科学吹牛系列Ⅱ:办公室部署 CR BOX 和桌面空气净化器对气溶胶效果几何
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- 发布人:佚名
- 所属城市:重庆
信息描述
诸位白天好~
明天转发颠勺者·马格纳斯老师专著《科学吹牛》系列的第二弹,
照惯例,格式有微调。
上一集详见:
《科学吹牛系列Ⅱ:办公室布署CRBOX和桌面空气净化器对气溶胶疗效几何》
早已阴历八月了,社畜们返岗一个月后学院牲们也开学了,
想必诸位钉子户早已在办公室、实验室、宿舍等区域安排上了空气净化器或CRBOX。
在科学吹牛系列的第一篇文章中,我们介绍了评估感染机率的Wells-Riley多项式,
在Wells-Riley最精典的方式中,包含了好多假定,
其中最重要的一条是假设飞沫核均匀散播在整个空间的空气中,空气在卧室中充分混和,卧室各处含量相等,即卧室内任何一处被感染的机率相等。
然而,很其实彩钢房效果图,无论是办公室还是寝室,环境都不可能是完全均匀的,
本着“第一责任人”的精神,我们最关心的似乎还是怎样在自己眼前的这一亩三分地苟住。
这么,在办公桌对面放个CRBOX究竟好不管用呢,对付气溶胶疗效怎样呢?
笔者作为一个给煤窑彩钢房修空调的,稍稍晓得一点CFD(估算流体热学),本着科学吹牛的精神,我们就来算一算这个问题。
注意:本文不是一项研究,不是一篇严谨的科普文章!
估算中进行了一些科学和不科学的、合理和不合理的简化、假设!
所有内容只作娱乐和吹牛打屁之用!
0.关于估算的一些说明(都是屁话可以不看)
之前一篇综述中提及,相比于气溶胶,飞沫能携带更多的呼吸道液体,但气溶胶包含更多的病毒。
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之后Nature的一篇文章强调:SARS-CoV-2气溶胶主要集中在0.25-1.0μm以及>2.5μm两个区间。同时还发觉,在方舱诊所的隔离病区内0.25-0.5μm携带的病毒RNA最多。
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对于病毒颗粒的模拟最常见的做法是把它作为多相流,用Euler-Lagrange法进行模拟。
然而由于笔者太菜,没做过多相流模拟,所以果断舍弃。
另一种常见的方式是作为三相流处理,使用甩尾-通量模型,
然而笔者太菜,不会写UDS,所以也只能舍弃(菜是原罪啊)!
好在,有文章强调,在室外环境的研究中,对于粒径大于3-5μm的颗粒可以用示踪二氧化碳取代。
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日本Sandia国家实验室的一篇文章中用水蒸汽作为示踪二氧化碳,
通过CFD方式研究了一起空气传播案例(通常用一氧化二氮或则气体作为示踪二氧化碳,用水蒸汽的仅此一篇,但是文章发表的刊物挺烂的,所以笔者对合理智持保留心态,但作者CliffordHo有300+文章、6000+引用,还是SolarEnergy的编辑,所以我选择相信他)。
本估算的部份设置参考CliffordHo的文章。同时,本估算还做了一些合理和不合理的简化,你们图一乐就好。
1.净化器/CRBOX对抗气溶胶的疗效
本着“第一责任人”的原则,笔者选定了自己的工位作为估算情境,具体环境见图:
作为一个1979年建的老楼,笔者工位可以用“一坨粑粑”形容,
70平米的面积36个条纹间,阳台可以忽视不计,
极差的通风和采光,天天被气体憋得头痛,
妥妥的高危场景。
在笔者的座位右侧放一个CRBOX,
规格和性能参数参照@全世界漂大鳄的成品,
规格30见方,风量650。
首先假定坐我左手边的小师弟阳了,且全楼层只有她一个小阳人。
下边我们结合流线图瞧瞧开启CRBOX前后的情况,其中黑色代表笔者吸入的空气的,蓝色代表小阳人呼出的空气,红色代表CRBOX送出的洁净空气。
↑所以我们可以看见,没有CRBOX时流线存在好多交集,此时我们吸入的气溶胶相当于小阳人呼出的1.7%,妥妥的高危场景。
开启CRBOX以后,我们可以看见,小阳人呼出的二氧化碳一部份被吸入CRBOX直接吸附掉了,另一部份在伯努利原理的作用下被CRBOX的高速气流吸引,立即被大量洁净空气稀释上千倍。此时我们吸入的空气中的气溶胶降低了92.17%。
CRBOX对付一个小阳人疗效还是很明显的,
这么我们提升难度,假定笔者前、后、右边的人都阳了,三阳开泰了属于是。
在没有CRBOX的情况下,此时吸入的气溶胶量是一个小阳人时的3.75倍。
开启CRBOX以后,吸入的气溶胶降低了91.17%彩钢房效果图,此时吸入的气溶胶是一个小阳人不开CRBOX时的1/3。
我们直接提升到地狱难度,假定办公室其他35个人全阳了,不用说,不开CRBOX每一口都是渐渐的益生菌19。
开启CRBOX以后,吸入的气溶胶降低了92.97%,基本上相当于三个小阳人不开CRBOX的水平,此时就早已完全超纲了。
可见,对于非极端的情况,CRBOX疗效还是很明显的。
2.净化器/CRBOX会不会把远处的气溶胶吸过来
有老铁可能会害怕:风机形成的负压会不会把远处的气溶胶吸过来?
笔者又做了一组估算,假定办公室距离笔者最远的老铁阳了,此时情况怎样呢。
结果发觉,CRBOX形成的高速气流真的会把远处的气溶胶吸过来,
而且不用害怕,由于气溶胶飞过来以后立即被卷吸到高速气流中,被成千上万倍地稀释掉了。
开启CRBOX后吸入的气溶胶降低了19.65%。由于距离太远,即便不开CRBOX也飘不过来多少,所以疗效没这么明显。
3.桌面/车载净化器疗效怎么
老铁们可能也会好奇,假如我办公桌上摆个桌面/车载净化器疗效怎样样?
笔者翻了翻某东,桌面净化器的尺寸主要有两种,
某尼韦尔和某拓浦都有CADR200左右的产品,而且容积比较大,
半径20cm以上高度30cm以上,笔者的条纹间小得可怜,暂时没有算这些。
更小的就直接增加到CADR40以下了,主要是一些车载净化器。
某大的车载净化器CADR30并且出风口太小了,
最大风量下风速高达7m/s以上,对着脸吹怕是要吹成面瘫,
为了诸位老铁的逼格,姑且排除。
最终选取了某air的桌面净化器,容积145mm见方,CADR40。
首先模拟净化器置于椅子一角,不对人吹的疗效。
图和数据就不放了,一句话概括:
没哪些疗效,虽然桌面净化器的CADR实在太小。
之后我们调整净化器摆放角度,置于椅子的右手边,斜45度对着四肢吹,
假定左侧坐着个小阳人,此时吸入的小阳人气溶胶降低33.74%。
按照某东的介绍,可以通过净化器的百叶调整出风角度,此时把出风角度调整到斜向下30度,模拟结果显示吸入气溶胶降低67.84%。
对于这么小的CADR可以说疗效明显。
所以,假若实在受限于空间、傻逼领导等诱因没办法布署小号空气净化器或则CRBOX,可以在桌上放个大型的车载/桌面净化器对着脸吹,配合N95口罩疗效也还将就。
4.两者联合使用疗效怎么
作为死硬的“免疫钉子户”,相信诸位老铁可能不会满足于一层buff,防护一定多多益善,这么我们再算一下CRBOX和桌面净化器联合使用的疗效。
图就不放了,对于35个小阳人的工况,吸入气溶胶降低了97.04%。
从里面不严谨的估算中我们可以看见,
尽管空气净化器/CRBOX/工业FFU等空气净化设备因为其风量有限,
同时受制于成本、噪声、室内舒适度等一些列问题,
对于室外长时间曝露的场景,其发挥的作用有限
(详见《科学吹牛》系列第一集)。
但因为室外环境并不是像Wells-Riley多项式所假定的那样是一个均匀的环境,
各类空气净化设备仍能在“第一责任人”的原则下帮我们多叠上几层buff。
所以说啊,诸位老铁赶快把手头的空气净化器/CRBOX/工业FFU开上去!
最后的最后,再指出一遍,任何通风、过滤举措都不能取代N95口罩。N95就是命根子,谁不让你戴口罩你就大眼睛子抽他丫的!
以上,转发完毕,鸣谢颠勺者老师!
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