Työntekijöiden suojaaminen ilmavälitteisiä taudinaiheuttajia vastaan toimistoympäristössä - Työsuojelurahaston tutkimushanke #210099 (SUOJAILMA)
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
D4 Julkaistu kehittämis- tai tutkimusraportti tai -selvitys
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Date
2023
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
fi
Pages
133
Series
Aalto-yliopiston julkaisusarja TIEDE + TEKNOLOGIA, 3/2023
Abstract
The COVID pandemic showed that airborne transmission is an important route for pathogen spreading among office workers. People carrying pathogens may be completely unaware of it so protection against airborne transmission is important in office environments. Different face masks became familiar for most as a protection method during the recent pandemic but there are also other means to protect people such as air purifiers and partitions acting as flow obstruction. Also, air distribution can be used to reduce contaminant concentrations in the occupied zone. In this Finnish Work Environment Fund project laboratory measurements and computer simulations were used to study the effect of air purifiers, masks, and air distribution onto pathogen exposure when an infected person spreads aerosols in a room either through breathing or coughing. A coughing machine and a breathing thermal manikin were used to spread and receive aerosols, respectively. Airborne pathogens were modelled with paraffin oil -based aerosol and MS2 viruses, and effectiveness of different protection methods was studied. Additionally, ventilation effectiveness and contaminant removal efficiency were investigated with SF6 as a marker gas. Computer simulations were conducted with CFD. The measurement results showed that masks and air purifiers were the best means of protection against pathogens transmitted via breathing whereas flow obstruction with e.g. partitions or the infector wearing a mask or visor was effective against coughing. With mixing ventilation contaminant concentrations were similar throughout the occupied zone but displacement ventilation introduced both temporal and spatial differences. Both the best and the worst local concentrations were achieved with displacement ventilation. CFD simulations showed that in a large open office an infector at the center of the space spreads contaminants efficiently in all directions. When the infector was seated in the corner, the contaminants became attached to walls and moved alongside them outside the occupied zone. As expected, the best situation was when the infector sat near the exhaust. Even with an undersized (purifier airflow equal to space supply airflow) air purifier, the size of high-concentration zones in the open office could be clearly reduced. It can be deduced from the results that there are many effective ways to protect workers against airborne transmission of pathogens in office environments, and the best outcome can be achieved by combining them. Masks can prevent pathogens from entering the space, air purifiers remove pathogens already in the space or entering it, and flow obstruction with e.g. partitions prevents fast-moving pathogens originating from coughs and sneezes from reaching the exposed person. Proper air distribution on the other hand helps transfer the pathogens away from the occupied zone.Koronapandemia osoitti, että ilmavälitteinen altistuminen on toimistotyöntekijöillä merkittävä infektioiden tartuntareitti. Tautia kantavat henkilöt eivät välttämättä edes tiedä olevansa sairaana, joten ilmavälitteisiltä taudinaiheuttajilta suojautuminen on toimistoympäristössä tärkeää. Erityyppiset kasvomaskit tulivat korona-aikana useimmille tutuiksi suojamenetelmänä, mutta suojautumiseen on olemassa myös muita keinoja, kuten erilaisia ilmanpuhdistimia ja virtausesteinä toimivia sermejä. Lisäksi ilmanvaihdon avulla on mahdollista pienentää epäpuhtauspitoisuuksia oleskeluvyöhykkeellä. Tässä Työsuojelurahaston hankkeessa tarkasteltiin laboratoriomittausten ja tietokonemallinnuksen keinoin ilmanpuhdistimien, maskien ja ilmanjaon vaikutuksia taudinaiheuttajille altistumiseen, kun infektoitunut henkilö levittää aerosoleja huoneessa joko hengityksen välityksellä tai yskimällä. Aerosolien levittämisessä ja niiden vastaanotossa käytettiin yskimiskonetta ja hengittävää lämpönukkea. Ilmavälitteisiä taudinaiheuttajia jäljiteltiin parafiiniöljypohjaisella aerosolilla ja MS2-viruksilla, joilla tutkittiin erilaisten suodatus- ja puhdistusratkaisujen tehokkuutta. Lisäksi ilmanvaihdon tehokkuutta ja epäpuhtauksien poistotehokkuutta tutkittiin SF6-kaasulla tehdyillä merkkiainemittauksilla. Tietokonemallinnukset tehtiin CFD-simulointeja käyttäen. Mittaustulokset osoittivat, että hengityksen välityksellä tilaan vapautuvilta epäpuhtauksilta suojasivat parhaiten maskit ja ilmanpuhdistimet, kun taas virtausesteet kuten sermit ja infektoituneen pitämä maski sekä visiiri olivat tehokkaita yskimistä vastaan. Sekoittavalla ilmanjaolla epäpuhtauspitoisuus oli suunnilleen sama kaikkialla oleskeluvyöhykkeellä, kun taas syrjäyttävällä oli merkittävää vaihtelua sekä ajallisesti että paikallisesti. Sekä parhaat että huonoimmat paikalliset tulokset saatiin syrjäyttävällä ilmanjaolla. Tietokonemallinnukset osoittivat, että suurehkossa avotoimistossa tilan keskellä oleva infektoitunut henkilö levittää epäpuhtauksia tehokkaasti eri suuntiin. Infektoituneen ollessa nurkassa epäpuhtaudet päätyivät seinäpintojen läheisyyteen ja kulkeutuivat niitä pitkin oleskeluvyöhykkeen ulkopuolella. Paras tilanne oli infektoituneen sijaitessa lähellä poistopistettä. Alimitoitetullakin (puhdistimen ilmavirta sama kuin tilan tuloilmavirta) ilmanpuhdistimella saavutettiin avotoimistossa korkean epäpuhtauskonsentraation alueita selvästi rajaava vaikutus. Tuloksista voidaan todeta, että ilmavälitteisiltä taudinaiheuttajilta suojautumiseen toimistoympäristössä on useita tehokkaita keinoja, joita yhdistelemällä saadaan paras lopputulos. Maskeilla pystytään estämään taudinaiheuttajia päätymästä tilaan, ilmanpuhdistimilla kyetään poistamaan tilassa jo olevia tai sinne syntyviä epäpuhtauksia, ja virtausesteillä kuten sermeillä pystytään ehkäisemään esim. yskäisyjen ja aivastusten mukana nopeasti eteneviä taudinaiheuttajia päätymästä altistuvan henkilön luo. Oikeaoppisella ilmanjaolla pystytään puolestaan kuljettamaan epäpuhtaudet pois oleskeluvyöhykkeeltä.Description
Keywords
tartuntataudit, ilmavälitteisyys, maskit, ilmanpuhdistimet, sisäilma, infectious diseases, airborne transmission, air purification, masks, indoor air
