Ilmanvaihdon vaikutus ilmavälitteisten tartuntatautien leviämissä on tullut Covid-19-epidemian aikana toteen näytetyksi. Koronaviruksen leviäminen pyrittiin pitkään kieltämään muun muassa WHO:n taholta, kunnes tiedeyhteisön pitkäaikainen painostus sai lopulta myös WHO:n myöntämään, että virukset leviävät hengityksen pienhiukkasten mukana lähivyöhykettä pidemmällekin. Yksityiskohtainen kuvaus siitä, miten WHO:n kanta muuttui ilmavälitteisyyden kieltämisestä myöntämiseksi julkaistiin tammikuussa 2023 tiedejulkaisussa Clinical Infectious Diseases.
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 riippuvana. Ensimmäinen menetelmä kehitettiin pohjoismaisena yhteistyönä (Nordic Ventilation Group). Mitoitusohje ”Health-based target ventilation rates and design method for reducing exposure to airborne respiratory infectious diseases” julkaistiin vuoden 2022 lopussa, sekä myös REHVAn ohjeena.
Ohjeen tavoitteena on parantaa ilmanvaihdon suunnittelun ja käytön nykytilannetta, jossa tartuntatautien leviämisen riskiä ei oteta juuri 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. Tartuntatapausten todennäköisyys on mahdollista laskea, kun lähtötietona ovat huoneen tiedot, ihmisten määrä, aktiviteetti ja oleskelun kesto, kun lisäksi oletetaan, että huoneessa on samanaikaisesti yksi tartuntaa levittävä henkilö. Mallissa on mukana virusten tuotto (4–10 quanta/h tilanteesta riippuen), 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. Ohjeilmavirtoja laskettaessa oleskeluajaksi on huonetyypin mukaan valittu 2, 6 tai 9 tuntia. Laskennan tulokseksi saadaan ilmanvaihdon tarve huoneessa oleskelevien hengitysvyöhykkeellä. Tämä ei kuitenkaan ole sama kuin huoneen tuloilmavirta, joka ei välttämättä saavuta kokonaisuudessaan hengitysvyöhykettä. Tämän vuoksi mitoitusohjeeseen on otettu mukaan myös ilmanvaihdon tehokkuus, joka on = 1 täysin sekoittuvassa ilmajaossa. Huonossa ilmajaossa tehokkuus on pienempi, <1, ja hyvässä >1, vaihteluväli (0,5…2). Lopullinen mitoitusilmavirta saadaan jakamalla hengitysvyöhykkeen ilmavirta ilmanvaihdon tehokkuudella.
Tämän mitoitusmenetelmän ja Sisäilmayhdistyksen Sisäilmastoluokituksen vertailu osoittaa, että Sisäilmayhdistyksen 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. Ilmanvaihto tulisi mitoittaa siten, että riittävä ilmanvaihto voidaan toteuttaa epidemiatilanteissa. Tämä ei tarkoita sitä, että ilmanvaihtoa käytettäsi aina tällä suunnitelmien mukaisella maksimi-ilmavirralla, vaan säädettäisiin epidemia- ja kuormitus tilanteen mukaan. Jos tavoiteilmavirtoihin ei päästä teho tms. rajoitusten vuoksi tulee tilojen henkilökuormitusta pienentää. Samalla ilmavirtojen tarpeen mukainen jakaminen rakennuksessa pitäisi toteuttaa. Tuloilma järkevämmin jakamalla ilmaväliteisiä tartuntoja voidaan vähentää lisäämättä energian käyttöä.