Utjecaj ventilacije na širenje aerosola u zatvorenom prostoru

U sklopu projekta RCK Ruđer Bošković provest će se istraživanje vezano za širenje aerosola u zatvorenom prostoru. Istraživanje je povezano s iznimno aktualnom temom, a to je pandemija koronavirusa koja je nanijela golemu štetu u mnogim aspektima naših života. Uz kontaktni prijenos (definiran transportom čestica koje prenose virus od zaražene osobe na zdravu osobu izravno ili neizravno) i kapljični (taloženje kapljica na mukozalne površine našeg tijela; oči, nos i usta) postoji i način širenja virusa koji uključuje aerosol. Aerosol, za razliku od većih kapljica koje su pod utjecajem gravitacije, lebdi i nošen je strujanjem zraka zbog čega se ventilacija smatra učinkovitom mjerom protiv ovog načina širenja zaraze.

Istraživanje će uključivati eksperimentalni i numerički dio, a provest će se u suradnji Fakulteta strojarstva i brodogradnje i Tehničke škole Ruđer Bošković. Eksperimentalni će se dio provesti u zgradi RCK Ruđer Bošković u testnoj ventilacijskoj prostoriji. Eksperimenti će uključivati usporedbu učinkovitosti različitih sustava ventilacije koji uključuju potisnu ventilaciju iz poda, potisnu ventilaciju sa zidova, miješajuću ventilaciju i prirodnu ventilaciju. Različiti ventilacijski sustavi imaju drugačiji utjecaj na širenje aerosola, a upravo će ovo istraživanje odgovoriti na pitanje koji su sustavi optimalni za pojedine slučajeve. Eksperimenti će se provesti koristeći metodu mjernog plina. Mjerni će plin simulirati kretanje aerosola u prostoru te će se mjeriti njegove koncentracije pomoću kojih će se procijeniti rizik od zaraze.

Numerički dio istraživanja uključit će provođenje opsežnih CFD analiza koristeći računalne softvere kao što je ANSYS Fluent. Pomoću numeričkih analiza moći će se mijenjati parametre kao što je oblik prostora, raspored ljudi, lokacija ulaza i izlaza zraka iz prostora.

Istraživanjem će se definirani i kvantificirani ključni ventilacijski parametri koji utječu na širenje zaraze aerosolom koji će biti temeljeni na numeričkim simulacijama i eksperimentalnim mjerenjima, što će rezultirati visokom pouzdanošću.

Eksperimentalna će se mjerenja također koristiti i za validaciju numeričkih modela. Jedan od najvažnijih parametara koji utječu na strujanje zraka u zatvorenom prostoru, a samim time i na kretanje aerosola je uzgon zraka u neposrednoj blizini čovjeka nastao zagrijavanjem zbog toplinskog toka kojeg ljudi generiraju. Primjer numeričke simulacije navedenog procesa može se vidjeti na sljedećim slikama.


Uzgon zraka u neposrednoj blizini čovjeka	Korištena računalna mreža za numeričku analizu

Konture temperature za slučaj uzgona zraka oko čovjeka	Konture brzine za slučaj uzgona zraka oko čovjeka

Istraživanje se provodi u suradnji s uglednim američkim institucijama:

Massachusetts Institute of Technology	Massachusetts General Hospital