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為什麼通風和過濾不會使室內空氣免於新冠病毒?

從白宮所研擬的國家 COVID-19 準備計劃,在「建築物清潔空氣清單」中,潛伏著一個危險的地雷:「通風和過濾」。這種最近倡議的快速行動方案,卻與大多數公共建築的通風系統不相容,其價格昂貴、噪音大與風切大,最糟糕的一點是,不能對空氣進行充分消毒。我們其實可以使用更優越、更便宜、安全和有效且經過驗證的解決方案。這裡有一些簡單的計算來理解其原因。


首先,從科學上推理:過濾房間外的空氣後引入室內,給一個人若待在房間裡且有反覆呼出病毒的人,對防止感染傳播的效果為零。這就是為什麼許多專家提倡運用室內空氣消毒技術的原因。


那麼空氣過濾呢?高效微粒空氣過濾:HEPA 過濾網(也稱為 MERV-17)可以去除 99.7% 的大於 0.3 微米的顆粒。這對肺結核(1-5 微米)很好,但不幸的是,冠狀病毒和流感病毒都是 0.2 微米或更小。 HEPA 將去除附著在大水滴上的病毒,但大自然並沒有對每個病毒顆粒施加同樣效果;因為乾燥的病毒也會在室內空氣中迴旋。然而,通風和過濾倡導者現在正在推廣效率更低的過濾材(MERV-13),對於這種尺寸的顆粒只有 66% 的過濾效率。這是因為我們的供暖、通風與空調(HVAC)系統鼓風機無法使空氣通過那些非常緊密的 HEPA 過濾網。對於一個 100-200 立方英尺、天花板小於 7.5 英尺的房間,其空氣無法輕易排放到室外,壁掛式 HEPA 空氣淨化機能對於較大的房間進行消毒,總是較好的選擇。


了解為何用換氣改善會失敗的原因有許多方面。美國供暖、空調和製冷工程師協會(ASHRAE)制定了大多數州和疾病控制與預防中心所依賴的標準 (62.1)。一個 9,000 立方英尺的學校教室需要每人每分鐘 10 立方英尺的新鮮室外空氣。對於 29 名學生和一名教師來說,每分鐘 300 立方英尺,每小時 18,000 立方英尺;每小時換氣兩次,以充分去除異味和二氧化碳。由於許多 HVAC 系統的設計目的是提供 17% 到 33% 的室外空氣;調節更多寒冷或炎熱和潮濕的室外空氣既耗能又昂貴,至少需要每分鐘 900 立方英尺的新鮮空氣來滿足室外空氣品質的要求。


回顧 CDC 建議每小時換氣 6 到 12 次以進行最低限度的消毒,將每分鐘 900 立方英尺乘以 3 以達到每小時換氣六次的最低要求,達到每個教室每分鐘需要 2,700 立方英尺的新鮮空氣。


如果我們教室的通風管道系統和風口經過優化設計,將可提供約 3 噸的冷卻能力,最大製冷量為每分鐘 1,500 立方英尺,那麼現有的管道系統、風口和 HVAC 鼓風機不可能變成接近最小所需風量的兩倍消毒效果。此外,教室將變成吵雜的聲音將是無法忍受的,因此使用了有用但不見得適當的過濾解決方案。


對於短期停留且不會使室內溫度無法忍受的房間和浴室,使用排氣扇通風到室外是一個好主意。在這些風扇下方吹出濃的雪茄煙,以測試它們是否真的能被風扇排氣出去,一些吵雜的浴室風扇只是將排氣吹到閣樓上。


對室內空氣進行消毒至關重要。對於至少 7.5 英尺的天花板,最便宜、高效且安全的解決方案是低劑量的上層空間紫外線殺菌照射系統。 9,000 立方英尺的教室配備現成的隨插即用系統,具有近 1 瓦的UVC 輸出,售價 850 美元,如果有人花一個小時將零件組裝成一個帶有下面是一小塊簡單的反光鋁板,稍微向上傾斜,所以房間裡的人不能直接看到燈泡本身。


僅在 3 英尺外照射 2 秒或在 30 英尺外照射 60 秒,提供 600 微焦耳/平方厘米的總輻射能量,將消滅 90% 的冠狀病毒、肺結核與流感。一個吊扇或一個 25 美元的落地扇沿著牆壁傾斜,以緩慢的安靜速度運行,確保呼出的空氣向上移動到消毒區。一所擁有 50 個教室的學校將花費 42,500 美元(現成品)或 11,000 美元(自組裝),加上風扇的費用。 30W-40W 紫外線殺菌照射燈泡耗電最少,9,000 小時(一年)後需要更換。維護時先關掉設備,然後每 3 個月爬上梯子使用輕柔的羽毛毯子清潔。


The Government Accountability Office在 2020 年 6 月報告宣稱,40% 的學區中有 50% 的學校需要進行基本的通風設備檢修。隨著政府通過的基礎設施資金的運用,通風工程人員和顧問人員將熱切希望出售新過濾材、更大的鼓風機、諮詢服務,甚至是新型的未經證實的離子發生器。


政策終將以科學為依據而定,充足和更新的通風系統對於不足的室內空間至關重要,但卻不是空氣中消毒病毒的途徑。


(BRUCE L. DAVIDSON, The Hill, 3/9/2022)


Dr. J 評論

建築物安裝通風換氣及過濾系統,是改善室內空氣品質的基本功夫,ASHARE的換氣指引主要是基於空氣中氣狀物&粒狀物能維持健康的標準,然而針對病毒的消滅,那是另外一種考量,甚至要比平常更大(6-12 倍)的換氣量需求,此乃衍生許多麻煩,如設備需要更大、耗能、風速過大及噪音等問題,因此比較經濟可行的方式,應是在維持良好室內空氣品質的原有通風換氣過濾系統外,增加室內防疫消毒的技術,如目前受到世界認可的 UVC 消毒技術,不過 UVC 廠家眾多,層次品質安全性不一,消費者仍要慎選安全與潔淨(Clean &Safe)的UVC 技術,方能達到防疫的效果及邁向健康建築的方向。


 

TIEQM 台灣室內環境品質管理協會,持續與產官學密切互動,定期舉辦實務研討會,進行國際相關協會交流,建立相關技術指引,集結本會各專業領域顧問,提供健康室內空氣品質標章、安淨標章、室內空氣品質監測儀認可制度認與室內空氣品質問題整體解決方案,給予場域可視化的場域標示,讓民眾能選擇擁有良好室內空氣的環境。

 

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