高人员密度空间个性化通风对空气感染干预特性及人体微环境营造方法研究

The probability of air infection is increased in sedentary crowded places, and a simple comprehensive ventilation mode can no longer meet the needs of protecting indoor health and dealing with the hazards of disease transmission. The development of high efficiency ventilation system with comfort, disease control and health has important research value and application prospect, and the related research needs to be carried out urgently. Personalized ventilation, as an efficient way of ventilation, is possible to deliver fresh air to human respiratory area, and is expected to directly and effectively intervene the transmission of airborne pathogens. Our previous studies have found that the interactions of ventilation and human microenvironment directly affect human exposure risk. On this basis, this subject will conduct both human and manikin experiment, compare tracer particles with tracer gas, and combine numerical simulation analysis. A detailed study on the characteristics of quasi intervention of personalized air microenvironment on exposure of pathogens will be performed. It is aimed to further clarify the effective droplet size intervened by personalized ventilation, to clarify the mechanism of impact of flow interactions of personalized ventilation coupled with general ventilation on human exposure risk, and to obtain optimized the coupling parameters that can simutaneously affect human health, energy saving and thermal comfort with personalized ventilation for optimazition control. This study will provide new thinking of airborne disease control under high-occupancy environment and lay theoretical foundation for the engineering.application of the personalized ventilation system.

人员久坐的密集场合空气感染机率提高，简单的全面通风方式已经不能满足保护室内人员健康和应对疾病传播危害的需求，发展兼具舒适、疾控和健康的高效通风系统具有重要的研究意义，相关研究亟待开展。个性化通风作为一种高效的通风方式，将新风直接输送到人的呼吸区，预期可对空气病原体的传播进行直接、有效的干预。我们前期研究发现通风与人体微环境的交互作用直接影响人的暴露风险。在此基础上本课题将通过真人与假人实验相结合，示踪颗粒与示踪气体相对照的方法，结合数值模拟分析，针对个性化送风对人体微环境内病原体传播的干预特性进行深入研究，进一步明确个性化通风对飞沫传播干预的有效作用粒径，阐明个性化通风与全面通风耦合方式下的人体微环境气流交互作用对暴露风险的影响机制，并优化耦合参数得到兼顾人体健康、节能和舒适的通风控制方法，将为高人员密度室内环境下的空气传播疾病控制提供新思路，为系统工程应用奠定理论基础。

空气传播疾病极易在人群密集的场合流行传播，以提高通风量和高能耗为代价的全面通风在控制空气传播疾病方面的实际应用效果不明确，发展兼具舒适、疾控和健康的高效通风方式具有重要意义。个性化通风作为一种高效的通风方式，将新风直接输送到人的呼吸区，可对空气病原体的传播进行直接、有效的干预。本项目针对高人员密度空间个性化通风对空气感染干预特性及人体微环境营造方法展开了全面研究。研究采用示踪颗粒实验与CFD数值模拟相结合的方法，利用非均匀室内环境下空气传播疾病暴露及感染风险模型对个性化通风的保护效益进行了评价。研究揭示了影响飞沫人体微环境传播的关键影响因素以及个性化通风与人体微环境的交互作用机制，分析了个性化通风对新型冠状病毒肺炎、甲型流感等典型空气传播疾病近距离接触时的风险降低效果，阐明了个性化通风与全面通风（混合通风与置换通风）耦合作用下的人体微环境气流分布特性及飞沫传播规律，并对典型办公、公共交通环境下个性化通风与全面通风耦合空调方式综合性能进行了评价。在项目研究结果基础上提出了以疾控为目标的个性化通风优化设计方法，为个性化通风在高人员密度空间安全健康环境的营造方面的应用奠定了理论基础，提供了有效数据支撑。尤其新冠全球大流行背景下，发展高效、节能的个性化通风方式对保障室内人员健康和安全具有重要意义。依托项目支持共发表标注项目论文9篇，其中SCI/EI检索6篇；申请国家发明专利1项；参加国内、外学术会议交流14人次；培养研究生4名。