Κορονοϊός - προσομοίωση: Πώς γίνεται η διασπορά σε μαθητές στο σχολείο

Τι έδειξε προσομοίωση σε αίθουσα σχολείου για τη διασπορά του κορονοϊού στους μαθητές

Το Κέντρο Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ (CDC) προτρέπει τις κοινότητες να ανοίξουν ξανά τα σχολεία το συντομότερο δυνατόν, αλλά γονείς και δάσκαλοι έχουν θέσει ερωτήματα σχετικά με την ποιότητα του αερισμού των αιθουσών των δημοσίων σχολείων όσον αφορά στην προστασία από τον κορονοϊό.

Στο ρεπορτάζ των New York Times  μια κορυφαία εταιρεία μηχανικών και ειδικοί σε συστήματα κτιρίων παρουσιάζουν μέσω προσομοίωσης σε μια αίθουσα σχολείου της Νέας Υόρκης τα απλά βήματα που θα μπορούσαν να εφαρμόσουν τα σχολεία για να μειώσουν την έκθεση στον ιό μέσα στην τάξη. Στην παρακάτω εικόνα είναι μια τυπική τάξη από την προ-Covid εποχή, με περίπου 30 μαθητές. Αυτή η απεικόνιση βασίζεται σε μια πραγματική σχολική τάξη στη Νέα Υόρκη.

Η Νέα Υόρκη θέσπισε αυστηρά πρωτόκολλα για το άνοιγμα των σχολείων και ο δείκτης μετάδοσης στο σχολείο βρισκόταν σε πολύ χαμηλό επίπεδο. Οι μαθητές πρέπει να τηρούν την κοινωνική απόσταση και να φορούν μάσκες και οι τάξεις πρέπει να έχουν παράθυρα που να μπορούν να ανοίξουν.

Σε αυτή την τάξη, μετά την εφαρμογή των πρωτοκόλλων, μπορούν να υπάρχουν μόλις εννέα μαθητές, όλοι με μάσκες προσώπου, να κάθονται στραμμένοι προς τα εμπρός και σε απόσταση έξι μέτρων μεταξύ τους. Με όλα τα παράθυρα κλειστά, το δωμάτιο δεν θα είχε επαρκή αερισμό και αυτό, σύμφωνα με τους ειδικούς είναι πρόβλημα για έναν αερομεταφερόμενο ιό όπως ο κορονοϊός.

Οι μαθητές φορούν μάσκες, αλλά η αναπνοή τους κυκλοφορεί στο δωμάτιο. Περίπου 3% του αέρα που αναπνέει κάθε άτομο σε αυτό το δωμάτιο είναι η εκπνοή άλλων ανθρώπων.

Οι μαθητές φορούν μάσκες, αλλά η αναπνοή τους κυκλοφορεί στο δωμάτιο. Περίπου 3% του αέρα που αναπνέει κάθε άτομο σε αυτό το δωμάτιο είναι η εκπνοή άλλων ανθρώπων.

Ακόμη και μαθητές που φαίνονται υγιείς μπορεί να είναι ασυμπτωματικοί φορείς και μπορούν να μεταδώσουν τον ιό. Ας δούμε τι συμβαίνει όταν τοποθετήσουμε έναν μολυσμένο μαθητή στο σύνολο.

Σενάριο 1: Κλειστά παράθυρα

Οι γραμμές στην προσομοίωση απεικονίζουν την αναπνοή του μαθητή καθώς ανεβαίνει στο χώρο και αρχίζουν να διαλύονται μολυσμένα αναπνευστικά αερολύματα σε όλο το δωμάτιο. Οι ρυπαντές είναι πιο συγκεντρωμένοι όπου οι γραμμές είναι πιο σκούρες. Παρόλο που δεν γνωρίζουμε ακόμα ποιο επίπεδο μόλυνσης παρουσιάζει τον μεγαλύτερο κίνδυνο μετάδοσης, «η έκθεση είναι συνάρτηση της συγκέντρωσης και του χρόνου», δηλώνει ο Joseph G. Allen, διευθυντής του προγράμματος Harvard Healthy Buildings και ειδικός περιβαλλοντικής υγείας.

Σε σύντομο χρονικό διάστημα, το δωμάτιο πλησιάζει το μέγιστο επίπεδο μόλυνσης. 

Με λίγο καθαρό αέρα που μπαίνει στο χώρο, οι μολυσματικές ουσίες συνεχίζουν να κυκλοφορούν σε όλο το δωμάτιο.

Σενάριο 2: Ανοιχτό παράθυρο

Οι ειδικοί συμφωνούν ότι ο καλός αερισμός είναι ο πιο αποτελεσματικός και πρακτικός τρόπος για την απομάκρυνση των μολυσματικών ουσιών σε έναν χώρο . Το πρόγραμμα Healthy Buildings προτείνει τέσσερις έως έξι «ανταλλαγές αέρα» ανά ώρα σε αίθουσες διδασκαλίας, μέσω οποιουδήποτε συνδυασμού εξαερισμού και φίλτρου. Η πόλη της Νέας Υόρκης υποχρεούται σε κάθε τάξη να διαθέτει τουλάχιστον ένα λειτουργικό παράθυρο για τον εξαερισμό, ακόμη και το χειμώνα. Ας δούμε λοιπόν τι συμβαίνει όταν ανοίγουμε ένα παράθυρο.

Ο καθαρός αέρας αραιώνει τους ρύπους καθώς κινούνται γύρω από το δωμάτιο.

«Απλά και οικονομικα μέτρα μπορούν να κάνουν τα σχολεία πολύ πιο ασφαλή», αναφέρει ο Scott E. Frank, του οποίου η εταιρεία JB & B βοήθησε σε αυτές τις προσομοιώσεις. Με αυτόν τον τρόπο επιτεύχθηκαν συνολικά τέσσερις ανταλλαγές αέρα, ανοίγοντας δηλαδή ένα μόνο παράθυρο σε αυτήν την προσομοίωση, η οποία εξαρτάται από συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες. 

Σενάριο 3: Ανεμιστήρας και φίλτρο αέρα

Ας προσθέσουμε έναν απλό καθαριστή αέρα με φίλτρο HEPA και έναν ανεμιστήρα κουτιού που φυσάει καθαρό αέρα στο δωμάτιο, μέτρα πρακτικά αλλά και οικονομικά ταυτόχρονα.

Ο αυξημένος καθαρός αέρας που φυσά μέσα στο δωμάτιο και ο φιλτραρισμένος αέρας που προέρχεται από το φίλτρο αέρα βοηθούν στην περαιτέρω αραίωση των ρύπων καθώς εξαπλώνονται στο χώρο.

Η ροή αέρα είναι ένας τρόπος για να κατανοήσουμε τη σημασία του αερισμού, αλλά υπάρχει και ένας άλλος τρόπος για την απεικόνιση των δεδομένων.

Στην παρακάτω εικόνα, παρουσιάζεται η ίδια τάξη με το παράθυρο κλειστό ξανά. Κάθε στρώμα εμφανίζει μια πλήρη διατομή του χώρου μόλις το δωμάτιο φτάσει στο μέγιστο επίπεδο μόλυνσης. Με το παράθυρο κλειστό, οι ρυπαντές συσσωρεύονται σε υψηλές συγκεντρώσεις επειδή δεν έχουν πουθενά να πάνε. Η συγκέντρωση είναι υψηλότερη όταν ο θερμός αέρας ανεβαίνει, αλλά οι μολυσματικές ουσίες εξαπλώνονται και στο επίπεδο όπου αναπνέουν οι μαθητές.

Η πυκνή κοκκινωπή ομίχλη δείχνει υψηλή συγκέντρωση μολυσματικών ουσιών που εξαπλώνεται πέραν των δύο μέτρων από τον μολυσμένο μαθητή. Εάν ο μαθητής καθόταν αλλού, το σχέδιο θα ήταν διαφορετικό, αλλά η συσσώρευση στο δωμάτιο θα ήταν παρόμοια.

Με το παράθυρο ανοιχτό, η συγκέντρωση παραμένει πυκνότερη κοντά στον μολυσμένο μαθητή, αλλά οι μολυσματικές ουσίες είναι πιο αραιές στο υπόλοιπο δωμάτιο και έτσι μειώνεται η έκθεση για τους άλλους μαθητές.

Με ένα φίλτρο αέρα και έναν ανεμιστήρα, τα συνολικά επίπεδα συγκέντρωσης είναι στον χαμηλότερο βαθμό. Οι μολυσματικές ουσίες συγκεντρώνονται στο μπροστινό μέρος του δωματίου όπου φυσά ο ανεμιστήρας και είναι αραιές σε όλο το υπόλοιπο δωμάτιο.

Αν και πέτυχαμε έξι ανταλλαγές αέρα με αυτά τα μέτρα, υπάρχουν τρόποι που θα μπορούσαμε να βελτιώσουμε περαιτέρω τον εξαερισμό σε αυτόν τον χώρο. 

Οι οδηγίες του προγράμματος«Healthy Buildings» συνιστούν έναν ανεμιστήρα που στέλνει αέρα έξω από το παράθυρο, όχι μέσα. «Δεν θέλουμε να φυσήσουμε ποτέ αέρα στο πρόσωπο κανενός, χωρίς να γνωρίζουμε ποιος έχει μολυνθεί», τονίζει ο Dr Allen. Και δεδομένου ότι το ανοιχτό παράθυρο και ο ανεμιστήρας ήταν στο μπροστινό μέρος του δωματίου, τοποθετείται το φίλτρο αέρα στο πίσω μέρος για ισορροπία. 

Όταν δεν είναι γνωστά τα μοτίβα ροής αέρα, είναι καλύτερα να τοποθετείται στο κέντρο του δωματίου.

Οι παραπάνω προσομοιώσεις προσφέρουν παραδείγματα βασισμένα σε συγκεκριμένα στοιχεία αλλά δείχνουν πώς ο εξαερισμός και το φιλτράρισμα μπορούν να λειτουργήσουν παράλληλα με άλλες προφυλάξεις όπως η χρήση μάσκας και η κοινωνική απόσταση.

«Η βελτίωση του εξαερισμού είναι μόνο ένα κομμάτι», δήλωσε ο Mark Thaler, ο οποίος είναι ειδικός σε σχολικούς χώρους με την εταιρεία σχεδιασμού Gensler. «Πρέπει να συνδυαστεί με όλες τις άλλες οδηγίες από τον CDC. για να ανοίξουμε ξανά με ασφάλεια».

 Αυτή η προσομοίωση δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας ένα τρισδιάστατο μοντέλο μιας δημοτικής σχολικής τάξης της Νέας Υόρκης, με συγκεκριμένες πληροφορίες για το μέγεθος του δωματίου και τον αριθμό των ατόμων και τη θέση τους στο δωμάτιο, μεταξύ άλλων παραγόντων.

Σχεδόν 800.000 δεδομένα συλλέχθηκαν από μια προσομοίωση ροής αέρα στο δωμάτιο. Δύο τιμές - συγκέντρωση ρύπων (ως μέρη ανά εκατομμύριο) και ταχύτητα (ως μέτρα ανά δευτερόλεπτο) - μετρήθηκαν για κάθε σημείο κάθε λίγα δευτερόλεπτα σε διάστημα 15 λεπτών.

Φωτογραφίες: nytimes.com