Cartographier où souffle le vent dans les dortoirs des travailleurs

Cartographier où souffle le vent dans les dortoirs des travailleurs

Dessin du dortoir A situé dans la partie orientale de Singapour. Crédit : SUTD

À Singapour, un groupe touché par la pandémie au début était les travailleurs étrangers, en particulier lors de la flambée de cas de COVID-19 dans les dortoirs en 2020. Alors que plusieurs facteurs ont été cités comme facteurs à l’origine du pic, la pandémie a finalement braqué les projecteurs sur les conditions de vie densément peuplées, un environnement propice à la transmission virale.

Compte tenu de la prévalence du COVID-19 dans de tels espaces, des chercheurs de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) ont analysé la ventilation dans deux exemples de dortoirs à Singapour à l’aide de la dynamique des fluides numérique. Leurs conclusions ont été publiées dans Villes et société durables.

Comme le virus à l’origine du COVID-19 peut se propager par des gouttelettes, une bonne ventilation est un outil important pour lutter contre la pandémie. Sans un espace bien ventilé, l’air stagnant permet aux gouttelettes d’une personne infectée de s’attarder à proximité, ce qui augmente les chances que d’autres personnes puissent respirer ces gouttelettes infectieuses, a expliqué le Dr Zheng Kai, membre du corps professoral de SUTD’s Architecture and Sustainable Design (ASD ) pilier et chercheur principal de l’étude.

Les risques posés par un manque de ventilation sont particulièrement apparents lorsque plusieurs personnes vivent dans un petit espace, comme dans les dortoirs des travailleurs. Pour voir comment différents facteurs influencent la transmission des gouttelettes dans de tels espaces, le Dr Zheng et son équipe ont utilisé un logiciel de dynamique des fluides numérique pour modéliser le flux d’air dans deux dortoirs. « Nous avons découvert que le flux du vent et la transmission virale dépendent de facteurs tels que la typologie et la disposition des bâtiments », a-t-il déclaré.

Pour capturer avec précision les effets de la ventilation naturelle et la propagation des gouttelettes respiratoires même dans différentes typologies de bâtiments, le Dr Zheng et ses collègues ont étudié les deux dortoirs en utilisant une approche au niveau micro et macro. Au niveau micro, les chercheurs ont retracé la propagation des gouttelettes d’une seule personne infectée dans le bâtiment, tandis qu’au niveau macro, ils ont exploré le flux d’air et la transmission des particules à l’intérieur et à travers les bâtiments.

Pour l’approche au niveau micro, l’équipe a examiné le dortoir A (voir la figure 1), un bloc de construction de 11 étages avec certaines pièces qui avaient deux fenêtres sur des côtés opposés. Une telle configuration permettait une bonne ventilation transversale, ou lorsque le vent entre dans la pièce par une ouverture et sort par une autre, a noté le Dr Zheng.

Après avoir simulé la propagation d’un éternuement dans le dortoir A, les chercheurs ont découvert que si les particules les plus légères étaient très rapidement transportées par le vent hors de la pièce, les particules plus lourdes circulaient d’un lit à l’autre, et même des lits inférieurs aux ponts supérieurs avant d’être soufflées hors de la chambre.

Cartographier où souffle le vent dans les dortoirs des travailleurs

Dortoir B (entouré de bleu) et bâtiments environnants au nord. Crédit : SUTD

Si l’air restait stagnant, des gouttelettes encore plus légères restaient dans la pièce du dortoir A après 10 minutes, ce qui représentait un risque pour les autres occupants. Sur la base des simulations, même les interventions suggérées telles que la suppression des lits du pont supérieur ou l’augmentation de la distance des lits ont montré peu de changement de flux d’air.

Pendant ce temps, le dortoir B (voir la figure 2) avait de longues rangées de bâtiments rapprochés, ce qui le rend approprié pour les études de ventilation à grande échelle. En raison de son orientation et du manque d’ouvertures pour la ventilation croisée, très peu de vent est entré dans le dortoir B, les chercheurs ayant découvert que les particules d’éternuement restaient souvent dans les pièces pendant au moins quelques minutes. À l’extérieur, la proximité immédiate des bâtiments a conduit à ce que l’on appelle un ratio d’aspect élevé des canyons urbains, entraînant le vent à raser les espaces ou les canyons entre les bâtiments et provoquant une stagnation de l’air.

« Avoir plus d’ouvertures est généralement utile car cela peut conduire à une meilleure ventilation naturelle », a expliqué le Dr Zheng. « Cependant, ce n’est pas toujours nécessairement vrai. » Par exemple, le dortoir B n’avait d’ouvertures que sur un côté de la pièce, qui était bloqué par un bloc voisin très proche.

« Dans ce cas, même si les fenêtres et les portes sont ouvertes, il n’y a pratiquement pas de ventilation car il y a des obstacles qui bloquent les directions du vent dominant. L’ouverture unilatérale signifie également qu’il n’y a pas de différence de pression dans la pièce, ce qui entraîne moins de vent,  » il ajouta.

Au-delà des portes et des fenêtres bien placées, les écopes à vent – des caractéristiques du bâtiment qui évacuent le vent de l’extérieur et le dirigent vers l’intérieur – pourraient être utilisées pour améliorer la ventilation, ainsi qu’une ventilation mécanique stratégiquement placée sous la forme de ventilateurs sur pied qui peuvent diriger le vent hors de Les chambres.

La ventilation pourrait également être améliorée en veillant à ce que les bâtiments soient alignés avec la direction du vent dominant à Singapour, qui est généralement orientée nord-est et sud. Le Dr Zheng a toutefois averti que de telles mesures devraient être adaptées à chaque dortoir.

« Les mesures générales ne sont pas utiles et pas nécessairement efficaces pour freiner la transmission virale », a-t-il déclaré. « Au lieu de cela, nous pouvons concevoir une ventilation transversale dans les pièces dans la mesure du possible. »

Bien que cette étude se concentre sur les dortoirs des travailleurs, l’équipe travaille également à la modélisation de la ventilation dans d’autres espaces publics à haut risque, tels que les hôpitaux, les campus et même les établissements de restauration, dans l’espoir que leurs suggestions soient adoptées par les parties prenantes. « Les orientations futures porteront sur le développement d’un outil simple de quantification des risques basé sur la ventilation et la transmission virale possible », a conclu le Dr Zheng.


La ventilation compte : ingénierie du flux d’air pour éviter la propagation du COVID-19


Plus d’information:
Kai Zheng et al, La ventilation dans les dortoirs des travailleurs et son impact sur la propagation des gouttelettes respiratoires, Villes et société durables (2021). DOI : 10.1016/j.scs.2021.103327

Fourni par l’Université de technologie et de design de Singapour

Citation: Cartographie où souffle le vent dans les dortoirs des travailleurs (2021, 19 novembre) récupéré le 19 novembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-11-worker-dormitories.html

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