公共场所空调系统疫后运维基点与对策

     新冠病毒是新出现的冠状病毒，是人类历史上最难对付的病毒之一，流行病防控的核心问题是传播方式，人们至今尚未完全认识其特性。
     早期世界卫生组织（WHO）对新冠病毒传播方式与基本传染数R0的认定是基于中国的75 465例COVID-19病例的考察报告，当时没有发现新冠病毒空气传播的案例。
     2020年7月6日在《临床传染病杂志》（牛津大学学报）上发表了来自32个国家的239个学者签署的公开信，要求WHO认识到非医疗机构场所的空气传播的风险。WHO在2020年10月20日的更新版文件中认可了“在特定环境中，特别是在拥挤和通风不良且感染者与他人长时间相处的室内空间……可能会发生气溶胶传播。”
     随着病毒不断变异，从阿尔法（Alfa）到奥密克戎（Omicron）变异毒株，其特性也随之变化很大。2021年11月9日在南非首次检测到奥密克戎，2021年11月26日WHO将奥密克戎定义为第五种“关切变异株”。11月29日WHO称新冠病毒奥密克戎变异毒株（BA.1）在全球总体风险评估为“非常高”，可能在世界广泛传播。2022年1月21日，英国卫生安全局调查了传染性很强的奥密克戎毒株新变种BA.2。2022年5月12日，在日本的检疫中首次发现了2种新冠病毒奥密克戎毒株的新亚型毒株BA.4和BA.5，其传染性比奥密克戎亚型毒株BA.2更强，免疫逃逸能力提升。如今奥米克戎几乎消灭了全部新冠病毒其他变异毒株，感染人类的新冠病毒只剩下奥米克戎变异毒株。
     现在科学家努力使WHO或CDC（疾病预防控制中心）认识到奥密克戎空气传播的重要性，甚至室外传播的可能性增加，飞沫与密接已经不是主要传播方式。有文献认为奥密克戎（BA.2）是全新病毒，完全不同于新冠病毒原始毒株，应该重新认识奥密克戎。
     就上海2022年春季疫情而言，是由奥密克戎的BA.2和BA.2.2这2个变异株引发的大规模疫情。在封控管理期间小区严格落实人员“人不流动，足不出户”，经呼吸道飞沫和密切接触的主要传播途径被极大抑制，是探讨不明传播的好机遇。在封控区出现许多同楼不同居住单元住户通过不明途径传播，除同楼层不同室号（水平）传播外，还发生不同楼层同室号（沿墙爬楼垂直）传播现象，境外也发生过类似现象，从侧面证实病毒气溶胶经建筑通道远距离传播的比例很高。甚至发生大楼之间传播，2021年也有间距很近的楼间传播案例。上海许多小区时不时出现阳性患者，且传播链不明。短短2个多月上海60多万人被感染，由于其他传播途径被抑制，统计数据被干扰的因素很小，凸显了空气传播。这些应该引起足够警惕。常温下新冠病毒在物体表面存活时间不超过24 h，不能再仅仅关注物流的传播链了。
     上海感控专家在第三届国际医疗质量与安全会议上提出：“与原始毒株相比，奥密克戎变异株（BA.2）已经出现了一些基因、生物学特性和致病力的改变，其传播特性随之改变”。呈现出传播隐匿性大、传染性强、传播速度快、潜伏期短、免疫逃逸强的特点，疫苗接种者对奥密克戎变异株的中和抗体活性降低，且感染剂量变小，基本传染数R0增大。以前较为公认的R0是原始病毒的4倍，大约为8~9。上海CDC专家调研本轮疫情数据时发现R0已经接近10（或多或少受人为干预的影响），基于这些数据已经证实奥密克戎的主要传播方式是空气传播。国外也有类似报导，前WHO流行病学家Adrian Esterman认为奥密克戎BA.2感染率与麻疹一样，R0已经达到12，是原始病毒的6倍。这是值得高度关注的信息，奥密克戎BA.2已成为与麻疹一样的最具传染性的病菌，最近出现的BA.5的R0甚至达到了18.6，需要反思我们的防控措施了。另外，密西根大学公共卫生学院的实测研究发现，新冠病毒通过空气传播的能力是通过物体表面传播的1 000倍。
     “累计感染者超62万后，上海医疗机构得出怎样的感控经验？”上海感控界认为“奥密克戎是经空气传播的，比预防飞沫传播的疾病要难，需要升级防控手段”，并告诫“我们对奥密克戎的防控策略，如果还停留在两年以前，很可能会失败”。这是上海本轮疫情的经验教训，是基于我国最大感染人群的调研数据得出的。许多文献也通过不同案例验证了奥密克戎的空气传播。
     至少对于上海公共场所，应该从思想上认识到“奥密克戎（BA.2）主要通过空气传播，R0已经达到最具传染性的级别”，并作为公共场所空调系统疫后运维与管理的一个基点。尽快行动起来，才能将有限的人力、物力、财力用在防控的关键点上。  

     在疫情中出现种种不明传播案例，如果按常识去推理以下场合，难免会自然而然地怀疑到空调系统传播新冠病毒。如：
     1) 既然认可了新冠病毒会空气传播，那么新冠病毒就必然能经通风空调系统传播；
     2) 集中空调服务多个房间，只要某一房间出现新冠感染者，就会联想到通过空调系统传播到所有房间，而分散式空调服务单个房间，当然是最安全的；
     3) 近期出现的餐馆传播链、社区活动中心传播链、棋牌馆传播链、公共交通传播链等均发生在空调场所，病毒传播必然源自于空调；
     4) 空调场所内人与人近距离接触的感染，常常被误认为是空调系统传播；
     5) 确有极少数的感染案例难以用目前已知的病毒传播方式来解释，或者说“隐匿性传播”，空调系统自然成为了病毒传播的“替罪羊”。
     的确，经呼吸道传播的病毒会形成气溶胶，会通过空气途径传输，空调管路系统也是如此。从飞沫短距离传输到气溶胶远距离传输，但不一定等同病毒传播而被感染的结果。关键在于病毒在空气途径传输过程中是否能聚集并达到病毒的感染剂量、可否维持足够长的悬浮时间并保持活性，从而达到感染的结果。一般情况下很难，在室外几乎不可能。只能在通风不良、人员密度高的相对封闭室内环境中才有可能聚集达到高浓度、长时悬浮，才有可能出现气溶胶传播的风险。
2.1 公共场所空调系统不会传播新冠病毒的依据
     建筑规范中只有GB 51039—2014《综合医院建筑设计规范》（以下简称《规范》）考虑到流感等呼吸道疾病的管控，并提出了相应条文要求。由于公共场所使用空间较大、较多，对室内空气的温湿度、风速、空气品质和噪声要求较高，常常采用集中式空调系统。由于集中式空调系统服务多个被调空间，只要某一空间出现新冠感染者，自然会联想到通过空调管路系统传播到所有被调空间。的确，集中式空调系统作为病毒传输途径总是存在的，是否会传播的关键因素在于：
     1) 病毒通过空调系统会不会因定植、繁殖而增加病毒的数量；
     2) 通过空调系统送出的空气中能不能达到病毒的感染剂量；
     3) 被调空间的控制技术会不会加大室内感染的风险；
     4) 被调空间内的新冠病毒浓度是不是很高。
     这些才是需要我们去客观分析的，而不要想当然去推测。
2.1.1 通过空调系统的病毒不会增加数量
     不合规的空调系统有可能传播细菌，如军团菌；有可能传播霉菌，如医疗环境中的曲霉菌；但能传播病毒的案例几乎没有，除非这病毒感染剂量很低。因为在设计不佳、施工不良、运维不善的空调系统中，会在系统或空调机组内积尘、积水，为细菌或霉菌滋生繁殖创造条件，或者说空调系统有可能使细菌或霉菌数量增加。而病毒的生长繁殖方式是依赖于生物的活细胞、寄生在活细胞内、利用宿主细胞的营养物质来自主地复制自身的DNA或RNA、蛋白质等生命组成物质的微小生命体。可见病毒是不可能在空调系统内定植、增殖的。新冠病毒是包膜病毒，对环境抵抗力很弱，其承受空调处理过程中加热、加湿、冷却、除湿的能力要比细菌与霉菌差得多。这就是说病毒通过空调系统不可能增加数量，只可能减少数量。
2.1.2 集中式空调系统送风不可能达到病毒的感染剂量
     从常识上理解，集中式空调系统服务于多个空间，只要其中一个空间出现新冠肺炎感染者，病毒就会通过空调系统传播到系统涉及的多个空间。出于常识推理，疫情一开始人们就必然会防范集中式空调系统传播，停开空调系统或关闭系统回风似乎是必然的措施。而服务于独立空间的分散式空调却被认为是安全的。
     通俗地分析一下，在一般公共场所内一旦某空间中出现感染者（毕竟是少数），的确会不断地产生携带病毒的飞沫和气溶胶，但会被绝大多数未感染者的呼出空气及系统送风（包括新风与回风）持续地稀释。与稀释CO 2 思路不同，对病毒来说新风和回风都是“有效稀释风量”。即使含有病毒的室内空气被吸入空调系统，其浓度也不会高。不要说病毒经过风机高速旋转加压、通过多级过滤、不同热湿处理等空气处理过程后还尚存多少，进入系统的新冠病毒又会被系统所有服务空间的大量回风及进入系统的合规的新风所稀释，几乎没有可能使病毒通过空调系统再进入所有服务空间的送风还会达到感染剂量。
     合规的集中式空调系统不仅不会传播新冠病毒，而且因为集中式空调系统有能力设置高压头大风量风机、高性能的空气过滤器、高效率的热湿处理部件、合规的新风量、集中排风，以及在室内可合理布置送风口、回风口及进行压力控制，可以实现合理的气流组织，因此集中式空调比常规的风机盘管、多联机、分体空调机等分散式空调具有更强的抗疫能力。
     为了便于说明，举一个最不利的小风量空调示例（如图1所示）：一集中式空调系统服务于10个房间，每个房间面积30 m 2 、高3 m、送风量360 m 3 /h，系统送风量为3 600 m 3 /h，新风比为0.1。室内偶尔出现1位新冠感染者。基于均匀分布模型，室内送风量相对感染者0.3 m 3 /h的呼气病毒量，就可稀释1 200倍。再假设感染者呼出病毒量全部进入空调系统，没有被过滤或自损，被集中式空调系统无病毒的回风3 239.7 m 3 /h与360 m 3 /h新风稀释。稀释后浓度为原来的0.000 083 33，是一个高阶小量，稀释倍数远超10 000倍，即送入每个房间的空气已经是绝对无害的。

 

2.1.3 被调空间的控制技术不会加大室内感染风险
     空调送风气流经送风口送入被调房间，不断地诱导室内空气，送风气流病毒浓度就不断地下降，如果室内没有感染者，气流进入人的呼吸区高度后病毒浓度会更低，不存在感染风险。室内有1个感染者，如果从均匀分布模型分析也不存在感染风险。
     但从不均匀分布模型来看，则气流组织会起到很重要的作用。如果是上送下回的气流组织，向下流动的气流会使感染者呼出的带病毒飞沫尽快沉降，尽量减少其飘移、扩散距离与悬浮时间，大大降低了室内其他人员的暴露时间。这就是气流遏制作用，应充分利用来降低感染风险。如果是上送上回的气流组织，气流会使感染者呼出病毒不断扩散，会出现横向气流使病毒水平飘移，也许在客观上助力病毒传播。如集中式空调系统换气量较大，会减缓传播作用。值得注意的是，上送上回的气流组织会造成室内横向气流，由此引发的聚集性感染案例在疫情中多发。较强的横向气流引发传播风险也引起了国外的高度关注。可见气流分布是关键因素，换气量只有在合适气流组织下才能发挥积极效应。对于动态污染，气流遏制比稀释作用更重要。
2.1.4 一般被调空间内的新冠病毒浓度不高
     在公共场所只要做好入室人员与访客的管控，如测体温、查健康码、控制人员密度、保持社交距离及个人防护（如戴口罩就是有效措施之一），被调空间只不过偶尔出现个别感染者，不可能出现高浓度的病毒。对于医疗机构内隔离区的医疗科室，尤其是救治新冠肺炎感染者的ICU、隔离病房、手术室等医疗科室，由于病人直接呼出飞沫，给病人插管、心肺复苏、强制给氧、切气管都会直接发生病菌空气传播，甚至喷发气溶胶。急救或手术过程中感染者的血液、体液及排泄物也有可能发生气溶胶。对于室内病毒浓度很高的场所，集中式空调有传播的风险，为此各国的规范、标准与指南等文件均规定采用全新风全排风系统，在排风口设置能阻隔去除病毒的高效过滤器。
2.2 其他空调系统形式传播新冠病毒的风险
     有的公共场所采用半集中式空调系统，除有集中空调机房的空气处理设备处理部分空气外，还有分散在被调空间的空气处理设备（末端机组）对室内空气进行就地处理。最常见的是由新风集中处理加风机盘管机组组成的半集中式空调系统。由于各空间末端机组独立设置，自室回风，不会传染到其他空间，从常识理解是最安全的。但由于末端机组是单元式的，体积小，却包含热湿处理、输送、自控等部件。加上室内低噪声的要求，内置风机压头不会高，风量不会大。送、回风口在同一机组内，只能在回风口配置低阻低效率的空气过滤器。通常末端机组吊装在室内上部送风，上部回风，形成了上送上回的气流分布。也有在室内置地安装末端机组下部送风，下部回风，形成了下送下回的气流分布，同样会在室内引起较强的横向气流。
     万一室内出现新冠感染者，上送上回的气流分布会使飞沫不易沉降，向上飘移，增加飘移距离与悬浮时间，不断促使飞沫液滴蒸发，飞沫粒径变小，内置的滤网除菌效率很低，病毒穿过机组，不断循环，室内病毒数量减少有限。还会出现较强的水平横向气流，增强人与人之间的气流直接流动，加大了病毒空气传播感染的风险。
     同样，如果采用合适的措施，使半集中式空调系统供给充足的新风，内置的滤网除菌效率能提高些，稀释作用加大也可以减缓病毒传播，气流组织如能改为上送下回则效果更好。一般来说，半集中式空调系统的新风量与末端装置回风过滤器只要符合《规范》要求，其传播病毒的风险就不太高。
     最应引起重视的是分散式空调，如各室独立安装的分体式空调器、风机盘管机组、多联机空调，没有集中新风供给。近期出现的餐馆传播链、社区活动中心、棋牌馆传播链、公共交通传播链等，都表明由分散式空调产生的不合理空调气流是引起病毒气溶胶传播的主要原因。疫情中不时出现的一些聚集性感染事件也多发生在分散式空调的空间内，至今没有发生一例由集中式空调引起的大规模感染事件。可见，分散式空调既不能降低室内病毒量，又有可能在局部聚集起感染剂量，在相对封闭、人较多的场合传播风险较大。设置分散式空调的空间不是安全岛。较为简单的方法最好在室内设置洁净空气量（CADR）较大的空气净化器（通常要求CADR为房间的5~6h -1 换气量），但不要扰乱室内空调主气流。在分体式空调室内机上方设置带亚高效过滤器与风机的机组（见图2），将室内空气过滤后送入分体式空调室内机，加大了室内换气量，效果不错，至少不会干扰空调主气流。
     所幸，公共场所很少采用分散式空调。

 

2.3 公共场所集中式空调系统不会传播病毒
     根据以上从空调原理上的分析，无论是从空调系统的空气处理技术，还是从室内环境控制技术来看，集中式空调系统是不可能传播病毒的。
     如果从实地检测来看，自疫情发生以来，有不少学者探讨了空调系统传播新冠病毒的问题，凡出现聚集性疫情的场所必然会进行大量的调研检测、实验研究、流行病学调查等等，有的在空调系统风口表面上，甚至在空气中检测出了病毒基因材料（核糖核酸或RNA），但并不等于含有活病毒，更不意味着病毒载量可以使人致病，至今也无法证实病毒通过空调系统传播。
     再从实证来看，至少从现实的流行病学调查可以证实，来自世界214个国家或地区、不同气候带、不同人种5亿多的感染者基本上都是通过飞沫和密切接触被感染的，至今也没有一例被证实通过空调通风系统传播的案例。“至今没有证据证实新冠病毒会通过空调系统传播”是各国CDC及科研机构的共识。
     “合规的集中式空调系统不会传播病毒，是防疫利器”，这是我们探讨的另一个基点。

     基于上述“奥密克戎变异病毒空气传播的特性”与“合规的空调系统不会传播病毒的性能”2个基点，疫后公共建筑空调系统运维与管理也应与时俱进，要改变以往仅以高效低耗为目标的运维策略与措施，将关注的重心转向风险可控前提下的运维与管理。
3.1 合规的空调系统疫后运维策略
     在疫情初期就阐明了合规的公共建筑集中式空调系统不会传播新冠病毒，疫情期间不要关停空调。因为“新冠肺炎是自限性疾病”，疾病在发展到一定程度后，靠机体调节能够控制病情发展并逐渐恢复痊愈，在没有严重的其他并发症的情况下，只需对症缓解治疗或不需医治。对于疑似病例、轻症感染者或密切接触者提升自身免疫力最为重要。维持治疗所需的环境是病人康复的必要条件，尤其是室温。也没有必要开启全新风运行而使室温失控，如使室内逸出的空气在建筑物内乱窜，更难以防控。推荐采用全解耦式、简单有效的抗疫措施因地制宜维持室温。经历疫情第3个年头的今天，不要再消耗大量的人力、物力与财力去防范空调系统传播病毒，对空调系统频繁进行清洗与消毒，非必要不要在空调系统内设置空气消毒装置。
     已经证实奥密克戎变异病毒以空气传播为主，病毒主要传播方式变了，防疫对策也须相应改变。应该致力于阻断奥密克戎在建筑空间与通道内空气传播。如，在疫后一段时间内宜将公共建筑的功能区域根据风险程度划分为较小独立区域（不需要对空调系统作相应更改）进行分控，分类管理，不同区域人员不接触；各功能区域之间增设气闸（最好带自净功能），防范不同功能区域间的病毒气溶胶远距离传播。本轮疫情中上海医院普遍设立2套独立的门急诊区域就是个好对策。高层建筑楼梯间门应常闭，各个使用空间的门应随时关闭，防止因楼梯间拔风引起气溶胶经建筑通道传播，不要再过度关注物流的传播。
     对于近期设计与建造的公共场所建筑，其排水系统做得很正规，不需要过于重视洗手间的污水下水道传播，只要保持存水弯水封与排风常开，一般不会发生病毒气溶胶传播。
     针对奥密克戎变异病毒的特性，公共场所空调系统传统的运维工作应转向整栋大楼的整体管控；将保证空调环境品质转向防范病毒传播；将空调系统与空间消杀转向尽可能降低空间的生物负荷，如大楼人员与访客的管控、个人防护、控制人员密度等防控措施；空气传播防不胜防，一旦发现阳性患者，以最快速度就地隔离，尽早转移。随后设置的管控区域应根据空气传播路线有所扩大。传统室内环境应由着重舒适性控制转向避免室内较强的横向气流；防范室内病毒传播还应转向建筑空间与通道控制并重，等等。
3.2 疫后空调系统合规性策略
     疫后公共场所空调系统与其防范病毒，不如向合规性努力，符合《规范》相关要求。呼吸道疾病的传播方式主要为接触传播、飞沫传播与空气传播。为避免以呼气液滴的粒径（如5 μm）来区分飞沫传播与空气传播的“非此即彼”思路引起异议，2020年10月5日美国CDC发布的科学简报中提出，应以传播距离来区分飞沫传播与空气传播。飞沫传播是暴露于感染者呼出的较大飞沫或微粒，在1.83 m内发生传播，不排除飞沫传播的呼吸道疾病有近距离空气传播的可能；空气传播是暴露在空气中悬浮数小时的较小飞沫或微粒，超过1.83 m发生传播，空气传播的呼吸系统疾病有可能发生远距离飞沫传播。由于空气传播病菌与飞沫传播病菌特性不同，主要感染途径不同，防控的侧重点也不同。不仅防护措施不同，而且防控设施的要求也不一样（见表1）。不妨参照《规范》提出的防控呼吸道传播疾病的“合规的换气量、合理的气流组织、合适的回风过滤”3项通用原则。

 

3.2.1 合规的换气量
     换气量就是污染物的稀释风量，但稀释病毒的概念应与控制CO 2 的思路不同，不能仅局限于靠新风量稀释，有效的稀释风量应是总换气量。病毒浓度很低的循环风也能起到稀释作用，就像新风中含有CO 2 也照样能稀释CO 2 一样《规范》提出医疗科室送风6h -1 换气、新风2 h -1 换气（新风比为33%），可有效降低室内呼吸道疾病的感染风险。这可推广到公共场所运维管控。我国香港地区自要求所有餐饮场所达到6h -1 换气后，在本轮疫情中再也没有发生过聚集性感染事件。如使用空间尚未达到6h -1 换气，可以增设回风过滤机组，与顶送风口组成系统，加大循环风换气量，以达到合规的换气量，大大优于室内放置的便携式净化器。在气候合适的条件下，应尽量加大新风量，但不要因此改变了区域内压力平衡，恒压差变新风量的空调机组值得在公共场所推广。

3.2.2 合理的气流组织
     如上所述，向下流动的气流会使室内人员呼气飞沫尽快沉降，尽量减少飘移、扩散，以最短路径排出，提高排污效率，可将室内人员暴露时间降到最低，是十分有效的措施。集中式空调系统较容易实施上送下回的气流组织。对于半集中式空调系统，难以将原上送上回气流组织改为上送下回。现已有市售的立柱式风机盘管机组（FCU）（见图3），内置高效率回风过滤器，机组上送风接口与送风管、顶送风口相连接，实现了上送下回的气流组织。可配合独立处理新风直接送入室内。如室内设置有较大余压的风机盘管机组，可以直接增加带过滤器的下回风口（见图4）；如机组余压很小，可以采用立柱式风机过滤器回风机组（见图5）。这些措施十分简便，可以有效避免横向强气流，提高排污效率，降低发生聚集性感染风险。对于防控以空气传播为主的病毒来说，也许置换通风（下送上回气流）更为合适，特别是大面积的空间。

 

 

3.2.3 合适的回风过滤器
     重视回风过滤，对公共场所空调系统来说这是一项新措施。《规范》第7.1.11条要求“集中式空调系统和风机盘管机组的回风口必须设初阻力小于50 Pa、微生物一次通过率不大于10%和颗粒物一次计重通过率不大于5%的过滤设备。”与美国ASHRAE在疫情中推荐回风过滤不低于MERV13相当，阻力不高。要求回风过滤去除2/3以上的病菌量，不要求采用高效过滤器完全阻隔病毒，旨在减少室内病菌进入空调系统，阻止病菌在空调系统内积累，也便于既有空调系统的改造。

     针对本轮疫情的主要流行株，满足呼吸道病毒的快速传播需要4个普遍条件：无症状宿主、高病毒载量、病毒在空气中的稳定性及病毒与人体细胞的结合亲和力。从防控技术角度，非药物干预措施仍然是主要的防控手段。只有正确认识防控病菌的特性与空调系统的功能，才能将有限的人力、物力与财力重点放在防控奥密克戎关键点，尤其是经建筑空间与通道的传播。不要再套用2年前将大量精力花在防范空调系统传播病毒，也不能局限于“病毒空气传播难以长时间飘移并维持感染剂量与活性”的观念，应该认可病毒气溶胶有可能形成气云（aerosol clouds）远距离传播。日本最新颁布的HEAS-02—2022《医院设施设计指南（空调设备编）》也认可类似的、由超细液滴（microdroplets）形成的一种不同于传统飞沫传播、空气传播和接触传播的新的气溶胶（aerosol transmission）传播方式，已成为主流传播途径，并将此作为该指南的附录A“超细液滴和气溶胶传播模式和对策”。杜绝感染源、降低感染源影响，戴口罩远远胜过任何强大的空调。文献提出：“目前，防范COVID-19 Omicron变异株的最有效策略是接种疫苗及安装最新的医用级HVAC系统”。或者说，公共场所应该遵循医疗环境控制原则，着重破坏公共场所内病毒空气传播的条件，针对性地改善通风空调，结合戴口罩等个人防护，切断传播途径。加强场所管控，防范病毒聚集，公共场所空调系统运维管控才能实现疫后风险可控与高效低耗的双赢目标。