Нашли ошибку на сайте?Сообщите нам:
НОВОСТИ
25.03.24
08.02.24
20.12.23
13.11.23
|
| |
|
Архив выпусков
Выпуск 4 (60), 2020
Использование воздухообмена для снижения вероятности распространения коронавирусной инфекции
Мелькумов В. Н., Кузнецова Г. А., Панин А. В., Панов М. Я.
Мелькумов В. Н., д-р техн. наук, проф. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел: (473) 271-53-21, e-mail: teplosnab_kaf@vgasu.vrn.ru Кузнецова Г. А., канд. техн. наук, доц. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел: (473) 271-53-21, e-mail: ga_kuzn@mail.ru Панин А. В., канд. техн. наук, доц. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел: (473)271-53-21, e-mail: panin@vgasu.vrn.ru Панов М. Я., д-р техн. наук, проф. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел: (473)271-53-21
| | | | | Постановка задачи. Процессы вентиляции оказывают значительное влияние на распространение инфекций, передающихся воздушно-капельным путем. Необходимо использовать воздухообмен для снижения вероятности распространения подобных инфекций.
Результаты. С использованием схемы воздушной передачи инфекционных заболеваний Уэллса-Райли разработана математическая модель распространения коронавирусной инфекции в лечебном учреждении, состоящем из группы сообщающихся помещений, в которых постоянно находятся и перемещаются как здоровые, так и инфицированные люди. Математическая модель позволяет учитывать перемещение людей по помещениям и оседание квантов генерации инфекции больным человеком при циркуляции воздуха. Получено общее решение математической модели, позволяющее рассчитать концентрацию квантов генерации инфекции в помещениях при функционировании лечебного учреждения.
Выводы. Разработанная математическая модель лечебного учреждения позволяет глубже понять возможности распространения коронавирусной инфекции и учесть эти риски при проектировании лечебных учреждений.
| | | | Ключевые слова: вентиляция, лечебные учреждения, коронавирус. |
DOI: 10.36622/VSTU.2020.60.4.006 | | | Библиографический список 1. Мелькумов, В. Н. Моделирование задымленности помещений сложной конфигурации в начальной стадии пожара / В.Н. Мелькумов, С.Н. Кузнецов, В.В. Гулак // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. – 2010. – № 3(19). – С.131-139.
2. Мелькумов, В. Н. Нестационарное поле концентраций природного газа в скважине при его утечке из подземного газопровода / В.Н. Мелькумов, С.Н. Кузнецов, С.П. Павлюков, А.В. Черемисин // Приволжский научный журнал. – 2008. – № 4(8). – С. 98-103.
3. Мелькумов, В. Н. Нестационарные процессы формирования системами вентиляции воздушных потоков в помещениях / В.Н. Мелькумов, С.Н. Кузнецов, К.А. Скляров, А.В. Черемисин // Известия ОрелГТУ. Сер. «Строительство. Транспорт». – 2007. – № 3-15(537). – С. 36-39.
4. Мелькумов, В. Н. О методике расчета концентраций природного газа при наличии утечки из подземного газопровода / В.Н. Мелькумов, С.Н.Кузнецов, И.Г Лачугин., А.А Свиридов. // Вестник ВГТУ, Сер. Энергетика. – 2001. вып. 7.1. – С. 72-75.
5. Полосин, И. И. Моделирование вентиляционных процессов в производственных помещениях с проемами в междуэтажных перекрытиях / И.И. Полосин, А.В. Дерепасов // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. – 2011. – № 2 (22). – С. 43-51.
6. Полосин, И. И. Расчет требуемого воздухообмена в офисном помещении при организации персональной системы вентиляции / И.И. Полосин, Д.В.Лобанов // Приволжский научный журнал. – 2014. – № 1 (29). – С. 56-60.
7. Allen, K. D. Hospital outbreak of multi-resistant Acinetobacter anitratus: an airborne mode of spread. / K.D. Allen, H.T. Green // Journal of Hospital Infection. – 1987. – № 9. – p. 110 – 119.
8. ASHRAE. HVAC Design Manual for Hospitals and Clinics. 2nd ed. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. – 2013.
9. Bartrand, T. A. Doseresponse models for inhalation of Bacillus anthracis spores: interspecies comparisons. / T.A. Bartrand, M.H Weir, C.N. Haas. // Risk Anal. – 2008. – № 28. – p. 1115–1124.
10. Beggs, C. B. A quantitative method for evaluating the germicidal effect of upper room UV fields. / C.B. Beggs, P.A. Sleigh. // Journal of Aerosol Science. – 2002. – № 33. – p. 1681-1699.
11. Chen, Q. Ventilation performance prediction for buildings: a method overview and recent applications / Q. Chen. // Build. Environ. – 2009. – № 44. – p. 848-858.
12. Escombe, A. R. Upper-room ultraviolet light and negative air ionization to prevent tuberculosis transmission. / A. R. Escombe. // PLoS Med. – 2009. – № 6. – p. 1-12.
13. Fennelly, K. P. Coughgenerated aerosols of Mycobacterium tuberculosis: a new method to study infectiousness. / K.P. Fennelly, J.W. Martyny, K.E. Fulton, I.M. Orme, D.M. Cave, L.B. Heifets. // Am J Respir Crit Care Med. – 2004. – № 1. – p. 1-5.
14. Fennelly, K. P. The relative efficacy of respirators and room ventilation in preventing occupational tuberculosis. / K.P. Fennelly, E.A. Nardell // Infect Control Hosp Epidemiol. – 1998. – № 19 (10). – p. 754-759.
15. Jones, R. M. Characterizing the risk of infection from Mycobacterium tuberculosis in commercial passenger aircraft using quantitative microbial risk assessment. / R.M. Jones, Y. Masago, T. A. Bartrand, C. N. Haas, M. Nicas, J. B. Rose. // Risk Anal. – 2009. – № 29. – p. 355–365.
16. Kumari, D. N. P. Ventilation grilles as a potential source of methicillin-resistant Staphylococcus aureus causing an outbreak in an orthopaedic ward at a district general hospital. / D.N.P. Kumari. // Journal of Hospital Infection. – 1998. – № 39. – p. 127-133.
17. Noakes, C. J. Mathematical models for assessing the role of airflow on the risk of airborne infection in hospital wards. / C.J. Noakes, P.A. J R. Sleigh // Soc Interface. – 2009. – № 6. – p. 791-800.
18. Qian, H. Spatial distribution of infection risk of SARS transmission in a hospital ward. / H. Qian, Y.G. Li, P.V. Nielsen, X.H. Huang. // Build. Environ. – 2009. – № 44. – p. 1651-1658.
19. Riley, E. C. Airborne spread of measles in a suburban elementary school. / E.C. Riley, G. Murphy, R.L. Riley. // American Journal of Epidemiology. – 1978. – № 107. – p. 421- 432.
20. Wells, W. F. Airborne Contagion and Air Hygiene: An Ecological Study of Droplet Infections / W.F. Wells. // Harvard University Press. – 1955. – 423 p.
21. Xie, X. How far droplets can move in indoor environments-revisiting the Wells evaporation-falling curve / X. Xie, Y. Li, A.T. Chwang, P.L. Ho, W.H. Seto. // Indoor Air. – 2007. – № 17(3). – p. 211–25.
| | | | | Ссылка для цитирования Мелькумов, В. Н. Использование воздухообмена для снижения вероятности распространения коронавирусной инфекции / В. Н. Мелькумов, Г. А. Кузнецова, А. В. Панин, М. Я. Панов // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2020. - № 4 (60). - С. 59-65. - DOI: 10.36622/VSTU.2020.60.4.006. | | | | | | | | | English version | | | Using Air Exchange to Reduce the Probability of the Spread of the Coronavirus Infection | Melkumov V. N., Kuznetsova G. А., Panin А. V., Panov М. Ya. | | | | | Melkumov V. N., D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473) 271-53-21, e-mail: teplosnab_kaf@vgasu.vrn.ru Kuznetsova G. А., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473) 271-53-21, e-mail: ga_kuzn@mail.ru Panin А. V., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel: (473)271-53-21, e-mail: panin@vgasu.vrn.ru Panov М. Ya., D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473)271-53-21
|
| | | Statement of the problem. Ventilation processes have a significant impact on the spread of airborne infections. It is necessary to use air exchange to reduce the likelihood of spreading such infections.
Results. Using the Wells - Riley model of airborne transmission of infectious diseases, a mathematical model has been developed for the spread of the coronavirus infection in a medical institution consisting of a group of communicating rooms in which both healthy and infected people are constantly located and moved. The mathematical model makes it possible to take into account the movement of people around the premises and the settling of quanta of the generation of infection by a sick person when air moves. The general solution of the mathematical model is obtained, which allows one to calculate the concentration of quanta of generation of infection in the premises during the operation of a medical institution.
Conclusions. The developed mathematical model of a medical institution provides a deeper understanding of the possibilities of the spread of the coronavirus infection and taking these risks into account when designing medical institutions.
| | | | Keywords: ventilation, hospitals, coronavirus. |
DOI: 10.36622/VSTU.2020.60.4.006
References 1. Melkumov V. N. Simulation of the smoke content of rooms of complex configuration at the initial stage of a fire / V.N. Melkumov, S.N. Kuznetsov, V.V. Gulak // Nauchniy Vestnik VGASU. Stroitelstvo i arhitektura - 2010. -№3(19). - P.131-139.
2. Melkumov V. N. Unsteady field of natural gas concentrations in a well when it leaks from an underground gas pipeline / V.N. Melkumov, S.N. Kuznetsov, S.P. Pavlyukov, A.V. Cheremisin // Privolzhsky nauzhni zhurnal. -2008. - №4(8). - P. 98-103.
3. Melkumov V. N. Non-stationary processes of formation by ventilation systems of air flows in rooms / V.N. Melkumov, S.N. Kuznetsov, K.A. Sklyarov, A.V. Cheremisin // Izvestiya OrelGTU. Ser. «Stroitelstvo. Transport». - 2007. - №3-15(537). - P. 36-39.
4. Melkumov V. N. On the methodology for calculating natural gas concentrations in the presence of a leak from an underground gas pipeline / V.N. Melkumov, S.N. Kuznetsov, I.G Lachugin., A.A Sviridov // Vestnik VGTU, Ser. Energetika. - 2001. vip. 7.1. - P. 72-75.
5. Polosin I. I. Simulation of ventilation processes in industrial premises with openings in the interfloor floors / I.I. Polosin, A.V. Derepasov // Nauchniy Vestnik VGASU. Stroitelstvo i arkhitektura.- 2011. -№ 2 (22). - P. 43-51.
6. Polosin I. I. Calculation of the required air exchange in the office space when organizing a personal ventilation system / I.I.Polosin, D.V.Lobanov // Privolzhsky nauzhni zhurnal. -2014. -№ 1 (29). P. 56-60.7. Allen K.D., Green H.T. 1987. Hospital outbreak of multi-resistant Acinetobacter anitratus: an airborne mode of spread. Journal of Hospital Infection, 9, 110 – 119.
7. Allen, K. D. Hospital outbreak of multi-resistant Acinetobacter anitratus: an airborne mode of spread / K.D. Allen, H.T. Green // Journal of Hospital Infection. – 1987. – № 9. – p. 110 – 119.
8. ASHRAE. HVAC Design Manual for Hospitals and Clinics. 2nd ed. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers; 2013.
9. Bartrand, T. A., Weir, M. H. & Haas, C. N. 2008 Doseresponse models for inhalation of Bacillus anthracis spores: interspecies comparisons. Risk Anal. 28, 1115–1124.
10. Beggs C. B., Sleigh P. A. 2002. A quantitative method for evaluating the germicidal effect of upper room UV fields. Journal of Aerosol Science, 33, 1681-1699.
11. Chen Q. Ventilation performance prediction for buildings: a method overview and recent applications. Build. Environ. 44, 848-858.
12. Chen, Q. 2009 Ventilation performance prediction for buildings: a method overview and recent applications. Build. Environ. 44, 848–858.
13. Escombe, A. R. et al. 2009 Upper-room ultraviolet light and negative air ionization to prevent tuberculosis transmission. PLoS Med. 6, e1000043.
14. Fennelly K. P. Coughgenerated aerosols of Mycobacterium tuberculosis: a new method to study infectiousness. Martyny J. W., Fulton K. E., Orme I. M., Cave D. M., Heifets LB. Am J Respir Crit Care Med. 2004 Mar 1;169(5):604-9.
15. Fennelly K. P., Nardell E. A. The relative efficacy of respirators and room ventilation in preventing occupational tuberculosis. Infect Control Hosp Epidemiol. 1998; 19(10):754-759.
16. Jones, R. M., Masago, Y., Bartrand, T. A., Haas, C. N., Nicas, M. & Rose, J. B. 2009 Characterizing the risk of infection from Mycobacterium tuberculosis in commercial passenger aircraft using quantitative microbial risk assessment. Risk Anal. 29, 355–365.
17. Kumari D.N.P. et al. 1998. Ventilation grilles as a potential source of methicillin-resistant Staphylococcus aureus causing an outbreak in an orthopaedic ward at a district general hospital. Journal of Hospital Infection, 39, 127-133.
18. Noakes C.J., Sleigh P.A. Mathematical models for assessing the role of airflow on the risk of airborne infection in hospital wards. J R Soc Interface. 2009; 6 Suppl 6:S791-S800.
19. Qian H., Li Y.G., Nielsen P.V., Huang X.H. 2009 Spatial distribution of infection risk of SARS transmission in a hospital ward. Build. Environ. 44, 1651-1658.
20. Riley E.C., Murphy G., Riley R.L. 1978. Airborne spread of measles in a suburban elementary school. American Journal of Epidemiology, 107, 421- 432.
21. Wells W.F. Airborne Contagion and Air Hygiene: An Ecological Study of Droplet Infections. Harvard University Press; 1955.
22. Xie X., Li Y., Chwang A.T., Ho P.L., Seto W.H. How far droplets can move in indoor environments-revisiting the Wells evaporation-falling curve. Indoor Air.2007 Jun;17(3):211–25.
|
|
|
|
|
