Прорывной метод ковид-безопасности – за счет вентиляции. Способ тестируют на стадионе

В Технологическом университете Эйндховена активно тестируют оригинальный способ борьбы с распространением коронавируса: идея в том, чтобы надежно и быстро обеззараживать конкретную территорию – зрительного зала, спортивного объекта или другого места, где собираются люди. Если система окажется эффективной, это поможет вернуть зрителей на массовые мероприятия.

Стадионные тесты

Ключевая задача на данный момент – четко отследить, как именно распространяются зараженные частицы воздуха и насколько мощной должна быть система очистки, чтобы их нейтрализовать.

Пространством для тестов ученые выбрали футбольные стадионы, так как самые массовые мероприятия проходят именно там. Начали с компактных арен и дошли до самого вместительного в Нидерландах – амстердамской «Йохан Кройфф арены» в Амстердаме на 55 000 зрителей. Выбрали один сектор, разместили там распылители аэрозольных частиц, имитирующие дыхание людей, а также установили 184 датчика для фиксации распространения этих частиц.

Исследователи исходят из простого факта: зона поражения может быть и больше стандартных 1,5 м социальной дистанции, особенно если люди ведут себя активно – например, кричат. В том числе поэтому для тестов выбрали стадион, ведь на трибунах такое поведение – норма.

«В обычное время я занимаюсь аэродинамикой – изучаю, как циркулирует воздух в зданиях, как аэродинамика работает в спорте. Но с марта сосредоточен на этом проекте. Здесь смешаны разные научные направления и объединены усилия многих моих коллег, – сообщил «Ведомости. Спорту» профессор Берт Блокен, возглавляющий исследовательскую группу. – Контролировать состояние воздуха на стадионе сложнее еще и потому, что там есть непредсказуемые внешние обстоятельства: температура, ветер, осадки. Чтобы справляться с любыми, нужно заранее проработать сценарии на все основные случаи».

Процесс загрязнения воздуха зараженными частицами Блокен сравнивает с автомобильными выбросами и уточняет, что небольшое количество частиц, содержащих вирус, допустимо даже в закрытом помещении (конкретное количество, по его словам, назвать пока невозможно – во-первых, не хватает данных, во-вторых, многое зависит от иммунной системы каждого человека). Чтобы определить темпы накопления вирусных частиц и оптимальный способ дезинфекции, ученые и проводят эксперименты.

Первое подобное исследование Университет Эйндховена провел летом для фитнес-центров – его реализовали на средства правительственного гранта, выделенного для поддержки спортивной индустрии. Выяснили, что во время тренировки человек может дышать до 18 раз активнее и, соответственно, выбрасывать больше частиц – кратно растут и риски, что среди них окажутся зараженные.

С этими данными у клубов появился ориентир, какую вентиляцию нужно обеспечить, чтобы вернуться к работе: исследователи посоветовали увеличить мощность в 2 раза – чтобы воздух в помещении полностью сменялся не каждые 20, а каждые 10 минут (показатель 6 ACH – Air Changes per Hour).

Специалисты кафедры теплогазоснабжения и вентиляции СПбГАСУ профессор Вера Уляшева и доцент Виктор Пухкал уверены, что на спортивных объектах, где собирается много людей, важно исключить рециркуляцию воздуха – чтобы зараженные частицы не возвращались в помещение. Кроме того, считают они, следует отдать предпочтение вытесняющей вентиляции – когда подается более холодный свежий воздух: по законам физики он «двигает» наверх более теплый, который может содержать потенциально опасные частицы.

Оперативный грант

По словам профессора Блокена, масштабное исследование, касающееся массовых мероприятий, правительство Нидерландов согласовало университету экстремально быстро: обычно на одобрение заявок уходит около года, а тут к работе смогли приступить уже через месяц – разработка идет с 1 сентября.

Суммарный бюджет проекта – около 1 млн евро, половину суммы выделяет правительство, вторую – частные партнеры. Проект разделен на пять больших блоков, среди них чисто лабораторные исследования, стадионные эксперименты – только один из аспектов, их оценивают в 100 000 евро. Разные этапы работ распланированы до конца 2021 г., первых полноценных выводов и научных публикаций можно ждать во второй половине года. Кроме того, с учеными сотрудничают и производители вентиляционных систем, так что конечным результатом исследования должен стать продукт для прямого использования. Но спрогнозировать сроки его внедрения сложно – пока ситуация с коронавирусом не стабилизируется, эксперименты с участием людей ограничены.

«Быстро добиться первичных результатов мы смогли благодаря работе целого консорциума из восьми групп, – поясняет Блокен. – Одна исследует выживаемость вируса в разных условиях, другая – производитель очистных систем, третья изучает работу фильтрационных установок в специфических обстоятельствах и т. д. Но важно понимать: мы решаем только часть глобальной проблемы. Наша разработка не отменяет того, что нужно носить маски, исключать необязательные контакты и мыть руки. Мы стремимся снизить риск заражения в ситуациях, когда рядом находится много народу. Например, разработка вакцин гораздо важнее, но даже там никто не гарантирует 100%-ной эффективности».

Риск распространения вируса можно снизить в первую очередь благодаря поступающему с улицы воздуху, который почти наверняка не содержит вредных микроорганизмов – так считает кандидат технических наук, доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции НИУ МГСУ Дмитрий Титков. Он уточняет: самое важное – распределить воздух в помещении так, чтобы не оставалось застойных зон, где вредные элементы могли бы накапливаться.

«Эта задача была успешно решена еще во времена СССР, но с появлением коронавирусной инфекции задача требует более глубокого анализа и проработки, – объясняет Титков. – Разработки коллег из Эйндховена, на мой взгляд, достаточно важны. Они могут лечь в основу новых способов распределения воздуха и предотвращения распространения вирусов и бактерий в помещении. В России, к сожалению, насколько мне известно, таких экспериментов еще не было».

Отраслевой стандарт

Ученые Университета Эйндховена рассчитывают уже зимой или в начале весны получить разрешение на тесты в реальных условиях: возможно, один из февральских или мартовских футбольных матчей в Амстердаме пройдет с небольшим количеством зрителей на трибунах в рамках более продвинутой стадии эксперимента.

«Мы бы хотели пригласить на трибуну около 700–800 человек и рассадить их без соблюдения социальной дистанции, – рассказывает Блокен. – Конечно, мы не станем рисковать и перед этим всех протестируем. Но дальше попросим вести себя как на обычном матче: пускай поют, кричат, вскакивают и обнимаются от радости. Сначала думали собрать людей без матча, просто пригласить диджея и дать подвигаться под музыку. Но потом на уровне правительства Нидерландов подтвердили, что одобрят тест на реальном матче».

Если все пойдет по плану, для Нидерландов это будет прорыв: весной 2020 г. там вообще не разрешили доигрывать футбольный чемпионат страны, а все игры нового сезона, стартовавшего в середине сентября, проходят при пустых трибунах. Вполне вероятно, что болельщики попадут на матч впервые почти за год именно в рамках тестовых мероприятий Университета Эйндховена.

«Директор одного из крупных стадионов признался нам: в сравнении с финансовыми потерями 2020 г. расходы на установку очистной системы – мелочь. А когда речь идет о возведении новой арены, такой пункт в смете будет вообще незаметным. Назвать точную сумму пока невозможно, но это затраты в районе 0,2% от бюджета стадиона», – считает куратор проекта.

Руководитель отдела вентиляции и кондиционирования воздуха компании «Метрополис» Сергей Брюзгин считает, что такая система, если пройдет испытания и докажет эффективность, вызовет интерес у проектировщиков. «Метрополис», занимавшийся проектами реконструкции «Лужников», строительства стадиона «Краснодар» и других объектов, тоже готов оценить технологию в контексте будущих задач.

Блокен уверен: такие разработки не только помогут модернизировать системы очистки воздуха на уже существующих стадионах, в концертных залах и других общественных зданиях, но и повлияют на отраслевые стандарты в целом. Строительная индустрия весьма консервативна и медленно принимает перемены, но пандемия, очевидно, ускорит процесс – теперь при проектировании придется уделять больше внимания вопросам здоровья и безопасности. Представители СПбГАСУ добавляют, что в России обеззараживание циркулирующего воздуха уже есть среди рекомендаций при возведении спортивных объектов, но они относятся только к новому строительству.

Впрочем, Брюзгин обращает внимание на такую деталь: сейчас Университет Эйндховена сосредоточен на трекинге потенциальных заражений только на трибунах, в то время как посетители контактируют еще и в вестибюлях, холлах, точках питания и других местах общего пользования – а там уже другие требования к вентиляции. Поэтому, считает эксперт, в первую очередь ценны именно данные о распространении инфекции.

Нидерландские разработчики подчеркивают: подобные технологии уже используются локально. Например, в боксах для младенцев, родившихся с астмой или другими заболеваниями легких, полностью контролируется состав воздуха, потому что это вопрос выживания ребенка.

Во время пандемии и во многих других сферах поняли: качественная дезинфекция позволяет продолжать работу и не страдать от убытков. Кроме того, в университете считают, что продвинутые очистные технологии постепенно проникнут и в обычные дома – как недавно произошло, например, с увлажнителями воздуха, которые стали общедоступны в магазинах бытовой техники.