Virusten leviämistä koskevaa tukimusta on tehty runsaasti ympäri maailmaa pandemian alusta lähtien. Tietoa on kertynyt riittävästi, jotta virusten leviäminen ja ilmavälitteisen tartunnan todennäköisyys kyetään mallintamaan ympäristöoloista riippuen. Ensimmäinen menetelmä kehitettiin pohjoismaisena yhteistyönä (Nordic Ventilation Group). Mitoitusohje julkaistiin vuoden 2022 lopussa.
Ohjeen lähtökohtana on ilmanvaihdon mitoituksen nykytilanne, jossa tartuntatautien leviämisen riskiä ei oteta ollenkaan huomioon. Uusi malli perustuu vahaan Wells-Riley-malliin, joka määrittelee taudin aiheuttavan virusten määrän tartuttavuusyksikkönä ”quanta”. Yksi quanta on virusannos, joka saa 2/3 altistuneista sairastumaan. Viruksen tuotto voidaan laskea tartuntatapauksista ja kokeellisista hengitysilman mukana ilmaan siirtyvien aerosolien määrästä quanta-RNA-yhteyden avulla. Tartuntatapausten todennäköisyys on mahdollista laskea, kun lähtötietona ovat huoneen tiedot ja siellä olevien ihmisten määrä, aktiviteetti ja oleskelun kesto, kun oletetaan, että huoneessa on samanaikaisesti yksi tartuntaa levittävä henkilö. Mallissa on mukana virusten tuotto (4–10 quanta/h tapauksen mukaan), sisäänhengityksen suuruus eri tilanteissa (0.60–1.9 m3/h) ja viruspitoisuuteen vaikuttavat tunnetut tekijät, kuten virusten passivoituminen (decay rate, k = 0.63 1/h), laskeutuminen pinnoille (0,24 1/h), suodatus, hengityssuojaimet jne.
Mallin avulla voidaan laskea tartunnan todennäköisyys, mutta myös toisinpäin: tarvittava ilmanvaihto kun lähtöarvona on ”hyväksyttävä” sairastumisriski. Oletusarvoksi ohjeessa on valittu 0,04–0,06 tartuntatapausta tunnissa tilan mukaan, jolloin tartuttavuusluku ei ylitä ykköstä taudittoman kauden aikana. Näin tulokseksi saadaan tarvittava ilmanvaihdon tarve huoneessa oleskelevien hengitysvyöhykkeellä. Tämä ei kuitenkaan ole sama kuin huoneeseen tuotava ilmavirta, joka ei välttämättä saavuta hengitysvyöhykettä. Tämän vuoksi mitoitusohjeeseen on otettu mukaan myös ilmanvaihdon tehokkuus, joka on = 1 silloin, kun tuloilma sekoittuu täydellisesti huoneilmaan. Huonossa ilmajaossa tehokkuus on pienempi, <1, ja hyvässä >1, vaihteluväli (0,5…2). Ohjeessa on myös kuvattu, kuinka ilmanvaihdon tehokkuus voidaan mitata, kun otetaan huomioon tartuntaa levittävän mahdollinen sijainti huoneessa. Lopullinen mitoitusilmavirta saadaan jakamalla hengitysvyöhykkeen ilmavirta ilmanvaihdon tehokkuudella. Ohjeilmavirtoja laskettaessa oleskeluajaksi on huonetyypin mukaan valittu 2, 6 tai 9 tuntia.
Tämän mitoitusmenetelmän ja Sisäilmayhdistyksen Sisäilmastoluokituksen vertailu osoittaa, että luokituksen ohje luokkahuoneissa (opetustiloissa, S3–S1 luokat) 3,0–5,5 L/s,m2 on varsin lähellä infektioriskin mukaan laskettua ohjearvoa 3,8–5,1 L/s,m2. Sisäilmastoluokituksen toimistotilojen ohjearvot, (S3-S1) 1-3 L/s,m2, ovat myös lähellä infektioriskin mukaista mitoitusta 1,7-2,5 L/s,m2. Sen sijaan Sisäilmastoluokituksen neuvotteluhuoneiden ohjearvo, (S3-S1) 3-4 L/s,m2, on selvästi alhaisempi kuin infektioriskin mukaan laskettu 6–10 L/sm2. Sama pätee ravintoloihin ja liikuntatiloihin.
Näyttää siltä, että ilmavaihdon mitoitusohjeissa on tarkentamisen varaa, pitäen kuitenkin koko ajan mielessä ilmanvaihdon tarpeenmukainen ohjaus. Ilmaa järkevämmin jakamalla ilmaväliteisiä tartuntoja voidaan vähentää lisäämättä energian käyttöä. Epidemiatilanteen mukaisia suurempia ilmavirtoja ei tarvita aina, mutta ilmanvaihdon mitoituksen tulee perustua pahimpaan tilanteeseen.
Teksti: Olli Seppänen ja Jarek Kurnitski
Olli Seppänen, emeritusprofessori
Jarek Kurnitski, Tallinnan teknillisen yliopiston ja Aalto-yliopiston professori
