Как воздушные потоки внутри автомобиля влияют на передачу инфекции?

Новое исследование структуры воздушного потока внутри пассажирского салона автомобиля предлагает некоторые меры по потенциальному снижению риска передачи COVID-19 при совместном поездке.

В исследовании, проведенном группой ученых университета Брауна (США), использовались компьютерные модели для моделирования воздушного потока внутри компактного автомобиля с различными комбинациями открытых или закрытых окон. Моделирование показало, что при открытии окон - чем больше окон, тем лучше - создаются закономерности воздушного потока, которые резко снижают концентрацию частиц, находящихся в воздухе и обменивающихся между водителем и одним пассажиром.

Данные исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Исследователи обнаружили, что даже при включении системы вентиляции автомобиля на максимум воздух циркулировал не так хорошо, как при нескольких открытых окнах.

По словам аспиранта инженерного факультета Асиманшу Дас (Asimanshu Das),

Вождение с поднятыми окнами и включенным кондиционером или отоплением определенно является худшим сценарием, согласно нашим компьютерным симуляциям. Лучшим сценарием, который мы нашли, было открытие всех четырех окон, но даже открытие одного или двух окон было гораздо лучше, чем закрытие всех окон.

Компьютерные модели, использованные в исследовании, имитировали автомобиль, внутри которого находились два человека - водитель и пассажир, сидящий на заднем сиденье с противоположной стороны от водителя. Исследователи выбрали такое расположение, поскольку оно максимизирует физическое расстояние между двумя людьми. Модели имитировали воздушный поток вокруг и внутри автомобиля, движущийся со скоростью 80 км/час, а также движение и концентрацию аэрозолей, исходящих как от водителя, так и от пассажира. Аэрозоли - это мельчайшие частицы, которые могут задерживаться в воздухе на продолжительное время. Считается, что они являются одним из способов передачи вируса SARS-CoV-2, особенно в закрытых помещениях.

Частично причина, по которой открытие стекол лучше с точки зрения трансмиссии аэрозолей, заключается в том, что оно увеличивает количество смен воздуха в час внутри автомобиля, что помогает снизить общую концентрацию аэрозолей. При этом исследование показало, что различные комбинации открытых окон создают различные воздушные потоки внутри автомобиля, которые могут либо увеличивать, либо уменьшать воздействие оставшихся аэрозолей.

Из-за того, как воздух проникает снаружи автомобиля, давление воздуха вблизи задних стекол, как правило, выше, чем давление на передних стеклах. В результате воздух проникает в автомобиль через задние стекла и выходит через передние стекла. При открытых окнах эта тенденция создает два более или менее независимых потока по обеим сторонам салона. Так как люди сидели на противоположных сторонах салона, очень мало частиц переносится между ними. В этом сценарии водитель подвергается чуть большему риску, чем пассажир, поскольку средний расход воздуха в автомобиле идет сзади на переднюю часть, но при этом у обоих пассажиров происходит значительно меньший перенос частиц по сравнению с любым другим сценарием.

Если не все окна опущены, то результаты будут иными. Например, можно ожидать, что открытие окон непосредственно рядом с каждым человеком может быть самым простым способом уменьшить экспозицию. Моделирование показало, что хотя такая конфигурация лучше, чем закрытие всех окон, она несет в себе больший риск экспозиции по сравнению с опусканием окна напротив каждого жильца.

Когда окна напротив людей открыты, вы получаете поток, который попадает в автомобиль позади водителя, проходит через салон позади пассажира, а затем выходит из переднего окна со стороны пассажира. Такая схема помогает уменьшить перекрестное загрязнение между водителем и пассажиром.

Важно отметить, что регулировка воздушного потока не заменяет ношение масок обоими людьми, когда они находятся в автомобиле. И полученные данные ограничиваются потенциальным воздействием задерживающихся аэрозолей, которые могут содержать патогенные микроорганизмы. В исследовании не были смоделированы более крупные дыхательные капли или риск фактического заражения вирусом.