《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Portable air cleaners in neonatal facilities: Hybrid experimental-CFD assessment of different configurations
编辑推荐：
•将现场测量与CFD模拟相结合，以评估便携式空气净化器（PAC）的性能。•在房间中央放置PAC可将颗粒物浓度降低58.6%（与不使用PAC的情况相比）。•将洁净空气输送率（CADR）提高一倍改善了颗粒物去除效果，但噪声水平增加了80%。•双PAC配置与单PAC配置相比仅带来有
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将现场测量与CFD模拟相结合，以评估便携式空气净化器（PAC）的性能。
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在房间中央放置PAC可将颗粒物浓度降低58.6%（与不使用PAC的情况相比）。
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将洁净空气输送率（CADR）提高一倍改善了颗粒物去除效果，但噪声水平增加了80%。
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双PAC配置与单PAC配置相比仅带来有限的性能改善。
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将PAC放置在桌子下方，对颗粒物去除效果的影响与常规放置方式相似。
引言
新生儿败血症通常被定义为出生后28天内发生的全身性感染，是新生儿死亡的主要原因之一，至今仍是全球面临的一项重大健康挑战。据估计，每年约有300万新生儿受到新生儿败血症的影响，其死亡率高达19%[1]。大约五分之一的早产儿在新生儿科住院期间会患上呼吸道感染[2]，医院获得性感染率可达每100例住院患者中15至20例[3]，其中呼吸道感染是主要诱因之一[4]。大量早产儿由于出生时肺部发育不完全，表现出肺功能受损的状况[5]。虽然尚无直接证据表明空气质量对新生儿期产生类似影响，但既往研究表明，母亲在孕期暴露于空气污染可能会进一步加剧这种呼吸功能缺陷[6]，这一现象在10至18岁的儿童中也得到了证实[7]。除了呼吸道吸入病原体及污染物的途径之外，皮肤吸收也被确认为一条重要的暴露途径[8]。与成人相比，新生儿的皮肤表面积与体重之比更高，且皮肤褶皱较薄[9]，使其对病原体和污染物的皮肤暴露尤为敏感。综合以上发现，在新生儿机构中改善室内空气质量（IAQ）已成为一项亟待解决的干预需求。
近几十年来，便携式空气净化器（PAC）作为一种减少室内空间空气中污染物的实用手段逐渐兴起。它们无需对现有通风系统进行大幅改造即可部署，并能够灵活应对不断变化的临床需求。自20世纪80年代实现商业化大规模应用以来，PAC经历了显著的技术发展。特别是在COVID-19大流行之后，其应用范围迅速扩大。尽管各类指南和公共讨论中持续倡导使用PAC，但在复杂室内环境中其实际性能仍有待明确，如何最佳地部署PAC以改善室内空气质量也尚未达成共识。
具体而言，目前尚无广泛认可的PAC最佳放置位置指南。仅少数实验和数值研究探讨了PAC在不同类型建筑中的位置问题，但其结论并不一致，未能形成统一的最佳实践方案[[10], [11], [12]]。此外，尽管新生儿机构感染风险高且患者群体脆弱，PAC在该类机构中的应用却鲜有关注。以往研究主要评估了单台PAC的性能[[10], [11], [12]]，但室内环境中观测到的空间不均匀性表明，多台PAC的协同使用值得进一步研究[13]。同时，由于空间受限而将PAC放置在桌子下方的可行性也尚未得到探讨。
本研究试图弥补上述不足，通过在新建儿科诊所开展长期现场测量并结合计算流体力学（CFD）模拟，系统性地考察了PAC的部署策略。研究从降低空气中颗粒物浓度的角度，评估了不同PAC放置位置及数量的影响，旨在为新建成儿机构制定基于证据的实践指南提供依据。研究特别关注了洁净空气输送率（CADR）与噪声产生之间的权衡关系。CADR通常被用作PAC的关键性能指标，但较高的CADR值通常通过提高风量来实现，而较大的风量会因湍流增强和空气动力噪声增加而导致噪声水平升高。在新生儿机构中，额外的噪声可能会加重新生儿、家长及医护人员的精神负担。这一担忧已经促使部分新生儿机构采取了诸如设立"安静时段"等管理策略，旨在在不影响患者护理的前提下降低噪声[14,15]。因此，部署多台以较低CADR运行的PAC或许是一种在维持或提升空气净化效果的同时限制噪声产生的可行方案。
本研究针对早产儿高度易感呼吸道感染这一严峻挑战，探索了在新生儿机构中降低空气中颗粒物暴露的有效途径。研究量化了PAC在实际运行的新生儿诊所中降低颗粒物浓度的效果，并利用经验证的CFD模型系统评估了不同PAC放置配置、台数及CADR的影响。研究还讨论了高CADR条件下颗粒物去除效果与噪声水平升高之间的权衡关系。
各章节摘要
方法
本节首先介绍了本研究采用的混合方法，随后分别描述了现场测量工作（第2.1节）以及不同便携式空气净化器（PAC）配置的数值算例（第2.2节）。本研究采用了一种融合现场测量与数值分析的混合方法，以优化新生儿机构中PAC的配置方案。此类混合方法在建筑物理研究领域中被广泛应用，其特点是结合实验数据与
CFD模拟
本节介绍了本研究所开展的计算流体力学（CFD）模拟工作。所有模拟均使用商业CFD软件ANSYS Fluent 24.2完成。
结果
在新生儿诊所中，不同的PAC放置方式产生了明显不同的气流分布模式，进而导致了不同的颗粒物浓度场。PAC的运行显著改变了由现有通风系统驱动的基础气流场，在颗粒物去除方面既带来了有益的效果，也产生了不利影响。所有工况下的气流与温度分布见图7。为便于比较，对颗粒物浓度进行了归一化处理。
讨论
现场测量和CFD模拟结果一致表明，在新建成儿科诊所中使用便携式空气净化器（PAC）可显著降低空气中颗粒物浓度。这与先前多项研究报告的PAC降低空气中颗粒物浓度的有效性结论相符[[51], [52], [53]]。除这一总体效果外，结果还明确表明不同PAC配置对性能具有显著影响。在单台PAC方案中，
结论
现场测量和CFD模拟结果一致表明，在新生儿诊所中部署便携式空气净化器（PAC）可有效降低空气中颗粒物浓度。在单台PAC方案中，将设备放置在房间中央（方案S3）可实现归一化颗粒物浓度的最大降幅，与无PAC的基准工况（方案S0）相比降低了58.6%。在该中央位置将CADR提高一倍（方案D1）
生成式AI使用声明
在本研究的撰写过程中，作者使用了ChatGPT进行语言校对和润色。在使用该工具后，作者对所提交的内容进行了审阅和必要的修改，并对本文的全部内容承担全部责任。
CRediT作者贡献声明
Yik Chirt Teoh：撰写——初稿，可视化，验证，方法学，调查研究，形式化分析，概念构思。Sasan Sadrizadeh：撰写——审阅与编辑，指导，方法学，资金获取。Erik Senneby：撰写——审阅与编辑，资源提供，项目管理，方法学，资金获取。Jakob L?ndahl：撰写——审阅与编辑，指导，方法学，资金获取，数据整理。Annika Gram：撰写——审阅与编辑，指导，
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