Buildings zijn in verband gebracht met de verspreiding van infectieziekten, zoals uitbraken van mazelen, griep en legionella . Met SARS-CoV-2 is het merendeel van de uitbraken waarbij 3 of meer mensen betrokken zijn in verband gebracht met de tijd die binnenshuis is doorgebracht, en bewijsmateriaal bevestigt dat overdracht vanuit de lucht (gedefinieerd als binnen de kamer maar verder dan 1,8 meter) van SARS-CoV-2 gebeurt.
Het beheersen van concentraties van respiratoire aerosolen binnenshuis om de overdracht van infectieuze agentia via de lucht te verminderen, is van cruciaal belang en kan worden bereikt door middel van broncontrole (maskering, fysieke afstand) en technische controles (ventilatie en filtratie). Met betrekking tot technische maatregelen bestaat er een belangrijke tekortkoming in de manier waarop de meeste gebouwen werken, in die zin dat de huidige normen voor ventilatie en filtratie voor binnenruimten, met uitzondering van ziekenhuizen, een strikt minimum zijn en niet zijn ontworpen voor infectiebeheersing. Verschillende organisaties en groepen hebben opgeroepen tot verhoging van de ventilatiesnelheden voor buitenlucht, maar tot op heden zijn er beperkte richtlijnen voor specifieke ventilatie- en filtratiedoelstellingen. Dit artikel beschrijft de grondgedachte voor het beperken van de overdracht van SARS-CoV-2 vanuit de lucht via de lucht door de ventilatie van de buitenlucht te vergroten en de filtratie te verbeteren, en geeft voorgestelde doelen.
Om de overdracht vanuit de lucht van SARS-CoV-2 in kleine ruimtes (bijv. Klaslokalen, winkels, huizen als gasten op bezoek zijn) te verminderen, omvatten de suggesties het richten van 4 tot 6 luchtwisselingen per uur, via elke combinatie van het volgende: ventilatie van buitenlucht; gerecirculeerde lucht die door een filter stroomt met ten minste een minimumrendementswaarde van 13 (MERV 13); of doorgang van lucht door draagbare luchtreinigers met HEPA-filters (high-efficiency deeltjeslucht).
Ondanks dat de dosis-respons voor SARS-CoV-2 onbekend is, en het voortdurende wetenschappelijke debat over de dominante transmissiewijze, ondersteunt het bewijs deze suggesties. Ten eerste wordt SARS-CoV-2 voornamelijk overgedragen door de uitgeademde luchtwegen van geïnfecteerde individuen. Grotere druppels (> 100 μm) kunnen uit de lucht komen als gevolg van zwaartekrachten binnen 6 voet, maar mensen stoten 100 keer meer kleinere aërosolen (<5 μm) uit tijdens praten, ademen en hoesten. Kleinere spuitbussen kunnen 30 minuten tot uren in de lucht blijven en ver verder dan 1,8 meter reizen. Ten tweede delen spraakmakende en goed beschreven SARS-CoV-2-uitbraken in meerdere soorten ruimtes (bijv. Restaurants, sportscholen, kooroefeningen, scholen, bussen) de gemeenschappelijke kenmerken van tijd binnenshuis en lage ventilatieniveaus, zelfs wanneer mensen bleef fysiek op afstand.
Ten derde zijn deze suggesties gebaseerd op de basisprincipes van blootstellingswetenschap en risicovermindering van de inhalatiedosis. Hogere ventilatie- en filtratiesnelheden verwijderen deeltjes sneller uit de binnenlucht, waardoor de intensiteit van de blootstelling en de duur dat ademhalingsaerosolen in een kamer blijven, afnemen. Ten vierde is deze benadering consistent met wat in ziekenhuizen wordt gebruikt om het risico op overdracht te minimaliseren (eTable in het supplement ). Ten vijfde bleek uit reviews over de relatie tussen beademing en infectieziekten dat uit de bewijskracht blijkt dat beademing een sleutelrol speelt bij de overdracht van infectieziekten, waarbij observationele epidemiologische onderzoeken worden aangehaald die lage beademing laten zien in verband met de overdracht van mazelen, tuberculose, rhinovirus, influenza en SARS- CoV-1. Alle 3 de beoordelingen wijzen op het beperkte aantal onderzoeksartikelen over dit onderwerp en de beperkingen van observatiegegevens. Ten zesde, meer recentelijk, noemde het National Institute of Allergy and Infectious Diseases het belang van adequate ventilatie in de reeks COVID-19-controlemaatregelen, en de Centers for Disease Control and Prevention en de American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Ingenieurs (ASHRAE) ondersteunen hogere ventilatiesnelheden en verbeterde filtratie als componenten van holistische strategieën voor risicobeperking.
Huidige maatregelen en normen voor ventilatie van binnenlucht
De huidige ventilatienormen voor de meeste binnenruimtes zijn vastgesteld door ASHRAE. 7 Deze normen zijn ontworpen met als doel het verdunnen van bio-effluenten (zoals geuren van mensen) en het bereiken van basisniveaus van aanvaardbare binnenluchtkwaliteit, in plaats van infectiebeheersing. 8
Hoewel er meerdere conventies bestaan om de ventilatiesnelheid te beschrijven (bijv. Totale volumestroom, volumestroom per persoon en ruimte, ventilatiesnelheden buitenlucht), wordt de luchtverversingssnelheid vaak gebruikt in instellingen voor gezondheidszorg en gewoonlijk uitgedrukt in eenheden luchtverversing per uur (ACH ).
De bestaande minimumnormen voor ACH variëren op basis van het type gebouw (eTable in het supplement ). Volgens ASHRAE, de overheersende normaliserende organisatie voor ventilatiesnelheden, is de minimaal vereiste totale ACH die in de meeste huishoudens voorkomt 0,35 ACH buitenlucht, en moeten scholen worden ontworpen voor ongeveer 10 keer hogere tarieven, hoewel de meeste scholen dat wel doen. voldoen hier in de praktijk niet aan. De suggestie om het doel te verhogen tot 4 tot 6 ACH komt meer overeen met de tarieven die zijn vastgesteld in ziekenhuizen, waar de hogere ACH-vereisten de potentiële rol van luchtverversingssnelheden als een strategie voor infectiebeheersing onderstrepen.
Huidige maatregelen en normen voor luchtfiltratie
Naast luchtventilatie uit buitenlucht kunnen ademhalingsaërosolen ook worden verwijderd door middel van luchtfiltratie. Gefilterde lucht kan daarom worden beschouwd in termen van equivalente luchtverversingen per uur (ACHe) en toegevoegd aan de ACH vanuit buitenlucht.
De afgiftesnelheid van schone lucht (CADR) is een term die wordt gebruikt om de hoeveelheid schone lucht die aan een ruimte wordt afgegeven te beschrijven, zoals bepaald door de effectiviteit van de filtratie en de hoeveelheid lucht die door dat filter beweegt. Draagbare luchtreinigers gebruiken vaak CADR om hun effectiviteit te beschrijven. Als een draagbare luchtreiniger bijvoorbeeld een hoogrendement deeltjesluchtfilter (HEPA) heeft, zal deze 99,97% van de aerosolen opvangen bij 0,3 μm. De doeltreffendheid van het filter wordt vaak gerapporteerd op basis van de aerosolgrootte waartegen het filter het slechtst presteert (0,3 μm), hoewel een HEPA-filter een nog groter percentage aerosolen groter (en kleiner) dan 0,3 μm zal opvangen.
De CADR-metriek is waardevol omdat deze kan worden gebruikt om de ACH van virusvrije lucht die aan de kamer wordt afgegeven te schatten. De geschatte ACHe wordt berekend als [CADR in ft 3 / min × 60 min] gedeeld door het ruimtevolume in ft 3 . Een apparaat met een CADR van 300 in een ruimte van 500 vierkante meter met plafonds van 8 voet levert daarom 4,5 ACH op.
Ditzelfde filterconcept kan worden toegepast op lucht die wordt gerecirculeerd via een centraal mechanisch ventilatiesysteem of een ventilatiesysteem in de kamer. De meeste centrale mechanische systemen zijn echter niet ontworpen voor HEPA-filters. In plaats daarvan gebruiken deze systemen filters met een andere beoordelingsschaal, minimale rendementswaarde of MERV, en gebruiken ze doorgaans een laagwaardig filter (bijvoorbeeld MERV 8) dat slechts ongeveer 15% van deeltjes van 0,3 tot 1 μm opvangt, 50 % deeltjes van 1 tot 3 μm en 74% van deeltjes van 3 tot 10 μm. Voor infectiebeheersing moeten gebouwen waar mogelijk upgraden naar MERV 13-filters, die respectievelijk ongeveer 66%, 92% en 98% van deze deeltjes kunnen opvangen. Deze MERV-waarden kunnen worden toegepast op de schatting van de totale afgifte van schone lucht voor de kamer zoals bij HEPA-filters, maar in plaats van bijna 100% afvangrendement voor HEPA te gebruiken, moet de berekening worden aangepast voor de lagere afvangrendementen van welke dan ook. MERV-filter wordt gebruikt. Het upgraden van filters in mechanische systemen is vooral belangrijk in gebouwen die systemen gebruiken die lucht recirculeren in dezelfde kamer of dezelfde lokale ventilatiezone.
Praktische overwegingen bij het ontwerp bij het vergroten van luchtuitwisseling en filtratie
Bij het implementeren van wijzigingen in luchtventilatie en -filtratie in elk gebouw zijn verschillende belangrijke en praktische ontwerpoverwegingen nodig.
Ten eerste brengt het verhogen van de luchtwisselkoersen compromissen met zich mee, waaronder de extra kosten van het verplaatsen van meer lucht en het verwarmen of koelen van dit grotere luchtvolume. Deze extra kosten kunnen worden beperkt door gebruik te maken van energiezuinige systemen en “slimme” systemen die lucht leveren wanneer de ruimte bezet is. Bovendien kan natuurlijke ventilatie (bijv. Open ramen), indien nodig, ook de kosten voor meer ventilatie minimaliseren.
Ten tweede is het verbeteren van de ventilatie en filtratie van de binnenlucht alleen verantwoordelijk voor de overdracht van aërosolen in het verre veld (dwz verder dan 1,8 meter) en heeft deze geen significante invloed op de overdracht van nauw contact. Het dragen van maskers is binnenshuis nog steeds belangrijk voor broncontrole en voor nauw contact met individuen, zelfs wanneer hoge luchtverversingssnelheden worden bereikt.
Ten derde is het nut van luchtverversingen per uur ten opzichte van een volumestroombenadering van ventilatie het nuttigst in kleine kamers met plafondhoogtes die over het algemeen minder dan 3 meter hoog zijn. In kamers met hogere plafonds (bijv. Gymnasiums, atria), zullen aerosolen verdunnen tot de grotere ruimte en de volumestroom per gebied of per persoon zou een geschiktere maatregel zijn die rekening houdt met de dichtheid van de bewoners en het activiteitsniveau, die ook van invloed zijn op de uitstoot van aërosolen .
Ten vierde zijn luchtwisselkoersen nuttig in typische scenario’s of scenario’s met een lage bezettingsdichtheid, zoals zou moeten gebeuren tijdens een pandemie. Op plaatsen met hoge bezettingsgrenzen, of als er meer mensen worden toegevoegd aan een kleinere ruimte dan waarvoor deze is ontworpen, moet de ventilatie dienovereenkomstig worden opgeschaald.
Ten vijfde, op locaties waar maskers niet altijd worden gedragen, zoals restaurants, zijn aanvullende strategieën nodig, waaronder het verhogen van de streefwaarden voor luchtverversing per uur, werknemers die zeer efficiënte maskers dragen, klanten die altijd maskers dragen, behalve wanneer ze actief eten of drinken, en iedereen binnen fysiek minstens 1,8 meter afstand.
Ten zesde, hoewel deze ontwerpoverwegingen belangrijk zijn voor het verminderen van overdracht via de lucht in de huidige context van de COVID-19-pandemie, is verbeterde luchtventilatie en -filtratie een strategie die moet worden overwogen voor voortgezet gebruik in gebouwen in de toekomst vanwege associaties met minder werk en school. ziekteverzuim, betere prestaties op cognitieve functietests en minder symptomen van het sick building-syndroom, zoals hoofdpijn en vermoeidheid.
Conclusies
Toenemende luchtverversingen per uur en luchtfiltratie is een vereenvoudigd maar belangrijk concept dat zou kunnen worden ingezet om het risico van overdracht van SARS-CoV-2 via de lucht in de kamer, verre lucht en andere infectieziekten van de luchtwegen te helpen verminderen. Gezonde gebouwcontroles zoals betere ventilatie en verbeterde filtratie zijn een fundamenteel, maar vaak over het hoofd gezien onderdeel van risicobeperkende strategieën die naast de huidige pandemie voordelen zouden kunnen hebben.Terug naar bovenArtikelinformatie
Corresponderende auteur: Joseph G. Allen, DSc, MPH, Harvard TH Chan School of Public Health, 677 Huntington Ave, Boston, MA 02115
Bekendmaking van belangenconflicten: Dr. Ibrahim meldt betalingen te hebben ontvangen van HOK Architects in zijn rol als senior principal en chief medical officer. Dr. Allen is eigenaar van 9 Foundations Inc, dat advies heeft gegeven over COVID-19-strategieën voor risicobeperking in vele sectoren, waaronder onderwijs, onroerend goed, overheid, particuliere entiteiten en op geloof gebaseerde organisaties. Dr. Allen heeft ook adviesvergoedingen ontvangen van organisaties met winstoogmerk, onder meer als wetenschappelijk adviseur voor Carrier Corporation.
Referenties1.Nationale academies van wetenschappen, techniek en geneeskunde. Uitzending via de lucht van SARS-CoV-2: Proceedings of a Workshop – in het kort . Nationale Academie van Wetenschappen; Oktober 2020.2.Lerner AM, Folkers GK, Fauci AS. De verspreiding van SARS-CoV-2 voorkomen met maskers en andere “low-tech” interventies. JAMA . 2020; 324 (19): 1935-1936. doi: 10.1001 / jama.2020.21946
ArtikelPubMedGoogle geleerdeCrossref3.The Lancet COVID-19 Commission Task Force on Safe Work, Safe School, and Safe Travel. Zes prioriteitsgebieden. The Lancet COVID-19 Commissie; 2021.4.Li Y, Leung GM, Tang JW, et al. De rol van ventilatie bij de overdracht van infectieuze agentia via de lucht in de gebouwde omgeving: een multidisciplinaire systematische review. Indoor Air . 2007; 17 (1): 2-18. doi: 10.1111 / j.1600-0668.2006.00445.xPubMedGoogle geleerdeCrossref5.Sundell J, Levin H, Nazaroff WW, et al. Ventilatiesnelheden en gezondheid: multidisciplinair overzicht van de wetenschappelijke literatuur. Indoor Air . 2011; 21 (3): 191-204. doi: 10.1111 / j.1600-0668.2010.00703.xPubMedGoogle geleerdeCrossref6.Luongo JC, Fennelly KP, Keen JA, et al. De rol van mechanische ventilatie bij de overdracht van infectieuze agentia via de lucht in gebouwen. Indoor Air . 2016; 26 (5): 666-678. doi: 10.1111 / ina.12267PubMedGoogle geleerdeCrossref7.American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ANSI / ASHRAE-normen en richtlijnen om COVID-19 aan te pakken. Toegang tot 9 april 2021. https://www.ashrae.org/technical-resources/ashrae-standards-and-guidelines8.Persily A. Uitdagingen bij de ontwikkeling van de ventilatie en de kwaliteit van de binnenlucht normen: het verhaal van ASHRAE Standard 62. Build Environ . 2015; 91: 61-69. doi: 10.1016 / j.buildenv.2015.02.026PubMedGoogle geleerdeCrossref9.Fisk WJ. Het ventilatieprobleem op scholen: literatuuronderzoek. Indoor Air . 2017; 27 (6): 1039-1051. doi: 10.1111 / ina.12403PubMedGoogle geleerdeCrossref10.Allen J, Macomber J. Healthy Buildings: Hoe binnenruimtes Drive Prestaties en productiviteit . Harvard University Press; 2020.