La University of Minnesota School of Music era preoccupata per l'insegnamento individuale durante la pandemia di COVID-19 e si chiedeva se avrebbe dovuto integrare il suo sistema di ventilazione con purificatori d'aria HEPA portatili.

Così, i funzionari della scuola hanno contattato Suo Yang, un professore all'interno del College of Science and Engineering, e la sua squadra per capirlo. In Fisica dei fluidi , Yang e i ricercatori descrivono il loro lavoro per prevedere come le particelle virali si diffondono all'interno di un'aula di musica.

"La trasmissione aerea di COVID-19 attraverso goccioline o nuclei di goccioline può essere modellata come un tipico flusso carico di particelle, e il lavoro di simulazione deve catturare con precisione il movimento delle particelle all'interno dell'ambiente di flusso turbolento, " ha detto Yang. "Anche la deposizione di particelle sulle pareti e su altre superfici deve essere catturata con precisione, e volevamo esplorare se le particelle sono intrappolate in alcune zone di ricircolo, ventilato, o rimosso da un purificatore d'aria."

Le loro simulazioni suggeriscono che un purificatore d'aria HEPA dovrebbe essere posizionato direttamente di fronte alla persona o allo strumento che espelle gli aerosol e posizionato lontano da altre persone che devono essere protette all'interno della stanza.

L'obiettivo dei ricercatori era un tasso di ventilazione di 288 metri cubi all'ora, secondo le linee guida dell'Organizzazione Mondiale della Sanità, per ogni persona all'interno della stanza. A loro conoscenza, questa è l'indagine più completa sull'utilizzo dei purificatori d'aria HEPA per combattere il COVID-19.

"La cosa fondamentale è che mentre i purificatori portatili possono essere molto utili, il loro posizionamento è critico, " ha detto Yang.

È assolutamente fondamentale non diffondere ulteriormente gli aerosol inducendo un flusso molto dispersivo, secondo Sai Ranjeet Narayanan, un assistente di ricerca laureato che lavora con Yang.

Una grande sorpresa per i ricercatori è stata che i purificatori d'aria HEPA portatili riducono gli aerosol nell'aria molto più velocemente della semplice ventilazione, offrendo una rimozione di aerosol di ordini di grandezza maggiore rispetto al non utilizzo di un purificatore.

Se si conosce la portata dell'impianto HVAC, questo lavoro può servire come linea guida per le dimensioni e il numero di depuratori portatili necessari, così come dove posizionarli.

"Il nostro lavoro fornisce anche una linea guida per quanto tempo di una pausa tra le classi è necessario per garantire la sicurezza della classe successiva, che è di circa 25 minuti per questo caso, " ha detto Yang.

"E fornisce una funzione analitica, trovata una funzione lineare, fare previsioni per la rimozione dell'aerosol, deposizione, o tasso di sospensione in quasi tutti gli scenari:respirazione, A proposito di, cantando, tosse, starnuti, diversi strumenti a fiato, con e senza mascherine".

Nel futuro, "abbiamo in programma di modellare domini più grandi con più persone, come bande, orchestre, o qualsiasi riunione di gruppo, ", ha detto Narayanan. "E possiamo anche confrontare le prestazioni di diversi tipi di depuratori".