机械通风房间人与人之间飞沫气溶胶传播特性研究

基于不可压湍流力学和气溶胶力学理论，研究室内机械通风环境中飞沫气溶胶颗粒在人与人之间的传播特性；给出室内人员呼出飞沫气溶胶散发参数的简化定量化方法，建立人员飞沫气溶胶散发数据库作为机械通风环境人与人之间飞沫气溶胶传播模型的输入参数；建立室内机械通风环境中人与人之间的飞沫气溶胶传播模型并进行实验数据验证；建立评价通风控制飞沫气溶胶传播效果的评价体系；并利用该模型对实际工程中的各种通风形式进行系统化评价和分析。预期该研究成果将为工程师设计和营造安全的避免交叉感染的室内通风环境提供基础数据支撑，为特殊环境如医院层流病房的管理者和使用者进行合理的室内操作提供指导。

在国家自然基金的支持下，课题组针对机械通风房间内颗粒/飞沫的交叉传播特性进行了为期四年的深入研究，如期完成了预定研究内容，取得了以下主要结论和重要发现：.（1）建立了机械通风房间内气流模拟和颗粒物模拟的模拟模型，并用实验数据对模型进行了验证。模拟结果与实测结果吻合很好，找到了可靠的模拟室内空气湍流流动的湍流模型和颗粒物模拟模型，为后面的研究的可靠性奠定了坚实的基础。.（2）以垂直层流病房为例，研究了机械通风房间内人员处于站姿、坐姿和躺姿时送风速度对房间内人员呼吸和人体表面产生颗粒传播扩散的影响。结果表明，垂直层流通风房间内送风速度越大，颗粒物的传播扩散范围越小。要控制垂直层流通风环境下人员呼吸和人体产生的颗粒物的扩散范围，当人体处于站姿和坐姿势，送风速度应不低于0.25m/s；当人体处于躺姿时，送风速度应不低于0.2m/s。.（3）以垂直层流病房为例，对机械通风房间内两个人颗粒/飞沫交叉传播特性进行了研究。结果表明，两个人之间的距离和房间的送风量都会对两个人之间的交叉传播特性有影响。两人之间的距离越大，房间的送风量越大，两人之间越不容易引起颗粒/飞沫交叉传播。为了避免两个人之间的颗粒物交叉传播，送风速度应不低于0.25m/s，两人之间应尽量保持不小于0.8m的距离。.（4）对咳嗽产生的飞沫在房间内的交叉传播特性进行了研究。结果表明，飞沫的初始粒径和两个人之间的距离都会影响到房间内咳嗽产生的飞沫的交叉传播特性。颗粒的初始粒径越大越不容易引起人与人之间飞沫交叉传播。初始粒径较小的飞沫的运动特性与气态污染物的运动特性相似。.（5）通过对Wells-Riley公式进行改进，提出了一个可以预测通风房间内只有一个传染源时，该传染源对房间其他人的感染风险。并用该模型对垂直层流病房内医护人员对病人的感染风险进行了评估。.该研究可以为环境控制工程师提供控制依据来尽可能避免机械通风房间内人与人之间的飞沫/颗粒交叉传播，避免传染病的交叉传染。