Ventilasjon en introduksjon

Transkript

1 1 Dekontamineringsdagene 2014 Ventilasjon en introduksjon Egil Lingaas Avdeling for smittevern Oslo universitetssykehus

2 2 Ventilasjon er å flytte på luft Hensikten med ventilasjon i bygninger er åtilføre oksygen, fjerne lukt, fjerne forurensning og unngå fuktproblemer i innemiljøet.

3 3 Hva er luft? Luft er en samling gasser, partikler og dråper I normalatmosfæren er tettheten ved havnivå 1,293 kg/m 3 ved 0 o C og 1,204 kg/m 3 ved 20 o C Molar masse er 28,9644 g/mol Molar masse for vanndamp er om lag 18 g/mol Fuktig luft er derfor lettere enn tørr luft

4 4 Noen fysiske karakterisitika for luft Lufttrykket angis ofte i enheten hektopascal (hpa), (100 pascal), som er lik én millibar (mbar). Luftrykket på jorden ved havets overflate er gjennomsnittlig 1 013,25 hpa, som er lik 1 atm, som er lik 10, m H 2 O. Lufttrykket over en kvadratmeter av jordoverflaten tilsvarer en vekt av omkring kg.

5 5 Partikkelspredning gjennom luften Take off Free fight Landing 2005 Elsevier

6 6 Take off

7 7 Luftbårne bakterieholdige partikler Dråper og dråpekjerner fra luftveier, sekreter og annet flytende materiale Hudpartikler Støvpartikler

8 8 Dannelse av dråper fra luftveiene Ved snakking, hosting og nysing passerer luft trange åpninger med varierende hastighet Slimhinneoverflatene er fuktet med væske med varierende viskositet Noe av væsken fanges opp av luften og brytes opp i dråper

9 9 Dråper fra luftveiene 100 ord: 250 dråper, 36 med bakterier Hoste: dråper, 700 med bakterier Nys: 1 million dråper, med bakterier Duguid JP. J Hyg camb 1946;44:471

10 10 Nysing Nysing er den kraftigste mekanismen for dråpedannelse Kan generere så mange som 1 million dråper med diameter under 100 μm Dråpene dannes så å si utelukkende fra spytt i fremre del av munnen Duguid JP Edinburg Med J 1945;52:385 Bourdillon RB & Lidwell OM. Lancet 1941;ii:365 Jenninson MW Scient Mon 1941;52:24

11 Tang JV J Hosp Infect 2006

12 12 Dråper fra luftveiene Partikler med diameter > 50 μm inneholder mer enn 99,999% av aerosolvolumet etter hosting Louden RG and Roberts RM. Am Rev Respir Dis 1967;95:435

13 Dråper dannet ved to host eller 4000 ord (104 dråper) 1:Alle dråper A:Dråper med bakterier 2: 10 8 CFU/ml 3: 10 6 CFU/ml 4: 10 4 CFU/ml B:Dråpekjerner med bakterier 2: 10 8 CFU/ml 3: 10 6 CFU/ml 4: 10 4 CFU/ml Antall partikler Dråpediameter (µm) A 2B 3A 4A 3B 4B Faller direkte ned på gulvet (4 luftskift per time) Duguid 1946, Lidwell Dråpekjerne-diameter (µm)

14 14 Bakterierfrahuden

15 Spredning av hudbakterier til luften bakteriebærende partikler per minutt fra personer som står stille per minutt ved fysisk aktivitet Størrelse 5-60 µm, gjennomsnitt 12 µm Kan bære flere bakterier/mikrokolonier Stafylokokker, streptokokker Gjennomsnittlig fallhastighet 0,3 m/min

16 Bakteriespredning etter dusjing Relative spredning til luft Minutter etter dusjing Speers et al 1965

17 Bakterier per kubikkfot Hudpartikler 0 Risting av sengetøy Minutter

18 Spredning av stafylokokker. Behandling med hexaklorofen No. of colonies Perineum Hånd Hud Luft v/sengeredning Behandling Solberg Dager

19 Spredning av stafylokokker fra pasient med dermatitt. Behandling med hexaklorofen No. of colonies Hudlesjon Luft Nese Treatment Solberg Dager

20 Av- og påkledning Duguid JP. Lancet;1948;ii:845 Kraftige bevegelser Børsting av klærne Lette bevegelser Ubevegelig CFU per kubikkfot

21 No gown Surgical gowning 493 Lette bevegelser Kraftige bevegelser CFU per kubikkfot Dustproof gowning Duguid JP. Lancet;1948;ii:845

22 Reduksjon med tett bekledning Gamle Rikshospitalet % reduksjon Nytt Rikshospital 81% reduksjon cfu/m % 30% 100% 19% bomull kunstfiber GRH NRH aktivitet

23 Luftbårne bakterier i operasjonsstuer Antall personer Antall luftskifter per time Hambraeus and Laurell J Hosp Infect 1980,1:15-30

24 Spredning øker ved turbulens Antall personer til stede i rommet og deres bevegelser Luftstrømmer oppover p.g.a. varme (operasjonslamper o.a.) Luft som blåses inn

25 25 Fri flukt

26 26 Fjerning av partikler fra luften Sedimentasjon Fortynning Styrt luftstrøm Ventilasjon Overlevelse av mikrober i aerosol Mikrobeavhengig Luftfuktighet Temperatur Lys

27 Konsentrasjon av levende organismer i luft C = C 0 e -λt Eliminasjonskoeffisient: λ = λ D + λ R + λ S D = death R = removal S = sedimentation

28 Influensavirus og relativ luftfuktighet 28 Dødsrate for influensavirus (O) og poliovirus (X) i luft plottet mot relativ luftfuktighet Hemmes JH et al. Nature 1960;188:430

29 Dråpestørrelse, sedimentasjon og fordampning 29 Dråper opp til µm tørker inn før de har falt 2 meter Ved nysing (50 m/s) spres disse dråpene mer enn 6 meter Ved hosting (10 m/s) spres de mer enn 2 m Ved pusting (1 m/s) spres de mindre enn 1 m Xie X et al. Indoor Air 2007;17:211

30 Bevegelse av partikler i luft Horisontal stoppdistanse: S = vr = vv s g v = initial hastighet (cm/sek) v s = terminal hastighet (fallhastighet) r = radius (cm) Eksempel: En partikkel på 10 µm som slynges ut med en hastighet på 30 m/sek (108 km/t) stopper på 1 cm

31 Wells fordampnings-sedimentasjonskurve for dråper 31 Wells WF Am J Hyg 1934;20:611

32 Fordampningstid og sedimentasjonstid (2 m) og relativ fuktighet 32 Xie X et al. Indoor Air 2007;17:211

33 Spredning av dråper ved hosting (10 m/s) ved temperatur 20 o C og relativ fuktighet 50 % 33 Xie X et al. Indoor Air 2007;17:211

34 Diameter (µm) Terminal hastighet (cm/sek) 3,5 x ,3 x ,9 x ,8 x ,0 x ,2 2,7 7,1 Relaxationtime (sek) 3,6 x ,3 x ,0 x ,0 x ,1 x ,2 x ,7 x ,2 x 10-3

35 35 Bevegelse av partikler i luft -1 Sedimentasjon Partikler aksellererer inntil motstanden fra luften omkring er lik tyngdekraften Terminal hastighet Friksjon Gravitasjon

36 36 Bevegelse av partikler i luft - 2 Relaxation time (r): Den tiden det tar for en partikkel å tilpasse seg bevegelsen til luften omkring

37 37 Partiklers fallhastighet Diameter (µm) Fallhastighet sek. per meter Tid for åfalle sv. til romhøyde ,3 1 sek sek min min Ubegrenset

38 Dråpe Dråpekjerne 1-5 µm > 0.1 mm

39 5-60 µm

40 40 Sedimentasjon av partikler Minutter per fallmeter Minste hudpartikkel Gjennomsnittlig hudpartikkel Partikkelstørrelse (mikron) 20 50

41 41 I rom med høyde 3 meter: λ (sek -1 ) Sedimentasjon (λ S ): 4 µ 1,6 x µ 1,1 x 10-2 Ventilasjon (λ R ): 2/time 5,6 x /time 2,8 x 10-3 Sedimentasjon er mest effektiv for fjerning av 30 µ partikler, men mindre effektiv for fjerning av 4 µ partikler

42 42 Ventilasjon

43 Lufthastighet ved utblåsing og avtrekk 43 Utblåsning: V 0 V 0 /10 30 x diameter av utblåsningsåpning 10 % av lufthastighet på utblåsingspunktet Avtrekk: d 10 % av lufthastighet1 diameter fra avtrekksåpning

44 Bevegelse av luft Hindring ideell laminær strøm

45 Bevegelse av partikler i luft 45 <0.1µ ex.0.05µ µ ex.0.5µ > 1.0µ ex.5.0µ

46 Filtereffektivitet µ Partikkelstørrelse (µ)

47 47 Naturlig ventilasjon Luften trykker mot veggen Kald luft ute Varm luft inne

48 48 Operasjonsstue Korridor

49 49 Fortrengningsventilasjon Svakt underkjølt friskluft tilføres med lav hastighet inn ved gulvnivå mens varm og forurenset luft trekkes ut ved taknivå. Når systemet er riktig dimensjonert, blir det skapt tilløp til sjiktning, og man oppnår kjølige og rene soner nær gulvnivå. Effekten øker med økende takhøyde og bedret isolasjon.

50 50 Operasjonsstue, konvensjonell ventilasjon

51 Styrt luftstrøm (forskyvning/stempelventilasjon/laf)