مهندسی کردن هوا برای کاهش انتقال کرونا

به گزارش حلقه وصل و به نقل از فیز، با نزدیک شدن به دو سال کامل همه‌گیری کووید-۱۹، اکنون می‌دانیم که این بیماری بیشتر به واسطه هوا منتقل می‌شود. این ویروس هنگام صحبت کردن، فریاد زدن، آواز خواندن، سرفه یا عطسه کردن، درون قطرات میکروسکوپی که از دهان خارج می‌شوند، انتشار می‌یابد. سپس، ویروس در هوا شناور می‌شود و بدین ترتیب می‌توان آن را استنشاق و منتقل کرد.

این موضوع، الهام‌بخش پژوهشگران هندی شده است تا به درک بهتری در مورد انتقال بیماری برسند و جریان هوا را برای کاهش انتقال کووید-۱۹ مهندسی کنند. آنها برای این کار، از دانش خود در مورد جریان هوا در اطراف هواپیما و موتورها استفاده کردند تا جریان هوا را در فضاهای داخلی تنظیم کنند.

پژوهشگران، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای را در مورد جریان هوا در یک دستشویی عمومی گزارش دادند که نشان می‌دهند ذرات عفونی معلق در هوای این مکان می‌توانند تا ۱۰ برابر بیشتر از بقیه اتاق‌ها باقی بمانند. این هوای محبوس شده، اغلب در گوشه‌های اتاق یا اطراف مبلمان یافت می‌شود.

دستشویی‌ها، ذرات معلق در هوا را در ادارات، رستوران‌ها، مدارس، هواپیماها، قطارها و سایر فضاهای عمومی تولید می‌کنند و به عنوان منبع احتمالی انتقال عفونت در مناطق پرجمعیت هند شناسایی شده‌اند.

کریشندو سینها(Krishnendu Sinha)، استاد مهندسی هوافضا در مؤسسه فناوری هند بمبئی(IIT Bombay) گفت: ما یک دستشویی کوچک و تک نفره را بررسی کردیم که توسط افراد بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. من یک دستشویی مشابه در خانه‌ام دارم که بررسی این موضوع را ساده‌تر کرد. اگرچه تحرک محدود بود و آزمایشگاه‌ها بسته بودند اما این کار به ما امکان داد تا طی قرنطینه به بررسی خود ادامه دهیم.

پژوهشگران دریافتند که احتمال ابتلا در این مکان، به صورت قابل توجهی بالاتر است. سینها ادامه داد: ما در کمال تعجب دریافتیم که این ذرات کوچک می‌توانند در نزدیکی یک در یا پنجره و حتی درست در جایی که یک دستگاه تهویه هوا در حال وزش است، حضور داشته باشند. شاید انتظار داشته باشید که این نواحی، امن باشند اما این گونه نیست.

ویوک کومار(Vivek Kumar)، از پژوهشگران این پروژه گفت: شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهند که هوا در این مکان، مانند یک گرداب جریان دارد. هوا در حالت ایده‌آل باید به طور مداوم از هر قسمت اتاق خارج شود و هوای تازه جای آن را بگیرد. وقتی هوا در این منطقه در حال چرخش است، انجام دادن این کار آسان نیست.

بزرگترین سؤالات در مورد جریان هوا، بر نحوه تهویه فضاهای داخلی متمرکز هستند تا گسترش عفونت به حداقل برسد؛ این که پنکه‌ها و کانال‌های تهویه را باید در کجا قرار داد، چند عدد از آنها مورد نیاز است و چه مقدار هوا باید از آنها عبور کند.

سینها گفت: طراحی تهویه در حال حاضر، بیشتر براساس تغییرات هوا در هر ساعت صورت می‌گیرد. در این محاسبات طراحی، فرض بر این است که هوای تازه به صورت یکنواخت به هر گوشه از اتاق می‌رسد. ما با بررسی شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌های رایانه‌ای در یک دستشویی واقعی، دریافتیم که این گونه نیست.

وی افزود: تغییرات هوا در هر ساعت در مکان‌هایی مانند دستشویی می‌تواند ۱۰ برابر کمتر باشد. برای طراحی سیستم‌های تهویه به صورتی که در برابر ویروس موثرتر عمل کنند، باید کانال‌ها و پنکه‌ها را بر اساس گردش هوای داخل اتاق نصب کنیم. افزایش کورکورانه حجم هوا به واسطه کانال‌های موجود، مشکل را حل نمی‌کند.

این پژوهش، در مجله Physics of Fluids به چاپ رسید.