在CONTAM多区域模型中模拟多种建筑环境中新冠病毒SARS-CoV-2的传播 | MDPI Buildings

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新冠病毒的空气传播主要发生在室内环境中，有效的防护措施可以降低室内人员感染的概率。因此，全面了解不同防护措施在不同建筑中的保护效果，可以明确所采取措施的优先程度，并对室内环境制定合理的控制策略。来自加拿大康考迪亚大学的王良柱教授、美国科罗拉多大学博尔德分校的翟志强教授和 Shelly Miller 教授及其团队在 Buildings 期刊发表了文章，介绍了使用 US.DOE CONTAM 原型建筑模型对新冠病毒传播的模拟研究。该项研究对于在不同建筑类型中采取防护措施具有重要意义。

图1. US.DOE 商业原型建筑模型：(a) 中型办公建筑；(b) 大型办公建筑；(c) 独立零售建筑；(d) 中学建筑；(e) 小型酒店。

 研究过程与结果 

在研究中，作者使用 CONTAM 软件对五个 US.DOE 商业原型建筑中的新冠病毒传播进行了模拟 (中型办公建筑，大型办公建筑，独立零售建筑，中学建筑和小型酒店)。CONTAM 软件是由美国国家标准技术研究院 (National Institute of Standards and Technology, NIST) 研发的多区域气流和污染物传播分析软件。作者在前序研究中使用 CONTAM-quanta 方法对 CONTAM 多区域模型内的污染物感染概率进行分析，并将此方法应用于本研究中。“Quanta”是由病毒研究学者 Wells 在1955年提出的概念，它被定义为可以使一个人感染致病所需的最少病毒载量。每吸入一个 Quanta 的病毒，人员的感染概率将服从泊松分布，即有63.2% (1-e^-1) 的概率会被感染。病毒的潜在传染性 (Contagious Potential) 被定义为 C/I，即新增感染病例 C 与病毒携带者 I 的比值。当 C/I 大于1时，建筑物内的传播将会发生，该比值被用来定义可接受的感染概率水平。本研究共对五幢建筑中九个不同的人员活动区域进行了案例分析，并对不同的室内环境控制措施 (新风量，MERV 过滤器，可移动空气净化器，UVC 紫外线灯) 进行了探究。在结果中，对不同区域间的污染物传播，不同控制措施所对应的感染概率进行了探讨和分析，并绘制了回归曲线来帮助制定控制策略从而达到控制目标。图2中展示了在中型办公建筑中对不同策略的评价结果。

图2. 中型办公建筑中不同环境控制策略的比较。

  研究总结  

本文介绍了使用 CONTAM 软件对多区域建筑中的新冠病毒的传播进行模拟和探究。作者详细探讨了不同的防护控制方法在不同建筑中的防护效果和优先级，主要包括提高新风量、提升 MERV 过滤器等级、加装室内净化器，以及使用安装在通风管道中/室内的紫外线灯。研究发现，对于空间有限的室内环境而言，仅仅通过提升通风管道中的防护水平无法有效地满足空气净化需求，需要进一步采取加装空气净化器等防护措施。该研究的结果为在不同的建筑类型中采取有效的防护控制措施提供了建议和参考。需要注意的是，本研究的结果仅适用于文中所假设的情况，感兴趣的读者可采用本文所提供的方法对具体案例进行探究。

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原文出自 Buildings 期刊

Yan, S.; Wang, L.; Birnkrant, M.J.; Zhai, Z.; Miller, S.L. Multizone Modeling of Airborne SARS-CoV-2 Quanta Transmission and Infection Mitigation Strategies in Office, Hotel, Retail, and School Buildings. Buildings 2023, 13, 102.

   Buildings 期刊介绍

主编：David Arditi, Illinois Institute of Technology, USA

期刊领域涵盖建筑结构、建筑材料、建筑的维修和翻新、施工管理、建筑与环境、能源与建筑、建筑的运营维护和建筑设计等。

2021 Impact Factor	3.324
2021 CiteScore	3.8
Time to First Decision	14.3 Days
Time to Publication	38 Days

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