如何通过仿真帮助降低课堂上COVID-19的风险

2020年新冠疫情爆发，全世界的人们在等待疫苗接种的同时，都在尽可能正常地生活，同时避免传染。不幸的是，照常工作对保持健康是很不正常的，但确实存在将患病风险降至最低的方法。

我们最关注的领域之一是我们的教育设施和保护我们的青年。一些学校已经全部采用线上学习，但许多学校仍然开放，以减轻在职父母的压力，同时让孩子在尽可能正常的环境中学习。这是可以理解的，但家长们担心，他们想知道学校到底在做什么来保证孩子们的安全。

通过利用了高精度的计算流体动力学（CFD）模拟软件，在流感大流行期间提高学生的安全性方面发挥了重要作用。研究人员利用模拟分析了三个可能抑制传播并使学生更安全的因素，特别是：佩戴口罩、通风方式和座位安排。

口罩

COVID-19已经被证明通过口腔和鼻子的分泌物传播，这些分泌物通过打喷嚏、咳嗽甚至说话等各种大小的液滴（包括可怕的气溶胶）在空气中传播。到了这个时候，大多数人都知道口罩是一种非常有效的防止水滴在人与人之间传播的方法，模拟实验证明了这一点。然而，有些学校不要求学生戴口罩，即便是有口罩的学校，也要求学生摘下口罩吃午饭。作为孩子，他们可能不会在吃完东西后很快就把口罩戴上，有时可能会脱下口罩或者戴得不正确——所以需要有下一道防线。

通风

通风是关键。一个良好的通风系统可以将空气中的飞沫带到教室外，然后它们就可以降落在地面上或被学生和教师吸入。它也有助于最大限度地减少高液滴浓度区域，这可能与较高的传染风险有关。模拟结果表明，在一个典型的自然通风的教室里，即在窗户打开和微风吹拂下，只有14%的水滴在一分钟内离开教室。当附加的侧排风扇打开时，这个百分比上升到20%，而当中央排气扇打开时，这个百分比上升到22%。因此，强制通风，尤其是高效的中央暖通空调系统，是在水滴感染任何人之前将其从房间中清除的主要因素。

座位安排

同样重要的是学生之间的相互位置距离。最近的一项研究提出了以下假设：

• 室温是26摄氏度

• 每个学生成为病原体来源的概率相等

• 病毒载量为每小时900粒

• 颗粒的平均直径为1微米

• 单一污染路径是通过气溶胶（空气中的小液滴）

分别对三个教室进行计算：一个教室里有40个学生，另外两个有20个学生。使用最先进的工程方法和大量的运行，研究发现一个意想不到的最佳布局由20名学生组成，配置如下所示。与传统的最大化学生之间的距离相比，房间内的气流分布导致了预期的布局，这是由于通风的特殊性，因此每个房间都有自己的独立性。

根据模拟结果，一间有20名学生的房间，中央排气扇打开，对处于流感大流行中的儿童来说是最安全的环境，如果这些学生戴着口罩就更安全了。

虽然没有万无一失的方法可以确保一个人百分之百不感染COVID-19（除了绝对不接触其他人之外），模拟能够准确地评估一个环境，让工程师配置一个尽可能安全的环境，直到疫苗到达——不仅在教室里，而且在工作场所，甚至医院里。

本篇文章来源于微信公众号: 南流坊