后疫情时期空调系统的对策

中国采取了果断有效的措施，疫情得到控制，生活恢复正常，经济运行正常。不过，疫情仍在全球蔓延，防控措施需要常态化。我国后疫情时期空调系统的设计和运行对策已经引发了人们的反思，下面围绕不同的观点和措施展开讨论，有利于未来防疫常态化。

鉴于疫情防控环境控制与非医用民用建筑舒适空调环境控制不同，本文不系统阐述后疫情时期空调系统的应对措施，而是提出围绕对策的目的，以及后疫情时期空调系统的防控目标提出一些关注点，供大家参考。

1. 正确的定位对新型冠状病毒的传播  

这D诊断和T治疗N椭圆形C口冠状病毒P肺炎2020年8月19日发布的（试行第八版）明确指出，新型冠状病毒主要通过呼吸道飞沫和密切接触传播，以及接触被病毒污染的物品。长期暴露在气溶胶浓度较高的相对封闭环境中，也可能导致气溶胶传播。“由于新型冠状病毒可从粪便和尿液中分离出来，应注意防止其污染环境，导致接触传播或气溶胶传播。”这有助于我们正确识别 COVID-19 的传播途径。疫情期间的大量感染病例也证实了这一点。戴口罩、保持社交距离和勤洗手已被公认为防控疫情最有效的措施。

正常情况下，如果病毒具有良好的空气传播和扩散能力，它会在气流的作用下不断扩散，同时被稀释，那么病毒浓度就会不断下降，结果只有少量的细菌可以通过空气传播。另外，悬浮在空气中的细菌所携带的分散颗粒，在高温、潮湿和紫外线的照射下，生命力会迅速减弱，除非生命力很大（或能在空气中长期存活） .到目前为止，还没有发现任何证据表明 COVID-19 具有上述两个特征。只能说COVID-19通过空气传播的几率很小，在有限的范围内，通过空气传染的可能性很小。尽管 7 月 6 日由来自 32 个国家的 239 位学者签署的公开信发表在了临床传染病（牛津大学期刊）。

由于空气中的感染剂量不足以传播，而且飞沫不能长时间漂浮而远距离传播，那么公开信中提到的几起疫情中的超级传播事件令人费解。因此，我们提出了气溶胶云传播的假设。气溶胶云是气液两相流，肉眼看不见。

气溶胶云的状态可以使含有病毒颗粒的飞沫漂浮，随气流飘散。它的传播路线和方向非常明确。

气溶胶云能聚集病毒颗粒，不易扩散和传播，存活时间较长，因此容易在局部聚集大量病毒，长时间远距离保持感染剂量。认为气溶胶云的形成与室内环境封闭、通风不良、人员密度高、湿度大（图1）、飞沫大小等因素有关。气溶胶云假说可以很好地解释这些。超级传播事件。类似的假设也可以在国外文献中找到（图 3），尽管定义和解释不同。温度、湿度和污染等环境因素会破坏病毒表面的蛋白质及其脂质膜，从而影响 COVID-19 病毒的生存能力。目前的理论表明，在较高的湿度（≥80%）下，其稳定性会增强（图1）。

图1 病毒飞沫寿命与粒径和相对湿度的关系。

图2 液滴直径及其传输范围

图 3 打喷嚏、咳嗽、呼气云及其传播距离

2.空气对策-后期调理系统-流行期

由于病原菌的防控方法以及疫情期间室内环境控制要求和措施与舒适型空调不同，所以不能根据逻辑推理和常识来理解病原菌的控制方法。

2.1 重点控制气溶胶云传播

控制 COVID-19 在室内空气中的传播与其说是控制气溶胶云的传播。

结果表明，气溶胶云具有良好的气流跟随性能，传播路径窄，方向清晰。

与空气传播不同，空气传播可以广泛传播，遍及整个空间。气溶胶云随空气飘到易感人群的呼吸器官附近（图4），即使保持安全的社交距离，也可能被吸入并引起感染。气溶胶云传播的不确定性揭示了感染的随机性，这对我们传统的通风或感染防控理论，如安全社交距离、个人防护、暴露时间、感染风险或概率等提出了挑战。

图 4 气溶胶云传输模拟

从控制气溶胶云传播的角度来看，有以下三种方式：

1）避免气溶胶云的产生是最根本的方法，减少其发生（如戴口罩、控制人员密度、通过室内气流快速沉降飞沫）和保持室内良好通风（稀释室内污染、避免室内潮湿）积累）。

2）一旦形成气溶胶云，传播的不确定性和感染的随机性似乎无法控制。事实上，阻止气溶胶云传播最简单的方法是避免室内水平气流，迫使其快速沉降，然后在通风的作用下从下部排（回）风口排出。

3）消除气溶胶传播最简单的方法是通过外力驱散气溶胶云，通风气流会不断扰乱或驱散气溶胶云，只要传染性颗粒分散，浓度下降，就不会可传播的。当然，将室内湿度降低到40%-50%也是一种控制方法，但能耗较大。

2.2 重点防控病原菌

疫情期间防控病原的思路，有点像药品医疗的环境控制。但它与生物清洁技术不同，它是一种在舒适的空调服务区预防冠状病毒的措施。我们首先从制药和医疗控制的概念中吸取教训，解释它与舒适空调的区别。

图1 病原菌防治理念与通风空调理念的差异。

后疫情时期，戴口罩、保持社交距离、洗手三项有效防控措施可能不再执行。但控制人员密度仍需考虑。后疫情时期空调系统的对策是预防冠状病毒。控制方法的差异见表1。除了根据逻辑推理或常识推测空调系统的预防对策外，还应注意哪些问题？有些对策可以集成到舒适的空调系统中，但有些可能只能作为备用方案。这里有些例子：

1）整体控制或关键点控制

从事空调的人习惯于从全局考虑事情，比如控制整个空间的温度、湿度、二氧化碳浓度等参数。从事感染控制的人注重细节和重点，根据传染源的特点切断传染途径。就连送回风的布局细节都值得关注。无数案例表明，细节决定感染控制的成败。细节是怪物。

2) 全室稀释或原位沉降

舒适空调最大的污染物是CO2，房间里到处都是人，每个人都会产生CO2，是一个大面积源。一般场所的室内细菌是由个别患者呼出的，传播距离较短，是点源。因此，控制措施不能像控制CO2一样用新鲜空气稀释整个房间来控制点感染，也不能通过CO2传感器控制新风量。冠状病毒患者呼出的飞沫可以直接感染邻近，不用等被稀释。一旦病原体呼出，应迅速原地安置，防止传播。原地沉降是减少暴露的最有效方法。通过产生多次室内风量稀释控制点感染不仅能耗高，而且效果差。

3) 灭菌或过滤

我们都知道新风不携带病原体，新风过滤的主要目的是除尘。如果房间内确实存在病原体，回风过滤器应该能够防止病原体进入系统。然而，HEPA过滤器的阻力很高，在民用建筑中使用起来困难或不可行。由于室内空间有限，呼出的液滴不能在短时间内蒸发成小粒径的液芯，回风过滤主要是去除大粒径的液滴。我们的控制目标是防止病原体在空间中积聚，因此在选择回风过滤器时应考虑过滤器的杀菌效率和阻力。

GB 51039-2014《综合医院建筑设计规范》第7.1.11条规定：

中央空调系统和风机盘管回风口必须配备初阻力50Pa以下、微生物首次通过率10%以下的过滤设备，一次颗粒物加权通过率不得大于超过 5%。

这也是 ASHRAE 推荐 MERV13 作为回风过滤器的原因。对于气溶胶云，过滤器不仅可以过滤掉空气中的一些颗粒物，还可以驱散气溶胶云，使其无法在系统中存在。

4）预防性集中空调系统或预防性分散空调系统

按照我们的常识，中央空调是为多个房间服务的，一旦细菌出现在一个房间里，其余的就会被污染。疫情初期，集中式空调系统是重点防控对象，而分散式空调系统则不是。

一旦感染者出现在公共场所，其呼出的气体会被吸入空调系统，但必须经过风扇高速运转、多重过滤器、高温加湿处理后，减少送风中的感染剂量处理组分和新鲜空气的混合稀释。即使室内有气溶胶云，中央通风空调系统服务于多个房间，也不太可能引起交叉感染。目前还没有集中空调引起的大规模感染。然而，分散式空调如分流式空调、风机盘管、VRV用于餐厅、酒吧、公共汽车、娱乐场所，它们的气流模式会导致房间内水平气流，推动气溶胶云四处飘荡（图4） ）。

疫情期间，部分使用分散式空调的地方不时发生一些聚集性感染事件，这也是典型的地方气溶胶云传播。

5）气流均匀分布或遏制

空调系统强调温度和湿度参数的均匀分布。从理论上讲，室外新鲜空气不断与室内空气混合稀释，气流分布均匀，因此病毒浓度会不断下降，但从另一个角度分析分布过程的细节，可能有助于病原体传播客观地。因此，气流分布的方向很重要，这就是为什么医疗、制药、电子领域的净化空间强调气流模式，由上送下返回。充分利用气流的围堵作用，使现场污染尽快沉降，防止其飘散扩散，大大减少暴露时间。气流遏制远比均匀分布更重要。集中式空调系统可以很容易地实现上送下返的气流模式，而分散式空调机组很难实现集空气处理和分配为一体的气流模式。

6) 防止供气或防止泄漏

一旦室内空气被污染，空调将被污染的空气输送到室内，就会引发二次空气污染，称为间接污染。

从我们的常识来看，空调系统供应的室内细菌是最可怕的事情。且不说病毒不能在中央空调系统中传播，即使可以传播，只要在送风口或回风口有有效的空气过滤器，病毒就很难输出。从净化工程的角度来看，目前的施工验收系统中，由于过滤器及其安装引起的泄漏污染事件很少。但是，不考虑压差控制而盲目增加新风量，会使区域内的有序梯度压力失控，室内含有污染（病毒）的空气会直接外泄，造成污染（感染）事件频发。这种由室内污染泄漏引起的污染称为直接污染，更可怕的是，无序的气流泄漏使感染位置难以预测。这就是为什么国内外医院建设的标准或规范对重点科室的送风末端不要求高等级过滤器，而是强调区域有序梯度差压控制。

7) 间歇运行或连续运行

由于怕病毒在空调系统中传播，经常需要空调系统间断运行。即空调运行一段时间后关闭，再进行自然通风或机械通风。每天 2-3 次，每次至少 30 分钟。我们都知道大量带入的新鲜空气会破坏室内的舒适环境，但我们不知道的是，空调营造的舒适环境也可以看作是一种防疫措施。疫情的发展表明，无论在低温还是高温下，COVID-19仍然保持着很强的传染性。而病毒活性在室温22-25℃、相对湿度50%-60%时达到最低水平（图5）。

强新鲜空气的直接进入也破坏了不同空间之间的压差平衡，造成漏风的无序运行。

因此，只要空调系统合规，空调系统不仅要连续运行，而且要提前启动，延迟停机。稳定可控的环境是常态化疫情防控的现实需求。

图 5 新型冠状病毒存活率与温湿度

8) 滞后调整或限制预防

空调空间的控制是通过温湿度传感器来实现的，当传感器检测到温湿度偏差后，系统会对其进行调节，这个过程称为滞后调节。

相对而言，温湿度水平很高，室内的围护结构和设备也有热容量，所以改变室内温度1℃需要较大的能量或者不会有很大的波动。

即使舒适型空调的温湿度有正负偏差控制要求，调节时间一般也不是问题。这一特点也是舒适型空调采用可变风量调节的基础。

相对而言，粉尘浓度的水平很小，稍有不注意，颗粒的偏差就会有十几个甚至上百个。

一旦细菌和灰尘的浓度超过标准，就可能出现问题。在检测到细菌和灰尘过多之前，必须将参数设置在限制范围内。

如果到达威慑线，则应进行干预。从我们纠正超标菌尘浓度偏差到设定状态的时间称为动态污染自净。这是控制受控环境的重要参数。但当然，这与加工风险等级的控制要求有关。

9) 开窗通风或室内保温

开窗通风可能是最经济有效的防控方法，但对大空间影响不大。COVID-19 是一种自限性疾病，没有特效药。免疫力是最好的医生，也是最好的治疗方法。无论是冬天还是夏天，都需要保持一个合适的室温。当然，为了带来更多的新鲜空气，它可以不那么准确。可以控制在16℃到28℃之间，只要不影响你的免疫力，在疫情期间提高自身免疫力比什么都重要。在某些时候，保持稳定的室温比开窗通风更重要。

对于气溶胶云而言，多变的气流方向有时可能成为气溶胶云扩散的驱动力。

10) 传输切断或防控措施

后疫情时期空调系统采取对策的目的是什么？在室内处理 COVID-19 患者？还是切断 COVID-19 的传播？

在后疫情时期，空调系统的应对措施是防控措施，如果出现个别病例，可以避免或减少交叉感染的发生。可以采取工程措施防止其定植、繁殖和传播，病毒只能由患者带入，不能从室外空气中引入，也不能像自然环境中随处可见的霉菌和细菌一样。

即使空调系统有很强的预防措施，一旦确诊冠状病毒病例或疑似患者，必须立即关闭现场并关闭空调，及时报告当地卫生防疫机构进行紧急处理，并彻底清洗消毒。

采取过度消耗能源和金钱的防控措施是没有多大用处的。简而言之，后疫情时期空调系统的目标是什么？细菌的控制目标是什么？如果防控新冠病毒仍是目标，戴口罩、保持社交距离、勤洗手是前提。如果包括 COVID-19 患者在内的每个人都可以这样做，这些行动比任何其他强有力的空调系统措施都要好。

如果控制目标是预防和控制一般意义上的细菌交叉感染，那么在编制时已经考虑到GB 51039-2014《综合医院建筑设计规范》，即在公共区域，我们可以采取一般医疗环境中常用的控制措施三项措施，即合理通风、上送风下回风、回风口适当过滤。这些措施在过去几年的实践中证明是经济、低能耗、有效和成熟的。如果条件允许，可以使用恒压差、可变新风量的空调。

3.结论

这篇文章提出，呼吸道飞沫和密切接触是 COVID-19 的主要传播途径。长期暴露在气溶胶浓度高的密闭环境中，有可能被气溶胶感染，疫情中近3000万例感染病例证明了这一点。戴口罩、保持社交距离和勤洗手已被公认为防控疫情最有效的措施。

在有限空间内发生的频繁聚集感染很可能是气溶胶云造成的。

现有的不明超级传播案例可以用气溶胶云传播理论进行合理解释。用CFD模拟气溶胶云的传播并不难，但没有大量流行病学调查的支持是徒劳的。虽然气溶胶云传播的不确定性和随机性对传统的感染防控理论和对策提出了挑战，但控制气溶胶云传播并不难。

后疫情时期的空调系统首先要确定对策的目的和控制目标。应避免从逻辑推理和常识推测对策和控制目标。

后疫情时期的非医用空调系统可以采取一般医用环境控制中常用的三种措施，即合理通风、气流分布和适当的回风过滤。这些措施能耗低、成本低、可行性强。过度的预防和控制措施是不必要的。一言以蔽之，后疫情时期空调系统的应对措施要合规、得当、合理。

申金明、刘彦民发表于暖通空调