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建筑科学

建筑科学与新型冠状病毒

病毒和相对湿度之间的关系是否揭示了在这场大流行期间我们应该如何操作我们的建筑物?

在介绍水分管理期间建筑越好,生意越好上周在威斯康星州戴尔举行的一个会议上,一位建筑商问了这样一个问题:

“鉴于相对湿度最佳区表,每个人都引用了[Sterling等,1986;环境健康观光卷65,PGS。351 - 361;看到主图像],我们应该在我们的家中运行相对湿度(RH),比如50%至70%?“

作者注:上面的图片是来自于AHRI.有关更多关于建筑物的最新湿度研究,我们建议您查看完整的演示这里

谁有资格回答这个问题?

这是一个很好的问题,但我没有资格回答。但我知道有个人至少有资格对我能收集到的信息进行审查和评论:内森约斯特(Nathan Yost)博士,退休的肺部医生和建筑科学家(也是我的六个兄弟之一)。

内森在21世纪初和我一起在建筑科学公司工作,他是美国十几位专业人士中的一位,在室内空气质量、人类健康和建筑科学之间有着权威的交流。我感到非常幸运,因为我是极少数能因为他独特的专业知识而偶尔把他从退休状态中叫出来的人之一。

以下是内森和我就这个话题展开的主要讨论要点:病毒和相对湿度,其中一些重点是造成当前大流行的新型冠状病毒。

内森·约斯特的概述

新型冠状病毒(COVID-19)的传播有两种方式:(1)通过呼吸道飞沫传播;(2)感染者在表面沉积后(即所谓的手对手)从表面转移到人的粘膜(鼻子、眼睛或嘴巴)。

通过正常交谈和呼吸产生的呼吸道飞沫传播需要两个人密切接触,因此有所谓的“六英尺规则”。咳嗽或打喷嚏会把病毒颗粒传播到六英尺以外。好消息是,冠状病毒不会在空气中悬浮很长时间,可能只有几分钟。空气传播病原体的科学是非常复杂的。适用于COVID-19的情况不一定适用于其他病毒甚至其他冠状病毒。

这取决于病毒的类型

并非所有病毒都“偏好”较高的相对湿度(如图1所示的50% - 70%)。Sterling等人说:“较高的相对湿度有利于完全由核酸和蛋白质组成的病毒的生存,而含脂类的病毒则偏好较低的相对湿度。”

Covid 19病毒被包裹在脂质膜中,因此这种特定病毒实际上更喜欢下RH。有趣的是,(幸运的是)(幸运的是)更容易受到肥皂的影响,因为肥皂容易发生脂膜。

操纵RH来管理病毒

似乎并没有太多关于操纵RH来管理病毒的影响的研究。我只能找到两个关于这个话题的研究。以下是第一项研究的主要结论:

预防空气传播疾病:卫生保健设施通风设计方法综述(2011年11月;Aliabadi, Bartlett, Rogak, Green)

4.5.可行性和传染性

4.5.1。病原体对环境条件的反应。研究了温度、相对湿度等环境因素对气溶胶致病菌存活的影响。然而,文献仅限于少数几种疾病,还有大量的气溶胶病原体有待分析。OAF[室外空气过滤](依靠自然通风)和电磁辐射(依靠采光和紫外线消毒)对病原体生存的影响需要更详细的研究。就建筑规范而言,对卫生保健设施功能空间的温度和相对湿度的建议非常保守。未来的研究应该揭示更详细的机制,病原体的生存行为作为温度和相对湿度的函数,以便建筑规范将推荐更具体的环境条件,以降低病原体特定的方式空气感染风险。

我发现的第二个研究也有几个外卖:

“湿度作为流感的非药剂干预”(2018年9月25日;Pierret Reiman, Das)

  • “绝对湿度的强烈循环减少与温带气候的流感爆发有关。”
  • “这表明,人工加湿作为控制温带气候中流感暴发的一种可能策略的未来潜力。”
  • “一种方法是保持相对湿度(RH)在40-60%之间,这是减少病毒、细菌和真菌生长机会的建议最佳范围。我们之前的研究表明,教室湿度为40-60%可能是一种可行的方法,可以提高室内RH水平,如模型分析预测的那样,有可能降低流感病毒的存活和传播。”

内森·约斯特的角度来看

温度或相对湿度是否会影响病毒在空气中悬浮或存活的时间?答案是肯定的,但可能不是很重要。人们经常说,一旦4月份天气变得更暖和更潮湿,病毒就会“消失”。是的,流感感染在春季和夏季会减少,部分原因是这种病毒在潮湿的环境中寿命较短。RH值越高,病毒落在地上的速度越快。但人类的行为也会随着天气变暖而改变——我们花更多的时间在户外,更少的时间与他人亲密接触。

因此,可能没有理由试图改变内部温度或相对于COVID-19的RH。保持RH在35-55%之间可以最大限度地减少许多病原体的生长(COVID-19除外),并防止粘膜干燥。干涩的眼睛和干裂的嘴唇会影响行为(手接触脸),并让一些病毒更容易穿透自然防御。建筑科学对于控制整个建筑的RH非常重要。过多的寒冷、干燥空气的渗透会使RH降低到35%以下。糟糕的建筑设计或施工会造成表面结冰,为真菌或细菌的潜在生长提供水。

人与人之间的传播与地表人与人之间的传播

控制室内相对湿度对人传人的影响较大,而保持社交距离、限制接触和洗手对人传人的影响较大。后者直接针对传播,而前者是相当间接的。我们对后者有很多研究,而对前者的研究很少。

内森·约斯特报道空气净化

为什么不通风,空气过滤或空气净化,如果有任何差异?病毒并不是很长的空气传播,并且病毒不会在建筑物表面上生长。与许多细菌和真菌不同,病毒在活细胞中生长。是的,许多病毒可以在表面上保持“活着”或传染数小时,但它们不会在这些表面上繁殖。我们有很多关于Covid-19,因为它是一种新的或新的病毒。有些报道表明,这种病毒在表面上仍然可能在曲面上保持传染性。但是,建筑材料不提供储层,其中病毒长期长时间变化。

内森·约斯特(Nathan Yost)的最终视角

建筑科学和设计可以在减少COVID-19、流感和许多病毒引起的感染方面发挥重要作用:减少人们接触的表面数量,安装人们经常接触的易于清洁的表面。想想扶手,门把手,电灯开关。我喜欢州际休息站的浴室门上有个“挂钩”,可以让人用前臂去开门。

及时了解Covid-19通过疾病控制中心


-Peter Yost是GBA的技术总监。他也是佛蒙特州伯瑞特波罗市一家咨询公司的创始人Building-Wright.他经常为新住宅和改造项目的设计和施工提供咨询。二十多年来,他一直从事高性能住宅的建造、研究、教学、写作和咨询工作,并被公认为NAHB年度教育家。你有建筑科学谜题吗?在这里联系皮特

内森·约斯特是一名退休的肺部医生和建筑科学家,也是彼得的兄弟。

插图由作者提供。

12评论

  1. 克里斯汀和皮特||#1

    一个非常及时的帖子。谢谢你!

  2. Doug Mcevers.||#2

    受控室内环境一直是高效住房的目标。现在可能会得到更多的考虑因素。当我在1993年搬家时,我自己的房子有一个霍尼韦尔电子空气净化器。我拔出了核心并用20“x 25”x 5“割草机13空气过滤器更换。很久以前,空中滤波器公司尺寸过滤器替换完全2电子核心。原始所有者(1978年建于1978年)具有良好的室内空气质量感。

  3. 泰勒Keniston||#3

    是的,非常有趣的帖子。

    有一点困惑:
    >“调节室内环境相对湿度对人地传播影响更大……”

    上面的讨论不是主要是关于RH对病毒空气传播方面的影响吗?我错过了RH如何影响地面对人类转移的联系?

    另外,一些社交媒体上的帖子流传着关于oaf的讨论,但不是这里使用的“室外空气过滤”,而是“露天因素”。
    一开始我认为这是垃圾科学,认为这显然只是一种稀释污染物的通风方式。但似乎有一些人对它很感兴趣,有人认为它不仅仅是被稀释了(尽管没有确凿的证据)。有点奇怪,我还没仔细研究过。

    1. GBA编辑器
      彼得·约斯特||#4

      好赶上泰勒!内森和我都不熟悉这个缩写/术语。在我引用的参考文献中,我犯了一个错误,假设OAF代表室外空气过滤,而实际上露天因素是一个非常不同的现象。

      以下是这篇期刊文章的摘要

      (“臭氧和露天因素对气溶胶化黄微球菌的影响”-《食品保护杂志》,2020年2月21日)

      关于OAF的影响:

      “OAF可能是一种有效的抗菌剂,可以减少空气中的微生物负荷。由于该技术使用环境中自然存在的反应化合物,对健康的风险可能比臭氧或其他气体处理相关的风险要低。然而,这一假设还需要进一步的研究。”

  4. 伊桑福利||#5

    我最近读了ASHRAE杰出讲师Stephanie Taylor医学博士的一些信息。她担任医院建设方面的顾问。泰勒博士最近在领英上发布了以下内容:

    “十年前,我们了解到作为冠状病毒替代品研究的病毒,SARS和武汉的家族,当环境相对湿度(RH)为40-60%时,在表面上灭活。相反,当RH低于40%或高于60%时,病毒仍然具有毒性和传染性。
    保持这个范围内的室内湿度,恰好也是对人类健康最好的范围,从而有机会灭活空气和表面上的病毒,这是大自然母亲给我们的礼物。有了优秀的室内加湿系统、建筑专业人员的技能、微生物学家的科学智慧和医学的进步,我们是时候共同创造真正支持我们健康的室内环境了。”

    如果你读过她的许多帖子,你会发现她非常强调室内湿度,以降低感染率。考虑到她在这个领域的资历和明显的经验,你可能希望与她联系以进一步了解。她的一个帖子“https://www.linkedin.com/pulse/ashrae-position-document-very-confusing-stephanie-h/”引用了120多项与室内条件和传染病传播有关的研究。可以通过。联系泰勒医生(电子邮件保护)(她在最近的一篇文章中分享了这封邮件,所以我并不觉得在网上分享不好。)

    此外,我还找到了一些研究论文供你阅读:

    https://www.condair.com/yalestudy
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2863430/
    https://journals.plos.org/plospathogens/article/file?id=10.1371/journal.ppat.0030151&type=printable

    1. GBA编辑器
      彼得·约斯特||#6

      谢谢Yupster !

      我很肯定,内森·约斯特在这篇博客的内容中,对试图管理医院相对湿度与其他建筑的实用性和影响做出了区分,前者是有意义的,但后者可能就没有意义了。

      我会和他一起为此讨论这一点,因为当我采访他时,他很可能表达了这一点,但不是我在他的报帖中包含的东西。

  5. 泰勒Keniston||# 7

    而不是卫生纸,我们将开始看到避寒器脱离货架!啊啊

  6. cxweiland||#8

    不幸的是,我住的房子性能很差,用的是木炉子。结果我就过敏了。在这次大流行之前,我认为过敏是一个可以接受的权衡,直到我们有财政资源来改善我们的家。现在,我担心我属于“危险”类别,仅仅因为我家里的室内空气质量糟糕,损害了我的免疫系统和呼吸功能。因此,除非我错过了什么,否则我认为拥有一个高效的家庭对健康有实质性的好处。在其他条件相同的情况下,居住者比我们这些住在性能低下的家庭的人更健康。因此,当惠普的房主感染病毒时,他们毫发无损的几率(我认为)要高得多。我说的对吗?非常感谢您的关照。

    1. GBA编辑器
      马丁Holladay||#9

      李从先Weiland,
      我们任何人都可以推测,但我不认为有数据可以证明你的假设。现有的有限数据几乎完全集中在有一个或多个哮喘患者的家庭。有关更多信息,请参见"住房和人类健康"

  7. Eric Habegger||#10

    我读了这篇有趣的文章,它激发了一些基本原理的思考。虽然我不是医学专业人士,但我同意作者的观点,即充足的湿度有助于鼻窦过滤微生物和病毒的自然功能。本文着眼于宏观的湿度环境,即家中的湿度。但鉴于目前对Covid-19的担忧,考虑如何改善“当地”环境,即鼻窦本身似乎是明智的。毕竟,在Covid-19袭来的情况下,我们真的无法及时影响家庭RH来帮助保护自己。

    虽然作者限制了自己的科学,因为这就是论坛的意义,也许它是不可能提供更现实的解决方案,可以及时完成以满足这场危机。更换整个房子的更多地方解决方案是购买雾化器。雾化器通常只是一个非常小的泵,带有面罩,它雾化了盐水溶液或药物。该药通常与处方吸入器中的内容类似的东西。雾化器比吸入器更好,因为你也可以用它只用盐水(用盐在溶液中与溶液中的盐在溶液中的水)使用它。这可以在本地创造窦胸部需要的条件。一个仍然必须为盐水溶液进行处方,因为自来水或蒸馏水不起作用。

    喷雾器是预防冠状病毒的金矿,是预防冠状病毒和一般鼻窦问题的廉价保险。我看到的证据似乎表明,大多数人在Covid-19症状出现后等待太长时间才采取主动。出现第一个症状两周后,如果症状还没有自行消除,可能就太晚了。换句话说,你要么会好起来,要么会得肺炎。保持肺部清洁是一项严格的工作,而喷雾器就是为这一工作而设计的。它还有助于在最需要的时候将消炎药送到肺部深处。

    再说一遍,我不是医生。在接受建议之前,你应该咨询你的医生。但最好在症状出现后的前两周采取主动。我知道这是严重离题的话题,但我认为我们都知道家庭RH问题的紧迫性来自于现在。现在没时间解决这个问题。这是一段有趣的视频,来自美国最早感染Covid-19的人之一。注意他在视频6:55说的话:

    https://www.youtube.com/watch?v=cFmsFHKl9g8

    编辑:错误的链接。新连接正确

    1. Eric Habegger||#11

      https://www.youtube.com/watch?v=4J0d59dd-qM

      下面是一段来自外科医生的视频,解释了肺炎并发症是如何导致covid -19患者死亡的。它清楚地解释了导致死亡的科学机制。他从不留情。不要生气。他只是在说实话。

      帮你自己一个忙,看好了。如果你真的开始出现冠状病毒症状,除了与他人保持身体距离之外,帮助医疗行业的最好方法是积极主动地保护自己的健康。最好的办法就是在你需要之前买一个喷雾器。你可以使用等渗或高渗盐水溶液来清除肺部的痰。高渗盐水是囊性纤维化患者用来清理肺部的。它也同样可以很好地用于covid -19最严重的症状。这将帮助你避免患上最终导致死亡的肺炎。你也可以使用医生处方的药物,帮助你的肺应对冲击。

      我预计,随着人们了解喷雾器在这场大流行中的作用,喷雾器可能会开始供应不足。不要等待。o(1)。如果你知道了这些信息却没有采取行动,那就别指望自己还能活下来。全国许多地区的医疗系统将很快不堪重负,及早采取主动行动可能是你唯一的求助途径。

  8. PBP1.||#12

    很棒的文章和评论。

    良好的文章是:Bourouiba等人,暴力到期事件:咳嗽和打喷嚏,流体力学(2014),Vol。745,pp。537-563(MIT&PMMH - Espci,法国)。

    体/肺中的%RH可以估计为100%。在低%RH环境中,您基本上有喷雾器(如我们在P&G用于制作动力洗涤剂)。在低%RH环境中,在几秒钟内,传质在几秒钟内快速发生,以降低液滴的尺寸和质量,从而增加液滴浮力。随着浮力,旅行距离和高乐园时间增加。此外,当吸入时,较小的液滴可能深入进入呼吸道进入呼吸道中,其中较低呼吸道似乎是SARS-COV-2感染的主要靶标。

    《新日本医学杂志》最近刊登的一篇文章中写道:“我们发现,当一个人说‘保持健康’时,会产生20 ~ 500 μm大小的许多飞沫。”

    Bourouiba等人说:“环境条件也会影响云的浮力,从而影响其悬浮水滴的污染范围。从夏季到冬季改变室内条件的浮力可以导致相对大的液滴(直径d > 50µm)的米级沉积范围到最小的液滴和液滴核(直径d < 10µm)的几十米级沉积范围的变化。我们还注意到,液滴蒸发可以增强云的浮力,增加其垂直动量,从而增加云到达天花板并污染通风系统的几率。”

    来自《环境国际2020》:“SARS-CoV-2的空气传播:世界应该面对现实”。作者提出了这样的问题:“因此,通风系统是导致病毒在船舱之间传播的原因之一吗?”

    孤立的区域可能是首选(例如,分区的分割系统)。空气净化(如臭氧、UV-C、汽化过氧化氢等)可能是有益的(系统范围内和/或局部)。而且,由于空气传播似乎是主要机制,较高的湿度可能有助于减少喷雾干燥机的影响。

    各种各样的研究已经在医院病房(和游轮客舱)的几乎所有地方发现了病毒RNA。找到RNA并不一定意味着找到存活的病毒(大约大小。0.125微米)。可能是人们从被破坏的病毒中释放出RNA,这种RNA非常小,可以传播很远。在犯罪取证中,“触摸DNA”可以在数年后被检测到。研究需要仔细观察到底是什么被检测到(例如,单纯的RNA和被证明是活病毒的RNA)。

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