I labbet på Högskolan i Gävle utvecklar docent Alan Kabanshi, professor Mats Sandberg, forskningsingenjör Elisabet Linden och forskningsingenjör Mikael Sundberg mätmetoder för att testa luftflöde och ventilationssystem. Anledningen är ett omskrivet forskningsprojekt i luftflöde och smittspridning. Projektet har pågått sedan januari 2022 och forskarna kan nu dela med sig av nya detaljer och upptäckter.
Magiska såpbubblor belyser luften
En viktig del i projektet är egenutvecklade såpbubblor, baserade på en såpblandning med exakt balans. Såpbubblorna skjuts in i ett isolerat rum med glasväggar och illustrerar hur luften rör sig, med eller utan ventilation. Om till exempel två personer befinner sig därinne och samtalar kan forskarna se hur luft eller virus sprider sig i realtid – och vilken funktion ventilationen har för att kontrollera flödet.
Det konkreta målet med forskningen är att kunna beräkna smittspridning och sannolikheten för smitta – något som i högsta grad är relevant för ventilationsbranschen.
Elisabet Linden är forskningsingenjör med fokus på energi och inomhusmiljö. Hon är expert på mättekniker för inomhusmiljö och har tidigare varit specialiserad på visualisering – att göra inomhusmiljön mer visuell/förståelig.
– Ett första steg var att ta reda på hur luften rör sig eftersom den inte går att se. Våra såpbubblor är ett riktigt bra sätt att visualisera vad som händer med luften i ett rum. Oftast brukar man räkna på ett totalflöde in i rummet, men vi vill komplettera med en modell för vad som händer väl inne i lokalen. Det är roligt att kunna bidra till framåtrörelse inom ventilationsbranschen med hjälp av ny forskning, säger Elisabet.
Luftens rörelse och virus
Alan Kabanshi, docent på Högskolan i Gävle, är initiativtagare till forskningen. Han menar att problemet med höga luftflöden är att de komplicerar luftens rörelse i byggnader, samtidigt som de ökar energiåtgången och skapar problem med drag. Planen med forskningsprojektet är att hitta sätt att optimera luftens rörelse snarare än att öka luftflödet. Men om resultatet tvärtom visar att det är nödvändigt att öka luftflödet kommer forskarna ta reda på hur det kan göras på ett optimalt sätt.
Intresset för Alan, Mats, Mikael och Elisabets forskning ökade naturligtvis under coronapandemin eftersom de forskar i hur risken för virusspridning kan minimeras. Det som de hittills har sett är att överföringsrisken är mer komplicerad än enligt befintliga modeller.
– Till exempel är sambandet mellan ventilationsflöde och virusöverföring redan etablerat i den befintliga infektionsriskmodellen. Men den fokuserar på det övergripande flödet av byggnadsventilation. Vi är mer intresserade av vad som händer i rummet och överföringen mellan rummen. Vi kan se hur värmen strömmar uppåt från ansiktet och hur den kalla luften strömmar nedåt eftersom den är tyngre. Vi ser också hur viktigt det är att ansiktsmasker sitter korrekt över näsan, det vill säga har bra passform, annars läcker luften och virus rakt upp i ett rum och sprider sig, säger Alan.
Högre status för ventilation
Mikael Sundberg är forskningsingenjör inom energi, inklusive ventilation och mätningar. Han har även en bakgrund inom elektronikbranschen. Mikaels roll är att utveckla utrustningen, bland annat koldioxidmätaren, såpbubbelkameror och såpblandningen.
– Vi jobbar med att mäta och kvantifiera luftflöden med hjälp av visualiseringsmetoder. Förutom att landa i en beräkningsmodell för att se flödet som verkligen renar i ett rum vill vi hitta en bättre beräkningsmodell för att spara energin som går ut. Jag hoppas att projektet leder till att fler börjar tänka på ventilation. Ventilation är så mycket mer än en källa till ny luft och det är önskvärt att ventilation får högre status, säger Mikael.
Han lägger stor vikt vid att ta fram lättanvänd utrustning som även kan användas i andra projekt för att göra detaljerade luftmätningar. Ambitionen är att kunna göra mätningar på 100-tals kubikmeter luft.
– Med bättre beräkningsmodeller kan man inte bara förebygga smitta, man kan även spara energin som går ut. Under coronapandemin insåg många hur viktig ventilation i inomhusmiljön är, men sedan kom energibesparingen. Kan man beräkna dessa två redan på projekteringsstadiet har man vunnit mycket, avslutar Mikael.
Forskningen i korthet
• I ett internationellt samarbete med japanska forskare utvecklar Alan Kabanshi, docent på Högskolan i Gävle, och professor Mats Sandberg en ny teori gällande luftflöde i ett rum, särskilt avseende smittspridning och ventilation. I arbetsgruppen ingår även forskningsingenjör Elisabet Linden, forskningsingenjör Mikael Sundberg samt laboratorieingenjör Dario Senkic.
• Det fullständiga projektnamnet är ”Överföring av luftburna infektioner inomhus”, eller ”Ventilation and indoor transmission of airborne infections”.
• Forskningsprojektet inleddes i januari 2022 och genomförs på Högskolan i Gävle. Den första tiden har framför allt handlat om att ta fram utrustning, mätmetoder, ventilationssystem, såpbubbelkameror och koldioxidmätare. Allt testas på prototyper för att säkerställa att resultatet blir användbart.
• Forskarna är nu redo att köra skarpt och projektet beräknas pågå i två år till. Allt eftersom utvärderar forskarna om metoden behöver förbättras för att få användbara resultat.
• Målet med projektet är att få bättre verktyg för att förstå flödet i ett rum, framför allt avseende smittspridning. I detta ingår att ta fram beräkningsmodeller som ska vara användbara för bland annat ventilationsbranschen, till exempel vid utveckling av nya ventilationssystem.
• Beräkningsmodellen ska räkna ut det renande flödet (antal liter/person/sekund) jämfört med det totala flödet. Om en person är sjuk och andas luft i ett rum – hur stor är besöksfrekvensen? Besöksfrekvens är ett mått på spridningen av smittämnet. Tester genomförs för att se att beräkningsmodellen verkligen fungerar. Renande flöde i kombination med besöksfrekvens blir slutligen en matematisk beräkningsmetod som visar sannolikheten att bli smittad i ett rum.
• Sista delen i projektet är att testa om den här matematiska delen verkligen fungerar i praktiken. Det innebär bland annat att testa beräkningsmodellen med olika ventilationssystem i en särskild klimatkammare. Därefter tar forskarna fram rekommendationer baserat på sina upptäckter till bland annat ventilationsbranschen. Alla insikter och resultat i forskningen kommuniceras löpande.
• Under 2023 går Elisabet Linden vidare till forskningsinstitutet RISE för att arbeta med området Byggnaden som system, med fokus på energieffektivisering och inomhusmiljö. Hon kommer dock eventuellt vara fortsatt engagerad i forskningen på Högskolan i Gävle.
Upptäckter hittills
• Mätmetoderna behöver förbättras – ny mätutrustning/nya mätmetoder behöver utvecklas för större volymer luft.
• Risken för att bli smittad i ett rum är mer komplicerat än tidigare känt – både ventilationens flödeshastighet och luftdistributionen inomhus är kritiska, något befintliga beräkningsmodeller inte utgår från.
Youtubestjärnan Manfred Erlandsson testar forskningen
Titta gärna på avsnitt två i den nya Youtubeserien ”Var fick du luft ifrån?” som publicerades i februari. Då besökte Manfred forskarna i Gävle för att ta reda på hur han kan skydda sig mot luftburna virus. Är det ens möjligt?
KLICKA HÄR FÖR ATT KOMMA TILL AVSNITTET!
