Инновационное устройство очистки воздуха: 94% патогенов удалено

В преддверии зимнего сезона, когда люди проводят больше времени в помещениях, качество воздуха становится особенно актуальным, особенно в период простуд и гриппа. Исследователи из Университета Британской Колумбии (UBC Okanagan) разрабатывают инновационное устройство для очистки воздуха, способное удалять переносимые по воздуху патогены. Это открывает новые перспективы в борьбе с распространением респираторных заболеваний в закрытых пространствах.

Традиционные методы борьбы с инфекционными заболеваниями сосредоточены на улучшении систем вентиляции зданий для регулирования общего воздушного потока. Однако, как отмечает соавтор исследования доктор Санни Ли, профессор Школы инженерии, такие подходы имеют ограничения. Персональные системы вентиляции, направляющие чистый воздух непосредственно к человеку, похожи на системы в самолетах, но требуют, чтобы человек оставался на месте, или чтобы все в окружении использовали ту же систему. Кроме того, постоянное воздействие потока воздуха может вызывать дискомфорт, сухость кожи и глаз.

«Обеспечение высокого качества воздуха в помещениях имеет решающее значение для снижения передачи заболеваний, передающихся по воздуху, особенно в местах общего пользования», — подчеркивает доктор Ли. «Большинство канадцев проводят около 90% времени внутри помещений, поэтому качество воздуха в зданиях является критическим фактором для здоровья».

Доктор Моджтаба Забихи, старший научный сотрудник и ведущий автор исследования, объясняет, что разнообразие планировок помещений и систем вентиляции затрудняет внедрение изменений в существующие системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Это подчеркивает важность персонализированной вентиляции.

«Мы стремились создать инновационную систему, которая предотвращает вдыхание загрязненного воздуха и при этом позволяет комфортно использовать персонализированную вентиляцию в течение длительного времени», — говорит он. Команда инженеров-механиков, работающая в Исследовательском кластере UBC по передаче болезней воздушно-капельным путем, разработала концепцию струйного забора или удаления аэрозолей. Эта технология улавливает и удаляет выдыхаемые аэрозоли до того, как они распространятся по помещению.

В отличие от обычных систем персонализированной вентиляции, которые используют высокоскоростные струи воздуха, вызывающие дискомфорт и теряющие эффективность при движении пользователя, новая конструкция перенаправляет воздушный поток вокруг человека, непрерывно направляя загрязненные частицы в локализованную зону очистки. «Наша разработка сочетает в себе комфорт и контроль», — отмечает доктор Забихи. «Она создает целенаправленный поток воздуха, который улавливает и удаляет выдыхаемые аэрозоли практически мгновенно, до того, как они успеют распространиться».

С помощью компьютерного моделирования, учитывающего дыхание, тепло тела и воздушные потоки в течение 30-минутного сценария консультации, исследователи сравнили свое устройство со стандартными системами персонализированной вентиляции. Результаты, опубликованные в журнале Building and Environment, оказались впечатляющими. Новая система снизила вероятность заражения до 9,5%, по сравнению с 47,6% для стандартной персональной установки, 38% для системы персонализированной вентиляции с вытяжным дизайном и 91% при обычной вентиляции помещения.

При оптимальном размещении устройство предотвращало вдыхание патогенов в течение первых 15 минут воздействия, пропуская всего 10 частиц из 540 000 к другому человеку. Исследования показали, что устройство способно удалять до 94% переносимых по воздуху патогенов.

«Традиционные системы персонализированной вентиляции не могут адаптироваться, когда люди двигаются или взаимодействуют», — объясняет доктор Джошуа Бринкенхофф, соавтор исследования. «Это умное, отзывчивое решение для помещений, таких как клиники, классы или офисы, где тесный контакт неизбежен». Доктор Бринкенхофф добавляет, что исследование подчеркивает потенциал аэродинамики, а не только фильтрации, для улучшения качества воздуха в помещениях и безопасности людей. Дальнейшие исследования будут направлены на доработку конструкции для больших помещений и тестирование физических прототипов в клинических и общественных условиях.

Являясь членом Национального комитета по строительным нормам Канады по внутренней среде, доктор Забихи надеется, что их исследования помогут в формировании будущих стандартов вентиляции, делая внутренние пространства более безопасными и здоровыми для всех.