2020年5月18日,北京市新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控工作新闻发布会通报了北京西城区出现33人集中发热的有关情况,结合流行病学调查、临床表现及实验室检测结果,经专家组研判,排除COVID-19病例,多数患者自述发热与近期使用集中空调有关。而后初步确定为共同暴露因素导致的集体性发热,病原体判断为A族乙型溶血性链球菌(group A streptococcus pyogens, GAS)。虽然这次集中发热已经被证实与集中空调系统无关,但是这一事故却再度引发了新型冠状病毒(以下简称新冠病毒)是否会通过集中空调系统传播的热议。

　　 事实上,从2020年初COVID-19疫情在我国暴发以来,集中空调系统是否会成为传播新冠病毒的途径就一直是关注的焦点之一,尤其是2020年2月19日国家卫生健康委员会发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》(试行第六版) ^[1]指出:新冠病毒除了“经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径” ^[1]外,“在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能”。之后,各级政府相关部门、设计院、研究院等相继出台系列应对COVID-19疫情的集中空调通风系统设计、运行管理规范、标准、导则和通知,例如:《关于印发新冠肺炎流行期间办公场所和公共场所空调通风系统运行管理指南的通知》 ^[2]、《关于印发重点场所重点单位重点人群新冠肺炎疫情防控相关防控技术指南的通知》 ^[3]、T/BPMA 0006—2020《新型冠状病毒肺炎疫情期间集中空调通风系统风险调查实施技术规范》 ^[4]、《疫情期公共建筑空调通风系统运行管理技术指南》(试行) ^[5]、T/CECS 661—2020《新型冠状病毒肺炎传染病应急医疗设施设计标准》 ^[6]、T/ASC 08—2020《办公建筑应对“新型冠状病毒”运行管理应急措施指南》 ^[7]、《中国中元传染病收治应急医疗设施改造及新建技术导则》(第2版) ^[8]等。这些文件对COVID-19疫情期间各类建筑的空调通风系统的设计、使用提出了明确的要求。国内诸多专家或通过访谈,或通过视频,或通过文章对COVID-19疫情期间各类建筑的空调通风系统设计、使用阐述了自己的观点。

　　 由于新冠病毒是首次发现的病毒,人类对其需要全新认识,所以无论是陆续颁布或下发的应对COVID-19疫情的集中空调通风系统的各种标准规范、导则和通知,还是专家的观点,其中存在一些分歧和不尽合理之处情有可原。COVID-19及传染病疫情与集中空调通风系统的关系值得深入研究。

　　 A族乙型溶血性链球菌是一种常见的人类感染致病菌,是急性呼吸道感染尤其是上呼吸道感染的重要致病原,可引起急性扁桃体炎、猩红热和脓疱疮,也可引起严重的侵袭性感染,如败血症、坏死性筋膜炎和链球菌中毒休克综合征 ^[9]。

　　 GAS传播途径与新冠病毒相似,即打喷嚏或咳嗽经呼吸道飞沫传播和皮肤密切接触传播是其主要的传播途径,气溶胶传播也被认为是传播途径之一。与新冠病毒不同的是,这种细菌可以传播给牛,然后通过牛奶传播给人类,因此食物也是传播途径之一 ^[10]。

　　 GAS具有很强的传染性,国内已有多起聚集性感染报道。在学校、工厂及部队营房人员密集的地方易引起暴发感染 ^[11]。猩红热是小儿常见传染病,主要由GAS经呼吸道感染而引起,5～15岁少年儿童在GAS聚集性感染中占比最高。虽然GAS可引发高传染性疾病,但是由于诊断和治疗技术纯熟,所以局部地区疫情暴发时,并未引起社会的广泛关注,而采取类似于防范新冠病毒传播的措施。

　　 集中空调系统是否会导致GAS传播,未见国内外相关文献报道。

　　 新冠病毒传播途径与冠状病毒一样,人类的认识也是逐步加深的,国家卫生健康委员会的诊疗方案到第6版才增加了经气溶胶传播的可能。目前对空气是否会传播新冠病毒,国际上存在不同观点。 世界卫生组织2020年3月29日在科学简报中指出:“呼吸道感染可以通过不同大小的飞沫传播:当飞沫颗粒的直径大于5～10 μm时,被称为呼吸道飞沫;当直径小于5 μm时,被称为飞沫核。根据目前的证据,新冠病毒主要通过呼吸道飞沫和接触途径在人与人之间传播。在对中国75 465例COVID-19病例的分析中,没有关于空气传播的报告” ^[12]。

　　 近来,越来越多的研究者对于冠状病毒是否会通过空气传播发表了研究成果。其中有几篇文献已经成为全球广泛关注和引用的重点。

　　 2020年4月9日,《自然》杂志发表了《冠状病毒会通过空气传播吗?专家意见不一》的文章,文章阐述了各国研究者和世界卫生组织对这一问题不同的观点 ^[13]。

　　 2020年4月20日,ASHRAE发表声明,认为:“新冠病毒很有可能通过空气传播,所以应该控制通过空气传播的这种病毒。供暖、通风和空调系统提供的通风和过滤功能可以降低新冠病毒在空气中的浓度,从而降低通过空气传播的风险” ^[14]。

　　 2020年4月16日,《新英格兰医学》杂志发表的一篇文章通过实验发现,导致COVID-19的新冠病毒可以在空气中和物体表面存活数小时至数天。研究发现,这种病毒在塑料上可存活72 h,在不锈钢上可存活48 h,在纸板上可存活24 h,在铜上可存活4 h。在气溶胶中,虽然它的半衰期只有1.1～1.2 h,但是3 h后在空气中仍然可以检测到 ^[15]。世界卫生组织对美国的这项研究表示怀疑,称该实验使用了“无法反映正常人咳嗽状况的高功率机器,在3 h的气溶胶中发现的新冠病毒并没有反映出进行气溶胶产生程序的临床环境”。该组织将其视作“实验诱导的气溶胶产生程序” ^[12]。但是更多的研究者包括美国疾病控制与预防中心、欧洲疾病预防控制中心及多位流行病学专家均支持文献[15]的观点,认为由于无法分辨飞沫传播与短距离气溶胶传播之间的区别,鉴于COVID-19的不确定性,世界卫生组织应采取预防措施防止气溶胶传播。

　　 新的研究报告的发表正在动摇世界卫生组织和部分流行病学专家所持有的观点。2020年4月2日,广州市疾病预防控制中心研究人员撰写、刊登在《Emerging Infectious Diseases》杂志的文章认为,新冠病毒可通过空调气流传播(见图1)。该文被多家媒体转载。

　　 文献[16]以广州某89人餐厅为例进行分析,所得结论是:在这次疫情暴发中,飞沫是由空调通风传播的,感染的关键因素是气流的方向。这项研究有局限性,因为没有进行模拟空气中传播路径的实验研究,也没有对鼻咽拭子样本呈阴性的无症状家庭成员和其他食客进行血清学研究以评估感染的风险。这篇论文引起多名专家在网络上热议 ^[17],其中美国国家科学、工程和医学研究院新兴传染病和21世纪健康威胁常务委员会负责人法恩博格博士认为,这项研究“具有开创性,令人大开眼界,启发了我们在尝试配置安全工作空间时需要不断学习的东西。不仅是安全的餐厅和娱乐场所,而且是您上班的地方”。

　　 为弥补文献[16]的不足,文献[18]作者收集了流行病学数据,获得了一段该89人餐厅的视频记录和餐馆内顾客座位安排,并测量了热示踪气体的扩散情况,以代替从疑似病人呼出的飞沫,采用计算机模拟的方法对飞沫的扩散进行了模拟。比较了随后感染病例的室内位置和模拟携带病毒的气溶胶示踪剂的传播情况,采用示踪衰减法测定通气速率,图2为该餐厅受污染气流包络线。A,B,C(见图1)家庭就餐区域,在热烟羽和空调空气射流的相互作用下,新冠病毒感染者呼出的气流先下降后上升。高动量的空调送风将被污染的空气带到天花板的高度。当到达对面的玻璃窗时,气流向下弯曲,并从较低的高度返回。在每一张餐桌上,由热食和人体产生的热气流,驱动被污染的空气向上,剩下的空气返回到风机盘管,形成一个再循环区或气流层。该餐厅之所以出现聚集性感染是由于:1) 餐厅采用风机盘管空调机组,空调送风和回风加快了新冠病毒传播;2) 感染区每人的新风量为3.7 m³/h,远低于ASHRAE 62.1-2019标准规定的28.8 m³/h;3) 餐厅的排风机均关闭;4) 每张餐桌之间的距离约为1 m;5) 餐厅的感染区和非感染区之间并无物理间隔,非感染区虽然也有风机盘管机组运行,服务员穿梭于感染区和非感染区之间,但这些区域并无人感染,主要是由于感染区的病毒浓度明显高于非感染区,同时停留的时间不同所致。所以文献[18]的研究结论是:通过流行病学分析、现场实验示踪剂测量和气流模拟支持了新冠病毒于2020年1月24日在通风不良和拥挤的某餐厅大范围气溶胶传播的可能性。为防止新冠病毒传播和COVID-19疫情扩大,至关重要的是要防止过度拥挤,并在建筑物和交通工具舱内提供良好的通风。

　　 2020年3月10日,在华盛顿州斯卡吉特县举行的合唱活动被证明是一种超级传播活动,每60人中就有45人感染了新冠病毒,在没有咳嗽和打喷嚏前提下,仅仅是唱歌和用力呼吸也足以将病毒传播到空气中,并向周围广泛传播 ^[19]。

　　 美国内布拉斯加大学医学中心等单位的科学家对13名COVID-19患者隔离病房的空气和物体表面进行了病毒样本采集,发现病毒除了直接接触(飞沫和人传人)外,间接接触(被污染的物体表面和空气)也是重要传播途径 ^[20]。

　　 2020年4月15日,《英国医学》杂志上的一篇论文报道了在意大利北部疫情暴发区的室外空气颗粒物中检测到新冠病毒存在,表明新冠病毒可以存在于室外空气中的颗粒物上,新冠病毒可以与室外颗粒物成簇,并且通过降低它们的扩散系数,增强病毒在大气中的持久性 ^[21]。意大利气溶胶学会(IAS)的70名专家对此也提出了关于大气颗粒物可能充当病毒运输的载体,从而增加传染率的假说。

　　 2020年4月10日,《国际环境》杂志刊登了中美科学家联合撰写的《世界应该面对新冠病毒通过空气传播的现实》的文章。作者指出,携带病毒的飞沫可以在空气中传播数米或数十米,并解释了这种传播的机制。有证据表明,这是室内环境中新冠病毒重要的感染途径。尽管如此,没有任何国家或有关部门在其预防室内感染传播的规定中考虑到新冠病毒的空气传播。因此,国家和有关部门必须承认病毒通过空气传播的现实,并建议采取适当的控制措施,防止新冠病毒进一步传播,特别是通过通风将携带病毒的飞沫从室内空气中清除 ^[22]。

　　 新冠病毒通过呼吸道飞沫、密切接触和气溶胶传播的三大途径已是国内外公认的事实,但是集中空调系统是否也是传播途径之一,仍然尚无定论,这是一个值得研究的课题。文献[16]认为“新冠病毒可通过空调气流传播”,但是风机盘管的6个涂片样本(3个来自风机盘管出风口,3个来自风机盘管进风口)均呈阴性,同时该餐厅89人就餐,只有A,B,C 3桌有人被感染,说明新冠病毒并未通过风机盘管系统传播,但是风机盘管的送风成为病毒传播的主要途径。由于文献[16,18]所涉及的餐厅采用的是风机盘管系统,并非文献[16]所述集中空调系统,因此对于集中空调系统是否会传播新冠病毒并未提供证据。文献[19,20,21]也只是说明新冠病毒会随气溶胶和空气传播。

　　 随着夏季的到来和多国疫情缓解,商业和办公建筑逐步恢复使用,空调器和空调系统的使用率大增,因此关于室内温湿度对新冠病毒传播的影响、新冠病毒传播途径,尤其是空气和空调系统传播的可能性研究已成为当前的热门课题。例如关于新冠病毒是否会通过空气传播的不确定性,美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员正在开展一项新冠病毒在建筑物内的空气传播风险及如何减轻这些风险的研究,其风险评估的重点是研究目前尚不清楚的气溶胶混入房间的空气中,并最终进入建筑物中的其他房间的潜在的传播途径 ^[23]。鉴于《美国医学会杂志》网站报道了从一间COVID-19病房的排风口提取的棉签检测呈阳性,所以2020年7月出版的ASHRAE会刊认为:服务于受感染房间的空调系统可以将病毒通过管道系统以危险的剂量转移到其他房间 ^[24]。

　　 COVID-19疫情流行期间集中空调系统新风和回风的设置目前有不同的观点:1) 当空调通风系统为全空气系统时,应当关闭回风阀,采用全新风方式运行,文献[2,3]均有此要求。2) 没有证据表明新冠病毒通过空调系统传播,空调系统只要合规,不仅允许运行,而且是抗疫措施之一,在此基础上,如有条件可增大新风量,减少回风量,提高空气过滤效率,延长运行时间,清洗空调系统,加强运维 ^[25]。3) 对于风机盘管加新风系统和多联机加新风系统,新风系统宜全天运行。4) 为防止多联机和风机盘管机组产生的不合适气流引发的感染,“最合适的应急办法就是换上符合GB 51039—2014规定的回风过滤器” ^[25]。5) 当空调机组为单风机时,有条件的系统应关闭空调机组的回风阀,保证空调系统按全新风方式运行;当受条件限制、系统无法实现全新风运行时,空调机组应设置低阻型过滤器(F7及以上等级) ^[7]。6) 当空调机组为双风机时,应关闭空调系统的回风阀,保证系统按全新风方式运行,并将新风阀和排风阀开至最大,保证最大换气量 ^[7]。7) 疫情期间应关闭空调,开窗通风换气。

　　 COVID-19疫情期间集中空调系统新风和回风设置之争的关键是新冠病毒是否会通过集中式空调通风系统传播。如上所述,由于目前国际上对此尚无定论,所以为了安全起见,主流观点还是主张COVID-19疫情期间,当空调通风系统为全空气系统时,应关闭回风阀,采用全新风方式运行。需要讨论的问题有:

　　 1) 虽然COVID-19疫情期间开窗通风已达成共识,但是采用集中空调的很多建筑,例如负压隔离病房、高层办公建筑、大型商场、影剧院、会展中心、体育馆等,其外窗是无法开启的。

　　 2) 开窗通风固然是好,但空调房间室温将无法保证,会影响人体舒适感;如果空调系统仍然开启,空调能耗将增加;当室外空气中的颗粒物携带新冠病毒时,有可能出现交互感染,有报道称,意大利就出现从相邻阳台传播病毒的例子。

　　 3) 由于我国地域辽阔,大部分城市气候冬季寒冷、夏季炎热,如果冬夏采用停开空调系统的方法不现实。

　　 4) 如文献[18]所述,即使是采用半集中式空调系统,空调送、回风气流仍然可能传播病毒。同样,如果集中式空调系统采用全新风工况,或只是采用房间空调机(器),在疫情期间,当室内有COVID-19患者时,空调气流也会传播病毒,导致聚集性感染。

　　 5) GB 51039—2014《综合医院建筑设计规范》第7.1.11条规定:“集中空调系统和风机盘管系统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” ^[26]。对于该条款值得商榷的是:① 根据国家标准生产的风机盘管机组有零余压普通风机盘管机组和高静压(余压为30 Pa)机组,为防止噪声影响,医院病房和旅馆客房一般采用零余压普通风机盘管机组,如果在风机盘管机组的回风口安装过滤设备,风机盘管机组的送风量将急剧下降;另一方面,病房和客房空气中经常含有纤维状灰尘,所以过滤器很容易被堵塞,即使是采用30 Pa余压的高静压风机盘管机组,如果采用初阻力为50 Pa的过滤器,按照终阻力为初阻力的2～4倍计,风机盘管机组的风量将大幅度减少。② 要达到该条款规定的净化效率,常规的空气过滤器的初阻力将超过50 Pa。③ 对于新冠病毒,按照该条款规定设置的过滤设备效果甚微。国内新近研发的对病毒具有一定灭活功能的低阻高效空气过滤器能否应用于风机盘管系统有待研究和实践检验。

　　 6) 为了人体健康和节能需要,建筑物的新风量是根据设计规范和国家节能标准规定的指标确定的,组合式空调机组和柜式空调机组的新风风口、新风风道和新风采集口均是按照设计新风量和合理风速设计的,如图3所示。疫情期间如果采用关闭回风、全新风模式运行,可能出现的问题有:① 系统所需供冷或供热量可能出现严重不足;② 新风系统风速过大,噪声超标;③ 新风系统空气阻力过大,导致送风量下降。

　　 7) 空调机组应设置低阻型空气过滤器(F7或MERV13及以上等级)是国内外于今年年初提出的应对COVID-19疫情的重要措施之一,但对通风空调系统采用哪种类型的空气过滤器仍存在不同的观点。 ASHRAE 2020年4月公布的《感染性气溶胶立场文件》要求医疗建筑采用高效过滤器(HEPA),而对非医疗建筑,则应改变集中空调和其他HVAC过滤级别,达到MERV13或更高水平 ^[27]。2020年6月《自然》杂志发表的一篇研究报告引起了全球震惊,文章根据大数据分析,得出的结论是:无论是否能研发出疫苗,新冠病毒都可能会陪伴人类到2025年 ^[28]。由于COVID-19全球大流行,不但各个国家投入了巨资,地方政府和千万个家庭在经济上也遭受了巨大损失。为了抗击COVID-19疫情再度大暴发,国内在现有医院改造和新建医院设计中均大大提高了空气过滤器的最低过滤效率。新冠病毒的直径只有0.06～0.14 μm,而根据ISO 16890-1:2016标准,F7或MERV13空气过滤器对粒径0.30～0.84 μm颗粒物的过滤效率为51.5%～72.7% ^[29]。虽然空气过滤器除去病毒的实际效率往往大于依据其直径计算的效率,但是,当同时考虑过滤器的空气泄漏旁通时,究竟F7或MERV13空气过滤器能过滤掉多少新冠病毒缺乏实验数据。ASHRAE最近成立了一个流行病工作组,将研究有关空气过滤和通风的最新信息,并推荐最佳做法。ASHRAE流行病工作组主席、宾夕法尼亚州立大学Bill Bahnfleth博士指出,在疫情大流行期间增加室外空气流通,将过滤器升级至可有效去除呼吸道气溶胶产生的细颗粒物的水平,并考虑添加空气消毒设备,例如杀菌紫外线系统 ^[30]。所以采用过滤效率比F7或MERV13更高的空气过滤器似乎已是一种趋势。

　　 为防止COVID-19疫情期间的病毒传播,对于疫情期间室内空气质量的控制,除了传统控制方法外,以下若干规定和建议可供参考:

　　 1) 开窗通风可以大幅度稀释室内病毒的浓度,是一种行之有效的防疫措施,但是当相邻房间有COVID-19患者时,应注意空气中携带病毒的颗粒物通过窗户或阳台传播的可能;同时,开窗可能会导致室内湿度增加,当采用间歇空调时,要考虑出现冷凝水的可能。

　　 2) 通风和空调系统可以降低新冠病毒在空气中的浓度,从而降低通过空气传播的风险,疫情期间应运行已采用合理、有效防疫措施的通风空调系统。只要换气次数与气流组织合理,通风对控制疫情是有利的。实际案例证明,空调气流传播病毒主要是通风与气流组织有问题,而不是集中空调有问题。

　　 3) 欧美等国建议应尽可能采用高效(H13)和超高效空气过滤器(H14),如果不是自带可灭活病毒功能的过滤材料,这些过滤器应增加消毒措施。对于空调通风系统改造工程,由于高效过滤器的空气阻力远大于空调机组常用的过滤器的空气阻力,所以必须考虑因此而导致的风机余压不足的问题。

　　 4) 加大新风量可有效稀释室内病毒的浓度。

　　 5) 在人员密集的室内,如有COVID-19患者时,为防止空调通风气流导致聚集性感染,应关闭空调,开窗通风。

　　 6) 室内采用移动式具有可灭活病毒功能的空气净化器,可以快速稀释室内病毒的浓度。

　　 7) 紫外线杀菌灯(UVGI)是一种常规杀菌设备,此次疫情期间,国际上不少大学和公司对UVGI灭活新冠病毒的功能进行了深入研究和新产品开发, ASHRAE 2020年4月在《感染性气溶胶立场文件》中将UVGI列为A类技术(强烈建议,证据充分),用作送风的辅助手段和医疗建筑的消毒设备,美国疾病控制和预防中心将UVGI列为空气过滤的辅助手段 ^[30]。2020年4月,一种高能的紫外线杀菌灯在美国国立卫生研究院(NIH)进行了检测,被证明可以消除99.999 9%以上的新冠病毒 ^[31],同时开展的多项试验结果也表明,UVGI是一种行之有效的消毒装置,但是如何正确应用需要研究。为防止紫外线杀菌灯对人体产生不利影响,必须合理安装。目前国产UV-C灯与国外用于杀灭新冠病毒的UVGI还有较大的差距,需要尽快研发赶上。

　　 8) 虽然温湿度对新冠病毒的影响是一个研究课题,但是应考虑不同地理位置、气候对新冠病毒传播的影响,防疫措施应有所侧重。

　　 9) 国内外对新冠病毒的了解尚处于逐渐加深的阶段,对于新冠病毒传播的途径尚在探究。由于新冠病毒可能与人类长期共存,所以应采取防疫措施,例如对于空气传播和集中空调通风系统的传播防范在政策和法规上加以规定。

　　 10) 通风空调系统,尤其是空气净化在防范COVID-19中起到举足轻重的作用。由于目前国际上从事COVID-19研究、医治和防疫的主要是医疗和公共卫生领域的专业人员,这些人员由于专业的限制,对通风空调系统,尤其是净化技术的认识往往存在一定的误区,所以为了更好地抗击COVID-19,国内暖通空调界应该有更多的专业人员投入到研究中,并逐渐提高自身的水平。

　　 11) 行之有效的空气净化技术和设备是抗击COVID-19的重要措施,深入开展各种空气净化技术和设备的研发,可以为防范新冠病毒传播提供威力强大的武器。

　　 与流感病毒(H1N1)、SARS(SARS-CoV-1)病毒相似,A族乙型溶血性链球菌可以通过呼吸道飞沫、密切接触和气溶胶进行传播,但是尚无证据表明A族乙型溶血性链球菌可以通过集中空调通风系统传播,同样新冠病毒通过集中空调通风系统传播的证据也不足。但是越来越多的证据表明,新冠病毒除了通过呼吸道飞沫、密切接触传播外,还可以通过空气中的颗粒和气溶胶进行传播,而空调送回风气流是导致COVID-19聚集性感染的重要途径。疫情期间,当空调通风系统为全空气系统时,采取关闭回风阀、全新风方式运行的措施值得商榷;集中空调通风系统采取切实可行、行之有效的防疫措施后连续运行将有利于疫情的缓解,集中空调通风系统的防疫措施值得深入研究。