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后大流行时期的生活65、66——空调系统与感染风险(合并)

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
之前说好的空调合并整理,方便习惯阅读长文或者留档备用的读者。当然我也不是直接把两期复制粘贴到一起的,是做了一些内容补充的。

虽然今天是农历闰二月,倒春寒的时间要长一些,但随着五一假期的临近,节后应该不出意外的将会开始全国性的气温回升,全国入夏的步伐也会进一步加快。随着气温的进一步上升,想必各位读者会开始纠结起空调这个问题,特别是办公场所或酒店的中央空调。不开空调吧,太热;开空调吧,担心增加感染风险。而且很多读者可能也会觉得,如果从防疫的角度来说,空调这个问题没有讨论的意义,始终是一个隐患。

但开不开空调应该随着时间和情况的变化来看,比如说清零政策时期的空调和后大流行时期的空调有没有区别?新风空调和回风空调对感染风险有什么区别?办公场所空调和家用空调对病毒传播有什么区别?在后大流行时代,如果搞清楚了原理,那其实就不是一个复杂的问题

一、新冠病毒可以通过空调系统传播吗?

可能大多数读者对这个问题自己已经有了比较明确的答案,但实际上还并不好说。目前对这个问题主要有三种看法
(一)新冠病毒可以通过空调系统传播
自从1976年著名的费城“军团菌”事件以来,学者们多次讨论过空调有利于病菌的传播。大多数人认为病原体携带者通过咳嗽、打喷嚏等活动产生的飞沫,即使是强大的空调气流也无法有效遏制,同时空调不适当的气流也有助于飞沫的传播。(“军团菌”事件本身是军团菌通过中央空调冷却塔工作时形成的含菌气溶胶进入中央空调系统,从而造成了细菌的传播。)
美国退伍军人协会在费城举办第 58 届纪念活动中,约 221 人先后出现发热、寒战、咳嗽、咳痰、胸闷、呼吸困难、腹泻等急性呼吸道感染病的症状,其中 34 人死亡,病死率高达 15%!随后,美国疾控中心进行了前所未有的大调查,但一直找不到这场聚集性疫情暴发的原因,人们一度陷入对未知的恐慌中。第二年,科学家终于在病人的肺里发现了一种新的细菌。后来,科学家在这家宾馆的中央空调里面也发现了这种细菌,证实了大量繁殖的细菌正是通过中央空调送风播散的。
另一个比较近的案例是2020年时我国广州一家餐厅爆发了新冠疫情,流调人员在检查了病例的潜在传播途径后得出结论,这次爆发是由飞沫传播引起的,而飞沫的扩散则是由空调通风引起的,感染的关键因素是气流的方向,空调的风促进了新冠病毒在餐厅的传播。

(二)没有证据表明新冠病毒可以通过空调系统传播
这个观点的主要依据是:由于新冠病毒是全球性的大规模流行病,在WHO目前所统计的7.6亿名确诊病例中,没有任何一份医疗记录明确地指出患者的感染是由中央空调系统引起的,因此无法确定空调系统是否传播的新冠病毒。(上一条当中广州某餐厅的例子是空调排除的风间接促进了飞沫的传播)
(三)空调系统可以防止新冠病毒的传播
美国供暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)发表声明,宣称他们从建筑结构和空调原理的角度出发认为正确地使用空调系统可以阻止新冠的病毒的传播。

二、既往的经典案例
(一)“旧冠”时期
对于大多数读者来说,冠状病毒可以通过空调系统传播的记忆可能是源自于2003年的SARS疫情。当时为了防止病毒传播,原卫生部曾下发禁令,要求有“非典”病人的场所不能开中央空调。这导致很多普通的写字楼、娱乐场所的空调都不敢开,大家只能吹着风扇、汗流浃背地工作(那年夏天还特别热)。

在这之后关于空调可以传播SARS的说法流传甚广,最出名的应该是当时几乎和气溶胶导致感染的“淘大花园事件”齐名的“香港京华国际酒店疫情事件”,也是当年中国香港“非典”疫情暴发的一个主要源头。

2003 年 2 月 21 日,广州 64 岁的肾内科医生刘剑伦和他妻子受邀前往香港参加亲戚的婚礼,当晚入住了香港京华国际酒店 9 楼 911 房。第二天早上,刘医生感觉身体不舒服,就去了附近的香港广华医院看病,被确诊感染了 SARS。

后来他的同事在采访中提到,刘医生2月中旬就有低烧、咳嗽等肺炎症状,很可能在广州时就已感染,只是到香港后症状加重。当时,很多外国来的客人也住在这家酒店,其中包括越南、加拿大、新加坡、英国、德国等地。其中一些人回国后,也被发现感染了SARS,并引起了这些地区不同程度的疫情暴发。这些房客绝大多数曾和刘医生同住在酒店9楼,共有13个房间出现病例,总共16人被感染。

由于很多感染者并没有直接接触刘医生本人,所以当时很多人猜测,SARS病毒会像军团菌一样“通过酒店的中央空调传播”。但是经过香港特区卫生署和世界卫生组织的调查,并没有证据表明这次疫情的罪魁祸首是中央空调。调查发现,在刘医生的客房和紧邻的3个客房前的地毯、门框上,靠近电梯厅的通风口里,都检测出了SARS病毒核酸阳性,但在客房内却没有发现病毒。再加上客房里有暖气,相对于走廊有正气压——气流是从客房往走廊流动,这就保证了走廊里被污染的空气不会轻易跑进客房;而不同客房之间并没有直接的空气流通。这说明其他客人并不是在客房内被“中央空调播散的病毒”传染的,而是在9楼的公共区域。更可能的情况是,刘医生在酒店里的呕吐物或呼吸道分泌物等污染了酒店的走廊、地毯和电梯厅。同住 9 楼的客人和来访人员经过时,吸入了空气中的带病毒飞沫,或是摸到了门框、按钮上的病毒而被感染,进而让SARS传播开来。

虽然在酒店、写字楼这种一般公共场合,SARS病毒通过中央空调传播的可能性较小,但在医院这种病人聚集、病毒浓度较高、经常有插管吸痰(易形成气溶胶)等操作的地方,风险就大得多了。所以当时,国家才会相继发布了《关于做好建筑空调通风系统预防非典型肺炎工作的紧急通知》。
(二)“新冠”时期
在大流行早期,武汉当地酒店行业自发支援医护人员为他们提供免费休息点时,曾专门强调要征集“没有中央空调”的酒店。而另一个引起大家广泛讨论的则是2022年4月引爆上海新一轮新冠疫情的“华亭宾馆事件”
近日,上海市各地区新冠疫情反扑,据疫情防控新闻发布会报道,4月12日,新增本土确诊病例1189例,而本土无症状感染者高达25141例。上海市权威机关公布了近期本土确诊病例的溯源结果,感染来源聚焦于:境外输入病例所携带的病毒污染室内环境,由于管理疏漏引发本土感染并导致传播。而该管理疏漏地,正是上海市知名五星级酒店——华亭宾馆。
在当时大家普遍认为华亭宾馆的疫情传播是由于中央空调使用不当而造成了聚集性感染,而且还有很多媒体进行了解读和报道,网络上的很多科普类作者也进行了转发或说明。

但所有的类似说法都是所谓的民间说法,如果我们注意一下官方的通报,其中明确表明指出造成聚集性感染的原因是“管理疏漏”,并没有提到空调系统。如果酒店空调是合规设计,作为集中隔离观察酒店空调系统不需要特别改造,即使室内有些微正压,也很难确定从门缝中泄漏的病毒载量会足够引起感染。除非酒店擅自开大新风量后卫浴间排风不作调整,破坏了整体平衡。但没有这方面的报导,因此不大可能由空调系统引发疫情大面积爆发(请相信流调人员的能力,流调报告中各种匪夷所思的传播案例比比皆是,如果确实是因为空调系统造成了传播,肯定会有所体现)
根据国内和国外其他的聚集性感染事件的描述,管理疏漏往往是指酒店的餐饮服务,垃圾收集、处理与运输,室内清洁消毒,隔离人员安排等方面,类似的事情也发生在机场、冷链、快递物流上。之前新西兰的严格管控隔离设施内出现过新冠病毒空气传播事件,或许可以作为一个参考。
该事件在排除了所有可能引起传染的可能性后,仅在全程录像中,发现隔离区同一走廊上有两间相隔较远的房间门同时打开,唯一的解释就是走廊的横向气流将一间房间感染气溶胶传播到另一间房间。(When you have eliminated the impossibles , whatever remains , however improbable , must be the truth.此处应有福尔摩斯)

虽然说了这么多但并不代表我完全认同新冠病毒的传播风险和空调系统完全无关,很多时候要需要具体分析。如果以非空调领域从业人员的角度来说,可以简单地把空调系统分为分散式空调集中式空调。
三、分散式空调

分散式空调系统是将空气处理设备全部分散在空调房间内,因此分散式空调系统又称为局部空调系统,通常在家中使用的各种空调器就属于此类。

(一)分散式空调的特点功能

分散式空调将空气处理设备、风机、冷、热源等都集中在一个箱体内。分散式空调只送冷热源,而风在房间内的风机盘管内进行处理。分散式空调受限于体积以及室内噪音的控制要求,内置风机的风量通常不会特别大,同时由于送回风口在同一单元内,只能在回风口配置低阻低效率的空气过滤网。要么吊装在室内上部送风,上部回风,形成了上送上回的气流分布。要么在室内置地安装下部送风,下部回风,形成了下送下回的气流分布,同时在室内引起较强的横向气流。目前最常见的是吊装式,绝大多数餐厅、棋牌室、酒吧、社区活动中心等分散空调的室内都是上送上回的气流分布。

(二)分散式空调与传播风险

在大部分人的常识中,分散式空调因为是非常安全的,可一但在空间中出现了新冠病毒感染者问题就可能变得很糟。

1.分散式空调与病毒过滤

上送上回的气流分布会使得飞沫和气溶胶不易沉降,会增加漂浮的时间。而且由于在风的作用下飞沫滴液在空中也会不断蒸发,从而使得飞沫的颗粒变小,很难被分散式空调机的内置滤网过滤,基本无法起到降低环境病毒载量的效果。

2.分散式空调与气流影响

不管是吊装式还是立式的分散式空调,在开启时都会出现较强的横风,从而增强人与人之间的气流直接流动,加大了病毒空气传播感染的风险。从2020年广州某饭店的案例也可以看出,如果在你和分散式空调出风口之间有新冠病毒感染者存在的话,你的感染风险也会增高,而不在出风口方向则相对安全。

四、集中式空调

集中空调就是所有空气处理设备都集中在机房内,将空气处理后由风管送到所服务的各空调空间里,也就是通俗理解中的“中央空调”
(一)集中式空调的特点功能
集中式空调在空调机房内所有的空气处理设备(风机、过滤器、加热器、冷却器、加湿器、减湿器和制冷机组等)都一应俱全,还有冷水机组及各种循环系统、空气处理设备,其主要组件有:制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔以及空调箱表冷器等。

集中式空调将空气处理后,由风管送到各空调房里。因为对空气采用了集中处理和输送,便于集中管理,可以高度自动化控制,适用于大型公共建筑内的空调系统,例如商场、车站候车室、影院等场所传统集中式空调系统的主要有四种功能:
  • 将室内温度和相对湿度调节到人体舒适的适宜范围内。

  • 通过新风降低污染物浓度,保证室内卫生要求。

  • 通过安装在空气处理箱内的初效和中效过滤器,部分去除室内颗粒污染物,从而改善室内空气质量。(对于污染严重的地区或医院等特殊建筑,系统还安装了高效空气净化器,进一步改善室内空气质量。)

  • 通过部分回风增强系统热湿负荷调节能力,降低空调系统能耗。


(二)集中式空调与传染风险
在大流行和后大流行时代,集中空调系统的部分功能受到质疑,被认为可能增加疫情传播的风险。比如说由于空调系统当中的过滤器和净化器在捕获潜在病毒颗粒后,它们可能会再次通过送风进入到每个相连的房间中,过滤层上收集的病毒可能会大量繁殖。另外由于空调系统处理后的回风会返回到各个房间,这可能会导致潜在病毒的传播。此外由于集中式空调系统产生的气流组织形式多样,很可能影响空气中的飞沫和气溶胶,从而造成感染风险。

1.集中式空调与病毒繁殖
从结论上来说空调系统不会增加病毒的数量。但不合规的空调系统有可能传播细菌,比如在上一期分享中我们提到的1976年费城军团菌事件。还有可能传播霉菌,如在医疗环境中赤霉菌;因为在设计不佳、施工不良、运维不善的集中式空调系统中,会在系统或空调机组内积尘积水,为细菌或霉菌滋生繁殖创造了条件,或者说集中式空调系统有可能增加细菌或霉菌数量。而病毒的生长繁殖方式是依赖于生物的活细胞、寄生在活细胞内、利用宿主细胞的营养物质来自主地复制自身的DNA或RNA、蛋白质等生命组成物质的微小生命体。所以正常情况下被集中式空调系统中捕获的含有病毒的颗粒是不会在空调系统中增加的,除非是你使用的空调系统中居住着易感动物。

2.集中式空调与病毒过滤
正常安装的合格的集中式空调都会有中效或高效等不同级别的过滤网。在早先的研究中,研究人员就已经发现办公场所常用的集中式空调系统的颗粒物过滤器可以降低呼吸道传染疾病的发生。如果结合不同等级滤网对0.3~10μm颗粒物的过滤效果来看,无论集中式空调使用了哪种等级的滤网,都可以在一定程度上起到降低气溶胶浓度,降低病毒载量的效果。除了在安装时偷工减料省去了过滤网安装的这种情况,你都可以将集中式空调视作一个效率较低的空气净化装置。从这个角度来说,集中式空调是可以降低新冠传播风险的

3.集中式空调与房间送风
虽然集中式空调的气流流动方式可能会将空气从有感染者的房间送往其他房间,但在这一个过程中病毒会经过风机高速旋转加压、多级空气过滤、热湿处理,还会被大量的回风以及进入系统的合规的新风所稀释,最后被分别送到不同房间中。新风量与建筑功能、室外污染、室内负荷等有关。在民用建筑中,新风率一般会按照5%~10%或按人均最小室内空气量配置,而对于医院传染性病房则一般为100%。(集中式空调的新风口和回风口上装有调节阀,可以用来调节新风量、回风量的比例)所以经过这样一系列处理后的空气,其中气溶胶所含有的病毒载量在一般情况下很难造成人的感染。除非是救治新冠肺炎患者的ICU、隔离病房、手术室等室内病毒载量极高的场所。为此国家的规范、标准与指南等文件均规定采用全新风全排风系统,在排风口设置能阻隔性除去病毒的高效过滤器。也就是说在大多非高载量数场景中,只要是正确安装和设定好的集中式空调,就并不需要担心多房间送风带来的潜在风险。

4.集中式空调与环境调节
根据以往的研究,随着温度的上升新冠病毒存活的时间也会相对减少(但并不代表夏季就没有传染风险)。同时湿度也会对病毒的存活时间产生影响,研究人员选取了室内温度为实验室条件下人体较舒适的19~25℃进行研究,可以看出尽管病毒种类不同,当相对湿度较低或极高时,病毒的相对存活率都比较高。当相对湿度在50~70%范围内时,大多数病毒的相对存活率相对较低。在呼吸道病毒暴发期间,尤其是冬季,通过集中式空调或供暖系统提高室内空气温度,可以使得人体的状态更有利于抵抗病毒的活动,从而降低人与人之间传染的风险。但由于大部分集中式空调或供暖系统没有加湿功能,供暖后室内相对湿度迅速下降,也可能增加病毒传播的风险。而在夏季,空调系统的运行降低了室温,虽然在一定程度上可能会增加病毒的活动和传播风险,但由于其除湿作用,可以使室内相对湿度达到适中的状态,从而总体上抑制病毒的活动。

5.集中式空调与气流影响
在已知的和空调相关的感染案例中,主要是因为感染者的飞沫在空调强大的横风作用之下造成的聚集性感染。得益于集中式空调出风口的设计,使得其很难产生强大的横风,所以也基本不用担心类似问题

五、空调的一些建议

看到这里各位读者应该对空调系统和感染风险有了一相对全面的认识,这里稍微总结了几条建议:
  • 当温度为20~25℃,相对湿度为50~70%时,病毒在空气中和物体表面的生存能力相对较弱,灭活较快。因此在空调房间内,可以通过调整温度并控制湿度,既保证人体舒适度同时又可以营造出一个相对不利于新冠病毒生存的室内环境,从而降低室内传播风险。

  • 合格的集中式空调系统是可以在一定程度上过滤掉空气中的部分颗粒的,也可以降低室内传播风险。

  • 如果是办公环境的集中式空调,建议要求综合处或物业及时清洗空调滤网,并提高回风量。

  • 如果不信任办公室或宾馆房间的空调滤网,可以在出风口自行覆盖一层过滤棉,但会牺牲一些空调风量。

  • 看似无害的分散式空调,由于横风的存在而很危险,尽量避开出风方向。


总的来说,在开始中央空调的地方读者其实并不需要过于紧张空调本身,因为合格的中央空调是有助于降低感染风险的,清零政策时期在办公室或饭店基本可以不戴口罩,所以空调系统的风险就会被无限放大。但现在时代变了,况且在放开管控之后通常也无法阻止中央空调的开启。如果是分散式空调,则需要多加小心,尽量避免自己处于空调的出风口方向。希望大家都能在之后好好享受室内空调带来的快乐,毕竟夏天戴口罩还挺难受的。
最后补充一位做空调和建筑工程相关的读者的看法,大家可以当作参考。(这位读者还是罗睺神的御前祭使,冰璃可以联系一下。)
所谓的“集中式空调”,从大的分类分为风系统和水系统。水系统只有热量交换,没有空气交换。风系统有全新风和部分新风系统。全新风不存在什么传播室内病毒的问题;部分新风系统,首先来说这个回风要处理才能利用,而且关键来说,就最近二十年工程中所见,实际上民用建筑基本没有采用回风处理后送风的,基本是回风通过热交换器给新风做个能量补偿后直接排出。这几年所谓“空调传播病毒”,较真去查,基本没有实锤。
霍雍
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