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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。