes de plus de dix fois par rapport à des taux de renouvellement d’air plus bas. Le risque plus élevé de transmission dans les pièces connectées persiste pendant environ 20 minutes.

« Une ventilation beaucoup plus importante est une bonne chose pour la pièce source. Mais cet air va quelque part », a déclaré Pease. « Peut-être que plus de ventilation n’est pas toujours la solution. »

Interpréter les

«Il y a de nombreux facteurs à considérer et la façon dont le risque est calculé varie d’un cas à l’autre», a déclaré Pease. Combien de personnes se trouvent dans le bâtiment et où se trouvent-elles? Quelle est la taille du bâtiment? Combien de pièces? Il n’y a actuellement pas beaucoup de données sur la façon dont les particules de virus se déplacent dans les bâtiments à plusieurs pièces.

« Ces chiffres sont très spécifiques à ce modèle – ce type particulier de modèle, la quantité de particules virales qu’une personne rejette. Chaque bâtiment est différent et des recherches supplémentaires doivent être effectuées », a ajouté Pease.

Le co-auteur Timothy Salsbury, un expert en contrôle des bâtiments, note que de nombreux compromis peuvent être quantifiés et pondérés en fonction des circonstances.

«Plus de filtration entraîne des coûts énergétiques plus élevés, tout comme l’introduction de plus d’air extérieur que ce qui est normalement utilisé en fonctionnement normal. Dans de nombreuses circonstances, l’énergie perdue pour l’augmentation de la puissance du ventilateur nécessaire à une filtration forte est inférieure à l’énergie perdue pour le chauffage ou l’air extérieur pour refroidir », a déclaré Salsbury.

« De nombreux facteurs doivent être équilibrés – niveaux de filtration, niveaux d’air extérieur, renouvellement de l’air – pour minimiser le risque de transmission. Les gestionnaires d’immeubles leur ont certainement supprimé leur travail », a-t-il ajouté.

D’autres études expérimentales sont en cours

L’équipe mène déjà un certain nombre d’études expérimentales basées sur l’étude du modèle. Comme dans l’étude récemment publiée, les effets de la filtration, l’incorporation de l’air extérieur et les changements d’air sont examinés dans les analyses complémentaires.

Ces études en cours incluent de vraies particules de mucus (sans le virus SRAS-CoV-2) et prennent en compte les différences entre les particules expulsées de différentes parties des voies respiratoires telles que la cavité buccale, le larynx et les poumons. Les enquêteurs utilisent une machine à aérosol pour distribuer les particules de type viral comme elles le seraient par la toux, ainsi qu’une technologie de suivi par fluorescence pour surveiller où elles vont. D’autres facteurs incluent la taille des particules, la durée pendant laquelle les particules virales sont susceptibles d’être infectieuses et ce qui se passe si elles tombent et se désintègrent.


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Plus d’information:
Leonard F.Pease et al., Investigation of the possible aérosol transmission and infectivity of SARS-CoV-2 through central ventilation systems, Bâtiments et environnement (2021). DOI: 10.1016 / j.buildenv.2021.107633

Fourni par le Pacific Northwest National Laboratory

Citation: Échange d’air plus rapide dans les bâtiments qui ne sont pas toujours bénéfiques pour les niveaux de coronavirus (2021, 22 avril), consulté le 22 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-faster-air-exchange -beneficial- coronavirus.html

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