Covid-19, luftfugtighed og ventilation
Af Uffe Jespersen, april 2023
Ugeskrift for læger bragte den 6. marts 2023 en artikel, hvor 20 førende danske eksperter inden for smitsomme sygdomme slog fast, at Covid-19 først og fremmest spredes med aerosoler, mikroskopiske partikler, via luften. Og dermed også kan smitte over større afstande end de 1,5 m, som vi har lært at holde mellem hinanden. Det betyder så også, at ventilation bliver en stor del af løsningen for ved at skifte luften, får vi samtidig fjernet virus partiklerne og dermed reduceret smittespredningen.
Den mest udbredte ventilationsform til kontorer, skoler og lignende er opblandingsventilation, hvor den friske luft sendes ind i rummet, blander sig med den forurenede luft og den opblandede luft suges så ud. Er systemet lavet godt, vil ventilationseffektiviteten være på omkring 50 %. Det betyder, at halvdelen af den forurenede luft fjernes, hver gang luften skiftes en gang - og dermed fjernet halvdelen af virus også. Så jo større luftmængde der ventileres med, jo hurtigere vil virus være så fortyndet, at der ikke længere er risiko for smitte. I en skole eller på et kontor vil man typisk have et luftskifte på 5 gange på en time, dvs. at virus i luften på en time vil være reduceret til under 5 % af, hvad det var fra starten. Så skulle man jo tro, at meget ventilation er godt, og det er kun delvist rigtigt, for der er også et problem.
Problemet er, at virus har lettere ved at overleve i tør luft kombineret med, at vi er mere modtagelige overfor virus, når den tørre luft udtørrer vores slimhinder. Og - især om vinteren - er der et meget lille absolut vandindhold i udeluften (også selvom det regner). Kold luft kan ikke indeholde så meget vanddamp som varm luft kan – derfor anvendes begrebet: ”luftens relative fugtighed [%RF]”. Så når vi ventilerer om vinteren, så erstatter vi fugtig indeluft med tør udeluft og dermed sænkes den relative fugtighed og det giver bedre betingelser for virus.
I en artikel i International Journal of Environmental Research and Public Health(1) fra 2020 har forskerne bag eftervist sammenhængen mellem overlevelse af virus og kombinationen af luftens fugtighed og dens temperatur – luftens enthalpi. Resultaterne er sammenfattet i en graf, som viser sammenhængen mellem ”Viral Load Survival” (procentdel af virus som har overlevet en time efter spredning) og specifik enthalpi (kJ per kg tør luft). Grafen viser, at mellem 50 og 55 kJ/kg har kun 5 % af virus overlevet; mellem 45 og 60 kJ/kg har kun 20 % af virus overlevet; og mellem 40 og 65 kJ/kg har 70 % af virus overlevet. Studierne er behæftet med nogen usikkerhed, så derfor skal resultaterne også tages med et vist forbehold – der mangler meget forskning i dette emne. Det burde dog være muligt at konkludere, at der er en sammenhæng mellem enthalpi og smittespredning via virus, og at jo tættere man kommer på 50-55 kJ/kg jo mindre er risikoen for, at virus kan overleve og smitte.
For at oversætte resultaterne til indeklima, kan det sættes ind i et IX-diagram for at illustrere sammenhængen mellem enthalpi, relativ fugtighed og temperatur. Her er der taget udgangspunkt i enthalpi grænserne på 45 til 60 kJ/kg. Når der skal tages hensyn til både virussmitte og komfort, så efterlader det et område i form af en trekant. Trekanten er afgrænset af temperaturer mellem 20 og 25 °C; af en relativ fugtighed under 70 %RF og enthalpi mellem 45 og 60 kJ/kg. Kunsten er nu at sikre, at indeluften befinder sig inden for den trekant. Det er let om sommeren, men kræver lidt ekstra at opnå om vinteren, hvor den relative fugtighed indenfor normalt ligger omkring 40 %RF og temperaturen omkring 20 °C, dvs. en enthalpi omkring 35 kJ/kg og dermed vil stort set al virus have overlevet efter en time!
Problemet med smitte via virus er størst, når der er mange mennesker samlet på lidt plads i længere tid, f.eks. i skoler, daginstitutioner og kontorer. Her vil/bør man også ventilere meget for at sikre, at luften er passende frisk. Sædvanligvis styrer man efter indeluftens CO2 indhold, som er en indikator på, hvor ”brugt” luften i rummet er. Det burde så også forstærke problemet med udtørring af indeluften. Men mennesker udskiller også fugt via udånding og gennem huden, så alene det, at mange mennesker er samlet på lidt plads, vil få fugtindholdet i luften til at stige. Jeg har haft svært ved at finde præcise data for, hvor meget fugt en person udskiller per vågen-time, så derfor har jeg lavet simulering for tre scenarier, så usikkerheden illustreres.
Hvis ventilationsanlægget samtidig er udstyret med en roterende varmeveksler (som de oftest er) vil ca. halvdelen af fugten i udsugningen blive sendt retur til indblæsningsluften. En simpel beregning indikerer, at det måske godt kan lade sig gøre at opnå et indeklima inden for det trekantede felt, samtidig med at CO2 niveauet kun kommer lidt over 1000 PPM, som er den mest anvendte grænseværdi. Ved den midterste af de simulerede scenarier ender luftens fugtighed på 9 g per kg tør luft og sat ind i IX diagrammet vil det give 55 %RF og med en temperatur på 22 °C svarer det til 45 kJ/kg – dvs at kun omtrent 20% af virus kan smitte efter en time.
Det skal dog understreges, at der her ikke er taget hensyn til, at fugtigheden i luften vil spille sammen med fugtindholdet i de omgivende materialer. Er luften meget fugtig, vil materialerne optage noget af denne fugt, indtil der indfinder sig en ligevægt. Og på samme måde vil materialerne igen afgive fugten, når luften er tørrere. Det vil samlet set give en forsinkelse i ændring af luftfugtigheden og materialernes fugtindhold.
Forudsætningen for, at det kan lade sig gøre at sikre en god luftkvalitet og tilstrækkelig høj luftfugtighed inden for om vinteren, er, at der ventileres så lidt som muligt og kun de steder, hvor der er mennesker, som kan bidrage med fugt til luften. Det betyder, at ventilationen hurtigt skal slukkes, når der ikke er behov for frisk luft. Man kan med fordel styre luftmængden efter både CO2 og luftfugtighed og så leve med, at CO2 niveauet i kortere perioder kommer lidt over grænseværdien på 1000 PPM, hvis det til gengæld betyder, at virus har svært ved at overleve og føre smitte videre. I praksis vil det kræve overvågning og løbende tilpasning af styringen af ventilationen, men gevinsten vil være en betydelig lavere risiko for virus-smitte. Igen skal det dog understreges, at der er behov for yderligere forskning i virus og luftfugtighed, så vi får mere evidens baseret viden på området.
(1) On the Optimal Indoor Air Conditions for SARS-CoV-2 Inactivation. An Enthalpy-Based Approach. Angelo Spena, Leonardo Palombi, Massimo Corcione, Mariachiara Carestia and Vincenzo Andrea Spena. International Journal of Environmental Research and Public Health. 21. August 2020.