كورونا والمدارس.. مقترحات علمية لمنع الهباء الجوي

مع انطلاق العام الدراسي الجديد، قدمت دراسة أمريكية اقتراحات للحفاظ على هواء الفصول منعشًا لتقليل فرص الإصابة بفيروس كورونا.

وينتقل فيروس كورونا المستجد، المسبب لمرض "كوفيد -19" إلى حد كبير بطريقة محمولة جواً عبر الهباء الجوي، الذي يزفره الناس، ويمكن أن يظل في الهواء لفترات طويلة من الزمن إذا كانت الغرفة غير جيدة التهوية، وبالتالي، يمكن أن تحتوي العديد من الأماكن المغلقة ذات تدفق الهواء المحدود، بما في ذلك الفصول الدراسية، على تركيز أعلى نسبيًا من الهباء الجوي، بما في ذلك تلك التي يزفرها الأفراد المصابون.

ويمكن أن تساعد أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والنوافذ المفتوحة في خلق ظروف "مختلطة جيدًا"، ولكن في بعض السيناريوهات، قد تكون هناك حاجة إلى طرق تهوية إضافية لتقليل الهباء الجوي الحامل للفيروس.

ولإجراء الدراسة، التي نشرت في العدد الأخير من دورية "البناء والبيئة"، استخدم الباحثون ديناميكيات السوائل الحسابية، وهي محاكاة متطورة لتدفق الهواء، لفحص 14 سيناريو مختلفًا لتهوية الفصل الدراسي، تسعة منها تتضمن أنظمةالتدفئة والتهوية وتكييف الهواء الجيد، وخمسة تتضمن نوافذ مفتوحة، وقارن فريق البحث أيضًا نماذجهم بالنتائج التجريبية السابقة.

ويتضمن أحد السيناريوهات المثالية، دخول الهواء النقي إلى حجرة الدراسة بالقرب من مستوى الأرض والتحرك بشكل ثابت إلى أعلى، حتى يخرج من الغرفة عبر فتحات السقف، و تساعد هذه العملية في ارتفاع الهواء الساخن، ليولد دفء أجسام الطلاب بشكل طبيعي "أعمدة حرارية" متصاعدة ، تحمل الهواء نحو فتحات السقف ، بمعدل حوالي 0.15 متر في الثانية.

وبالنظر إلى تهوية السقف، فإن الهدف هو إنشاء حركة هواء رأسية صاعدة لتدوير الهواء خارج الغرفة ، مع الحد من حركة الهواء الأفقية، والتي تنشر الهباء الجوي بين الطلاب الجالسين.

وهذا هو السبب في أن ارتداء الأقنعة في الداخل أمر منطقي، حيث تحد الأقنعة من السرعة الأفقية للهباء الجوي، مما يحافظ على تلك الجسيمات بالقرب من أعمدة الحرارة حتى يرتفع الهباء الجوي عموديًا، كما لاحظ الباحثون في عمليات المحاكاة.

ويخلق الزفير الطبيعي سرعات للهباء الجوي تبلغ مترًا واحدًا في الثانية ، والسعال يخلق سرعات أعلى، لكن الأقنعة تحافظ على هذه السرعة منخفضة.

ويقول ليون جليكسمان الباحث الرئيسي بالدراسة في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "إذا كنت ترتدي أقنعة مناسبة ، فإنك تكبح سرعة عادم التنفس إلى النقطة التي يتم فيها نقل الهواء إلى الخارج، وإذا كان قناعًا غير ملائم أو لا يوجد قناع على الإطلاق ، فإن الهواء يخرج بسرعة أفقية عالية بما يكفي بحيث لا يتم التقاطه بواسطة هذه الأعمدة المرتفعة ، ويرتفع بمعدلات أقل بكثير".

لكن رغم ذلك ، وجد الباحثون أن المضاعفات يمكن أن تظهر، ففي مجموعة المحاكاة التي قاموا بها والتي ركزت على النوافذ المغلقة واستخدام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، ظهرت مشاكل تدفق الهواء في فصل الشتاء، مع وجود نوافذ باردة على الجانب.

وفي هذه الحالة، وجدوا أن الهواء البارد بالقرب من النوافذ يعطل التدفق التصاعدي العام لهواء الفصل، على الرغم من أعمدة الحرارة التي يرفعها الأشخاص.

ويقول جليكسمان: "بسبب الهواء البارد من النافذة، يتحرك بعض الهواء إلى الأسفل، فما وجدناه في عمليات المحاكاة أن عمود الحرارة للشخص المرتدي للقناع سيرتفع نحو السقف، ولكن إذا كان الشخص قريبًا من النافذة، فإن الهباء الجوي يرتفع إلى السقف وفي بعض الحالات يتم التقاطه من خلال هذا التدفق الهابط، ونزلنا إلى مستوى التنفس في الغرفة، ووجدنا أنه كلما كانت النافذة أكثر برودة، كانت المشكلة أكبر".

وفي هذا السيناريو، من المرجح بشكل خاص أن يقوم شخص مصاب بفيروس (كوفيد-19) جالسًا بالقرب من النافذة بنشر الهباء الجوي حوله، ولكن توجد حلول لهذه المشكلة، منها وضع السخانات بالقرب من النوافذ الباردة، مما يحد من تأثيرها على تدفق الهواء في الفصل الدراسي.

وفي المجموعة الأخرى من المحاكاة، التي تنطوي على نوافذ مفتوحة، ظهرت مشاكل إضافية، ففي حين أن النوافذ المفتوحة جيدة لتدفق الهواء النقي بشكل عام، إلا أن الباحثين حددوا سيناريو إشكاليًا واحدًا، وهو أن حركة الهواء الأفقية من النوافذ المفتوحة المحاذية لصفوف المقاعد تخلق انتشارًا كبيرًا للهباء الجوي.

يقترح الباحثون حلًا بسيطًا لهذه المشكلة، وهو تركيب حواجز النوافذ، والتجهيزات التي يمكن ضبطها لتحويل الهواء إلى أسفل، ومن خلال القيام بذلك، سيدخل الهواء النقي البارد من الخارج إلى حجرة الدراسة بالقرب من أقدام شاغليها، ويساعد في إنشاء نمط دوران إجمالي أفضل.

والميزة هي أنك تجلب الهواء النقي للداخل من الخارج إلى الأرض، وبعد ذلك باستخدام الحواجز لديك شيء يبدأ في الظهور مثل تهوية الإزاحة، حيث مرة أخرى الهواء الدافئ من الأفراد يجذب الهواء لأعلى، ليتحرك نحو السقف.

يقول جليكسمان: "كان تركيز الهباء الجوي أقل بكثير في تلك الحالات مما لو سمحت للهواء بالدخول أفقيًا بشكل مباشر."

aXA6IDMuMTQ0LjgyLjEyOCA=

جزيرة ام اند امز