同济大学机械工程学院 许鹏教授

       据报道，近日某封闭管理空间又爆发了冠状病毒交叉感染的事件。全国大面积复工在即，这让我们对公共建筑人员密集区如何防控冠状病毒有了一些新的认识。笔者对此作简要分析。

       应该说在人员密集区，特别是相对封闭的空间，无论是条件简陋的封闭人员管理空间还是豪华奢侈的邮轮，都会因为通风不良或者空调系统运行的问题导致交叉感染，人员封闭管理空间感染了207多人，钻石公主号感染了500多人，都是眼前活生生的案例。

       本研究只是针对封闭空间的泛泛研究，不针对任何具体设施和管理水平做评价。请读者不要过度联想。由于没有该空间详细的建筑图纸，不过大部分封闭管理空间的基本设施和布局都差不多。所以笔者参考标准，找到一个相对典型的建筑设计来分析一下该空间的通风情况，看一看如何在人员密集区有效地控制交叉感染。

       这是一个典型建筑的平面布置图。对于此类建筑的建筑规范规定，一间男房或女房的人数不能超过20人。这是一个中等密度的设计，每个房间上下铺共有12个床位。

图1 平面布置

       该封闭管理空间所在城市正处于寒冷的供暖季，根据规范，这个封闭管理空间是有供暖系统的，当然不一定完全开足。没有空调系统和机械通风系统，新风完全靠自然通风。

       为了防止犯人逃跑，对室外的通风口面积一般都设计得很小。规范严格规定，开口严禁超过25cm。一般每个房间的开口在10~20cm之间。因为该房间是上下铺设计，根据规范规定，层高不会小于3.6m。所以这个牢房的基本尺寸大约是宽3.9m，长7.2m，高3.6m，总体积100m³。

       通过计算，这样一个牢房如果有一个20cm×20cm的对外开口，而且开在3m以上的高度，自然通风的换气量大约是多少?
自然通风的驱动力有两个，一个是风压，一个是热压。笔者模拟计算了一下不同的风速和室外温度下的情景，该房间的总体换气次数应该在0.8~1h^-1之间。也就是每隔一个小时房间的空气差不多可以换一遍。

图2  换气次数计算

       这是笔者在最好的设想下做的计算，实际情况通风口也许更小，或者怕冷干脆遮挡掉一部分通风口。那么如何判断通风效果的好坏呢？一个重要的指标就是二氧化碳体积分数。人多了，通风不良，室内二氧化碳体积分数就会升高，虽然二氧化碳本身没有味道，但它是一个指标。

       通风领域的开山鼻祖德国人Max Joseph Pettenkofer  先生早在100多年前，就有如神助般地给出了一个健康指标，那就是1000×10^-6。这个指标一直沿用到今天，如果室内二氧化碳体积分数控制在1000×10^-6以下，就能够基本保持健康的空气环境，人们互相传染疾病的可能性就低一些。

图3  Max Joseph Pettenkofer

       那么这个房间里的二氧化碳体积分数是多少呢？笔者做了一个模拟计算，如果考虑12个人都是静卧状态。这样的房间高度、房间尺寸和通风换气量，二氧化碳的稳定体积分数是2032×10^-6，超过了1000×10^-6这个标准将近2倍。

       笔者从来没有去过封闭管理空间，但是似乎常有人说那里空气污浊。

       这两个事件，特别是最近207人感染的这个事件，给我们很大的警示，就是在人员密度区复工需要特别谨慎。

       一个非常容易产生类似效果的人员密集区就是教室。一间教室往往有50名左右的学生聚集在一起。而且他们经常一呆就是4~5个小时。冬天的时候大家不会选择开窗通风，因为比较冷。这样就有交叉感染的危险。如果你测量冬天满员的教室内二氧化碳体积分数，很多是超过1000×10^-6的。

       对付含有冠状病毒气溶胶交叉污染的最有效的办法，也几乎是唯一可行的办法，就是通风换气。而检测通风换气最有效的方法就是测量二氧化碳体积分数。我们基本知道，如果二氧化碳体积分数在550×10^-6以下，这个环境是非常安全的，即使有个别病人在其中问题也不大。如果是二氧化碳体积分数在1000×10^-6以上，就是不安全的。建筑管理人员应该对自己管理的空间检测一下，你要是不放心就随身带个仪器测测，要是没仪器就用自己的鼻子。人的鼻子是最好的仪器，碰到空气污浊的地方，赶紧跑。鼻子是老天爷亿万年给你进化出来的报警器。

       相对封闭的空间的两起案例，无论是高大上的邮轮还是拘禁场所，都给我们这样的警示。现在社会渐渐恢复到正常的生产和工作中，我们对地下商场、地下走廊这些相对封闭，以及对教室、候车室这些人员密集空间的恢复使用，也就需要格外的谨慎。