Covid-19 aria: raddoppio portata aria condizionata riduce concentrazione particelle del 99,6%

Covid-19 aria: raddoppio portata aria condizionata riduce concentrazione particelle del 99,6%

Ha fatto il giro del web il video diffuso dall’Ospedale pediatrico di Roma Bambino Gesù che mostra in che modo il virus si muove nell’aria a causa di un colpo di tosse emesso da un utente seduto nella sala d’attesa di un pronto soccorso.

A colpo d’occhio la reazione è sbalorditiva perché attraverso la simulazione in 3D realizzata dai ricercatori dell’Ospedale romano è visibile il movimento delle particelle biologiche emesse nell’ambiente e il modo in cui il sistema di aerazione contribuisce alla dispersione delle stesse.

Nel video di simulazione viene mostrato il viaggio nell’aria delle goccioline salivari grandi (droplet) e di quelle microscopiche (aerosol) emesse col respiro.

Lo studio è stato condotto dallo spin-off universitario Ergon Research e la Società Italiana di Medicina Ambientale (SIMA). I risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica Environmental Research, e forniscono informazioni importanti per contenere la diffusione del virus SARS-CoV2 negli ambienti chiusi anche attraverso il trattamento dell’aria. Vediamo nel dettaglio cosa è emerso dallo studio.

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Diffusione Covid-19 aria: simulazione fluidodinamica computazionale per “vedere” il virus

Attraverso la CFD – Computational Fluid Dynamics, in grado di riprodurre le leggi fisiche dei fluidi è stato possibile ricreare gli scenari oggetto di studio da parte degli specialisti del Dipartimento di Diagnostica per Immagini e dalla Direzione Sanitaria del Bambino Gesù, in collaborazione con gli ingegneri di Ergon Research e la Società Italiana di Medicina Ambientale (SIMA) per la supervisione tecnico-scientifica.

È stata ricreata la situazione che vede 6 adulti e 6 bambini, senza adeguata mascherina di protezione, seduti nella sala d’aspetto di un pronto soccorso pediatrico dotata di sistema di aerazione. Virtualmente è stato tracciato il comportamento delle goccioline e dell’aerosol nei 30 secondi successivi al colpo di tosse, con l’obiettivo di valutare quanta aria contaminata avrebbe respirato ogni persona presente.

I tre diversi scenari analizzati sono:

  1. con il sistema di aerazione spento,
  2. con il sistema di aerazione acceso a velocità standard,
  3. con il sistema di aerazione acceso a velocità doppia.

Il dott. Luca Borrospecialista 3D del Bambino Gesù e primo autore dello studio, ha dichiarato: “La nostra simulazione in 3D si basa su parametri fisici reali, come la velocità dell’aria che esce da un colpo di tosse, la temperatura della stanza e la dimensione delle goccioline di saliva. Non è una semplice animazione, grazie a questi parametri e ad algoritmi complessi di fluidodinamica riusciamo ad avere una simulazione dei fenomeni studiati il più possibile vicina alla realtà”.

I parametri fisici che hanno permesso di effettuare una riproduzione fedele alla realtà sono: velocità, accelerazione, quantità, diametro delle droplet, turbolenza, moti connettivi generati dall’aria condizionata.

Lorenzo Mazzei, consulente CFD di Ergon Research ha sottolineato che: “se usati correttamente, questi strumenti possono favorire una maggior comprensione del fenomeno e guidare verso un utilizzo efficace della ventilazione meccanica per migliorare la qualità dell’aria negli ambienti indoor”.

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I risultati dello studio sulla concentrazione Covid-19 nell’aria

I risultati dello studio mostrano che i sistemi di condizionamento dell’aria svolgono un ruolo determinante nel controllo della dispersione di droplet e aerosol prodotti col respiro negli ambienti chiusi.

Con lo studio viene per la prima volta documentato che il raddoppio della portata dell’aria condizionata (calcolata in metri cubi orari) all’interno di un ambiente chiuso riduce la concentrazione delle particelle contaminate del 99,6%.

Dallo studio è emerso che:

“La velocità doppia causa una dispersione aerea di droplet e aerosol più rapida e a distanze più grandi rispetto all’aria condizionata con portata standard oppure spenta: a condizionatore spento le persone più vicine al bambino che tossisce (1,76 metri nella simulazione) respirano l’11% di aria contaminata mentre i più lontani (4 metri) non vengono raggiunti dalla “nube” infetta. Con il sistema a velocità doppia si abbatte la concentrazione di contaminante e le persone più vicine ne respirano lo 0,3%, ma vengono raggiunte rapidamente anche quelle più lontane che in questo caso respirano lo 0,08% di aerosol contaminato, percentuali bassissime e sostanzialmente irrilevanti ai fini del contagio”.

Il prof. Carlo Federico Perno, responsabile di Microbiologia e Diagnostica di Immunologia del Bambino Gesù precisa: “l’infezione da virus SARS-CoV-2 è trasmissibile attraverso il respiro in relazione a tre elementi fondamentali: lo status immunitario della persona, la quantità di patogeno presente nell’aria, misurata in particelle per metro cubo, e l’aereazione dell’ambiente. A parità degli altri elementi, dunque, più alta è la concentrazione di virus, maggiore è la probabilità di contagio”.

Il prof. Alessandro Miani, presidente SIMA ha inoltre evidenziato l’importanza di un corretto sistema di ventilazione negli ambienti: “Il ricambio d’aria negli ambienti anche attraverso l’attivazione di sistemi scientificamente validati di aerazione, purificazione e ventilazione meccanica controllata, si rivela fondamentale nella diluizione del virus e nel suo trasferimento, per quanto possibile, all’esterno, ovverosia nella mitigazione degli inquinanti biologici aerodispersi presenti nelle droplet, riducendo significativamente la concentrazione del patogeno in aria. Questo, unitamente all’utilizzo di mezzi di barriera (mascherine, distanziamento e igiene delle mani), oggi rappresenta il principale strumento per ridurre il rischio di contagio in ambienti confinanti”.

A proposito di impianti di aerazione e strutture sanitarie, avevamo già pubblicato su www.ingegneri.cc l’intervista all’ing. Aldo Celano, membro della Commissione Parametri e della Commissione Impianti elettrici e Speciali dell’Ordine degli Ingegneri di Torino, che approfondiva la tematica mettendo in luce come è cambiata la gestione degli impianti di trattamento aria asserviti ad ambienti sanitari con l’emergenza sanitaria da Covid-19. Leggi l’articolo completo.

I contenuti a cura della redazione di www.ingegneri.cc sono elaborati e visionati da Simona Conte, Giulia Gnola, Daniel Scardina, Gloria Alberti. Gli approfondimenti tecnici si rivolgono ad un pubblico di professionisti che intende restare aggiornato sulle novità di settore.

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