Des échanges d'air vigoureux et rapides peuvent ne pas toujours être une bonne chose lorsqu'il s'agit de traiter les niveaux de particules de coronavirus dans un bâtiment multiroom, selon une nouvelle étude de modélisation.

L'étude suggère que, dans un immeuble multiroom, des échanges d'air rapides peuvent propager rapidement le virus de la pièce source vers d'autres pièces à des concentrations élevées. Les niveaux de particules augmentent dans les pièces adjacentes en 30 minutes et peuvent rester élevés jusqu'à environ 90 minutes.

Les résultats, publié en ligne sous sa forme définitive le 15 avril dans la revue Bâtiment et environnement , proviennent d'une équipe de chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory du département de l'Énergie des États-Unis. L'équipe comprend des experts en bâtiment et HVAC ainsi que des experts en particules d'aérosols et en matériaux viraux.

"La plupart des études ont examiné les niveaux de particules dans une seule pièce, et pour un immeuble d'une pièce, une ventilation accrue est toujours utile pour réduire leur concentration, " dit Léonard Pease, auteur principal de l'étude. "Mais pour un immeuble à plusieurs pièces, les échanges d'air peuvent présenter un risque dans les pièces adjacentes en augmentant les concentrations de virus plus rapidement que cela ne se produirait autrement.

"Pour comprendre ce qui se passe, considérer comment la fumée secondaire est distribuée dans un bâtiment. Près de la source, l'échange d'air réduit la fumée à proximité de la personne mais peut distribuer la fumée à des niveaux inférieurs dans les pièces voisines, " Pease a ajouté. " Le risque n'est pas nul, pour toute maladie respiratoire."

L'équipe a modélisé la propagation de particules similaires au SARS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, via des systèmes de traitement d'air. Les scientifiques ont modélisé ce qui se passe après qu'une personne a eu une quinte de toux de cinq minutes dans une pièce d'un petit immeuble de bureaux de trois pièces, exécuter des simulations avec des particules de cinq microns.

Les chercheurs ont examiné les effets de trois facteurs :différents niveaux de filtration, différents taux d'incorporation d'air extérieur dans l'alimentation en air du bâtiment, et différents taux de ventilation ou de renouvellement d'air par heure. Pour les pièces en aval, ils ont trouvé un avantage clair attendu de l'augmentation de l'air extérieur et de l'amélioration du filtrage, mais l'effet de l'augmentation du taux de ventilation était moins évident.

Un air extérieur plus propre réduit la transmission

Les scientifiques ont étudié les effets de l'ajout de quantités variables d'air extérieur à l'alimentation en air du bâtiment, de l'absence d'air extérieur à 33 pour cent de l'alimentation en air du bâtiment par heure. Comme prévu, l'incorporation d'un air extérieur plus propre a réduit le risque de transmission dans les pièces connectées. Le remplacement d'un tiers de l'air d'un bâtiment par heure par de l'air extérieur propre dans les pièces en aval a réduit le risque d'infection d'environ 20 % par rapport aux niveaux inférieurs d'air extérieur généralement inclus dans les bâtiments. L'équipe a noté que le modèle supposait que l'air extérieur était propre et exempt de virus.

"Plus d'air extérieur est clairement une bonne chose pour le risque de transmission, tant que l'air est exempt de virus, " dit Pease.

Une filtration puissante réduit la transmission

Le deuxième facteur étudié, une forte filtration, a également été très efficace pour réduire la transmission du coronavirus.

L'équipe a étudié les effets de trois niveaux de filtration :MERV-8, MERV-11, et MERV-13, où MERV signifie valeur de rapport d'efficacité minimale, une mesure courante de filtration. Un nombre plus élevé se traduit par un filtre plus fort.

La filtration a considérablement réduit les risques d'infection dans les pièces connectées. Un filtre MERV-8 a réduit le niveau maximal de particules virales dans les pièces connectées à seulement 20 % de ce qu'il était sans filtration. Un filtre MERV-13 a réduit de 93 % la concentration maximale de particules virales dans une pièce connectée, à moins d'un dixième de ce qu'il était avec un filtre MERV-8. Les chercheurs notent que les filtres les plus puissants sont devenus plus courants depuis le début de la pandémie.

Augmentation de la ventilation - une image plus complexe

La découverte la plus surprenante de l'étude concernait la ventilation, l'effet de ce que les chercheurs appellent les changements d'air par heure. Ce qui est bon pour la pièce source, c'est-à-dire réduire de 75 % le risque de transmission dans la pièce, ne l'est pas pour les pièces connectées. L'équipe a découvert qu'un taux de renouvellement d'air rapide, 12 changements d'air par heure, peut provoquer un pic des niveaux de particules virales en quelques minutes dans les pièces connectées. Cela augmente le risque d'infection dans ces pièces pendant quelques minutes à plus de 10 fois ce qu'il était à des taux d'échange d'air inférieurs. Le risque de transmission plus élevé dans les pièces connectées reste pendant environ 20 minutes.

"Pour la salle source, clairement plus de ventilation est une bonne chose. Mais cet air va quelque part, " a déclaré Pease. " Peut-être que plus de ventilation n'est pas toujours la solution. "

Interprétation des données

"Il y a beaucoup de facteurs à considérer, et le calcul du risque est différent pour chaque cas, " dit Pease. " Combien de personnes sont dans le bâtiment et où sont-elles situées ? Quelle est la taille du bâtiment ? Combien de chambres? Il n'y a pas beaucoup de données à ce stade sur la façon dont les particules virales se déplacent dans les bâtiments multiroom.

"Ces chiffres sont très spécifiques à ce modèle - ce type particulier de modèle, la quantité de particules virales excrétées par une personne. Chaque bâtiment est différent, et plus de recherche doit être faite, " Pease a ajouté.

Co-auteur Timothy Salsbury, un expert en contrôle des bâtiments, note que de nombreux compromis peuvent être quantifiés et pondérés selon les circonstances.

"Une filtration plus forte se traduit par des coûts énergétiques plus élevés, de même que l'introduction de plus d'air extérieur que ce qui serait habituellement utilisé dans des opérations normales. Dans de nombreuses circonstances, la pénalité énergétique pour l'augmentation de la puissance du ventilateur nécessaire pour une filtration forte est inférieure à la pénalité énergétique pour le chauffage ou le refroidissement de l'air extérieur supplémentaire, " a déclaré Salsbury.

« Il y a de nombreux facteurs à équilibrer :niveau de filtration, niveaux d'air extérieur, échange d'air—pour minimiser le risque de transmission. Les gestionnaires d'immeubles ont certainement du pain sur la planche, " il ajouta.

Des études expérimentales complémentaires en cours

L'équipe mène déjà une série d'études expérimentales dans le même sens que l'étude de modélisation. Comme l'étude récemment publiée, les analyses complémentaires portent sur les effets de la filtration, l'incorporation d'air extérieur et les changements d'air.

Ces études en cours impliquent de vraies particules constituées de mucus (n'incorporant pas le virus SARS-CoV-2) et considèrent les différences entre les particules expulsées de diverses parties des voies respiratoires, comme la cavité buccale, le larynx, et les poumons. Les enquêteurs déploient une machine à aérosol qui disperse les particules de type viral autant qu'elles le seraient par une toux, ainsi que la technologie de suivi fluorescent pour surveiller où ils vont. D'autres facteurs incluent des tailles de particules variables, combien de temps les particules virales sont susceptibles d'être infectieuses, et que se passe-t-il lorsqu'ils tombent et se décomposent.