Trocas de ar vigorosas e rápidas podem nem sempre ser uma coisa boa quando se trata de lidar com os níveis de partículas de coronavírus em um edifício com várias salas, de acordo com um novo estudo de modelagem.

O estudo sugere que, em um edifício multiroom, trocas de ar rápidas podem espalhar o vírus rapidamente da sala de origem para outras salas em altas concentrações. Os níveis de partículas aumentam em salas adjacentes em 30 minutos e podem permanecer elevados por até aproximadamente 90 minutos.

As evidências, publicado online na forma final em 15 de abril na revista Construção e Meio Ambiente , vêm de uma equipe de pesquisadores do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos EUA. A equipe inclui especialistas em construção e HVAC, bem como especialistas em partículas de aerossol e materiais virais.

"A maioria dos estudos analisou os níveis de partículas em apenas uma sala, e para um prédio de um cômodo, o aumento da ventilação é sempre útil para reduzir sua concentração, "disse Leonard Pease, autor principal do estudo. "Mas para um prédio com mais de um cômodo, as trocas de ar podem representar um risco nas salas adjacentes ao elevar as concentrações de vírus mais rapidamente do que ocorreria de outra forma.

"Para entender o que está acontecendo, considere como o fumo passivo é distribuído por todo o edifício. Perto da fonte, a troca de ar reduz a fumaça perto da pessoa, mas pode distribuir a fumaça em níveis mais baixos para salas próximas, "Pease acrescentou." O risco não é zero, para qualquer doença respiratória. "

A equipe modelou a propagação de partículas semelhantes ao SARS-CoV-2, o vírus que causa COVID-19, via sistemas de tratamento de ar. Os cientistas modelaram o que acontece depois que uma pessoa tem uma crise de tosse de cinco minutos em uma sala de um pequeno prédio de três cômodos, executando simulações com partículas de cinco mícrons.

Os pesquisadores analisaram os efeitos de três fatores:diferentes níveis de filtração, diferentes taxas de incorporação de ar externo no fornecimento de ar do edifício, e diferentes taxas de ventilação ou trocas de ar por hora. Para salas posteriores, eles encontraram um benefício claro esperado de aumentar o ar externo e melhorar a filtragem, mas o efeito do aumento da taxa de ventilação foi menos óbvio.

O ar externo mais limpo reduz a transmissão

Os cientistas estudaram os efeitos da adição de quantidades variáveis ​​de ar externo ao suprimento de ar do edifício, de nenhum ar externo a 33 por cento do suprimento de ar do edifício por hora. Como esperado, a incorporação de ar externo mais limpo reduziu o risco de transmissão nas salas conectadas. A substituição de um terço do ar de um prédio por hora por ar externo limpo em salas posteriores reduziu o risco de infecção em cerca de 20 por cento em comparação com os níveis mais baixos de ar externo comumente incluídos nos edifícios. A equipe observou que o modelo presumia que o ar externo estava limpo e livre de vírus.

"Mais ar externo é claramente uma coisa boa para o risco de transmissão, contanto que o ar esteja livre de vírus, "disse Pease.

Filtragem forte reduz a transmissão

O segundo fator estudado - forte filtração - também foi muito eficaz na redução da transmissão do coronavírus.

A equipe estudou os efeitos de três níveis de filtração:MERV-8, MERV-11, e MERV-13, onde MERV significa valor mínimo de relatório de eficiência, uma medida comum de filtração. Um número mais alto se traduz em um filtro mais forte.

A filtração diminuiu acentuadamente as chances de infecção nas salas conectadas. Um filtro MERV-8 diminuiu o nível de pico de partículas virais em salas conectadas para apenas 20 por cento do que era sem filtragem. Um filtro MERV-13 derrubou o pico de concentração de partículas virais em uma sala conectada em 93 por cento, para menos de um décimo do que era com um filtro MERV-8. Os pesquisadores observam que os filtros mais fortes se tornaram mais comuns desde o início da pandemia.

Aumentar a ventilação - uma imagem mais complexa

A descoberta mais surpreendente do estudo envolveu ventilação - o efeito do que os pesquisadores chamam de trocas de ar por hora. O que é bom para a sala de origem - reduzir o risco de transmissão dentro da sala em 75 por cento - não é tão bom para salas conectadas. A equipe descobriu que uma rápida taxa de troca de ar, 12 renovações de ar por hora, pode causar um aumento nos níveis de partículas virais em minutos em salas conectadas. Isso aumenta o risco de infecção nesses quartos por alguns minutos para mais de 10 vezes do que era em taxas de troca de ar mais baixas. O maior risco de transmissão em salas conectadas permanece por cerca de 20 minutos.

"Para a sala de origem, claramente mais ventilação é uma coisa boa. Mas esse ar vai para algum lugar, "disse Pease." Talvez mais ventilação nem sempre seja a solução. "

Interpretando os dados

"Há muitos fatores a serem considerados, e o cálculo do risco é diferente para cada caso, "disse Pease." Quantas pessoas estão no prédio e onde estão localizadas? Qual é o tamanho do edifício? Quantos quartos? Não há muitos dados neste ponto sobre como as partículas virais se movem em edifícios com várias salas.

"Esses números são muito específicos para este modelo - este tipo particular de modelo, a quantidade de partículas virais eliminadas por uma pessoa. Cada prédio é diferente, e mais pesquisas precisam ser feitas, "Pease adicionado.

Co-autor Timothy Salsbury, um especialista em controle de edifícios, observa que muitas das compensações podem ser quantificadas e ponderadas dependendo das circunstâncias.

"Uma filtragem mais forte se traduz em custos de energia mais altos, assim como a introdução de mais ar externo do que normalmente seria usado em operações normais. Em muitas circunstâncias, a penalidade de energia para o aumento da potência do ventilador necessária para uma filtragem forte é menor do que a penalidade de energia para aquecimento ou resfriamento de ar externo adicional, "disse Salsbury.

"Existem muitos fatores para equilibrar - nível de filtragem, níveis de ar ao ar livre, troca de ar - para minimizar o risco de transmissão. Os gerentes de edifícios certamente têm um trabalho difícil para eles, " ele adicionou.

Estudos experimentais adicionais em andamento

A equipe já está conduzindo uma série de estudos experimentais na mesma linha do estudo de modelagem. Como o estudo recém-publicado, as análises adicionais examinam os efeitos da filtração, incorporação de ar externo e trocas de ar.

Esses estudos em andamento envolvem partículas reais feitas de muco (não incorporando o vírus SARS-CoV-2 real) e consideram as diferenças entre as partículas expelidas de várias partes do trato respiratório, como a cavidade oral, a laringe, e os pulmões. Os investigadores implantam uma máquina de aerossol que dispersa as partículas semelhantes a vírus da mesma forma que seriam dispersas por uma tosse, bem como tecnologia de rastreamento fluorescente para monitorar onde eles vão. Outros fatores incluem tamanhos de partículas variados, por quanto tempo as partículas virais podem ser infecciosas, e o que acontece quando eles caem e se decompõem.