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2021年8月10日

鄧淑明博士 科網人語

評估東奧場館通風優劣

香港運動員在今屆東京奧運的傑出表現令港人熱血沸騰,令人暫忘不久之前大眾對在新冠肺炎疫情下舉辦大型賽事的擔憂。

世界衞生組織(WHO)剛在今年3月提出評估室內通風的路線圖,以降低新冠肺炎病毒的傳播風險。可是,在戶外和半戶外區域,如巴士站、體育館和遊樂場這些地方,穿過的氣流錯綜複雜,如何客觀評估這些地方是否有足夠鮮風,一直是個難題。

過去,由於這種通風量模擬檢測須耗用大量電腦運算資源,因此相關專業軟件成本數以百萬元計。不過,日本九州大學應用力學研究所近年運用計算流體動力學(computational fluid dynamics,簡稱CFD),模擬室外和半戶外空間的通風情況,並結合地理資訊系統(GIS)融滙3D城市模型、地形和建築資訊模擬(BIM)等數據作氣流分析,把結果顯示在地圖上,效果一目了然。

位於東京明治神宮外苑的國立競技場,是今屆奧運的主場館,建築師以看台和屋頂之間的空隙吸引外面氣流進入場館,良好的通風可以緩解東京夏季炎熱潮濕的環境。然而,這是否足以防止新冠病毒傳播呢?

研究員於是使用氣流分析器(Airflow Analyst),以了解場館從自然風中獲得多少鮮風。他們首先利用GIS軟件複製了整個東京的建築物、樹木、地形;繼而以國立競技場為中心,設定了周遭約1.3平方公里的計算面積,再把體育館周圍的空間網格點設定在1米以內,網格點總數約1110萬個,仔細地重現場館實況。

大家最關注人們在呼吸、說話、打噴嚏和咳嗽過程中,所產生的飛沫在場館內的走向,以此評估病毒的傳播風險。故此,研究員在體育場模型內放置了一個虛擬的顯示式追蹤氣體,並觀察其濃度隨着時間的推移如何變化。

結果發現,當平均風速為每秒3米的偏北風由體育場外吹進時,體育場內的空氣大約13分鐘內便會被完全替換,意味體育場每小時獲得大約4.6次新鮮空氣。

這次研究基於偏北風,但風向和速度全天不斷變化,要更全面了解場館通風能力,要把16個風向的模擬結果與實時氣流觀測、天氣預報數據相結合,同時加入體育場內當天的人數和活動類型,才可精準地評估病毒傳播的風險。

這個結合城市地理資訊數據的氣流模擬技術令我深感興趣,因為它能把風向變化展現在3D地圖上,讓人評估半室內和戶外鮮風的情況,從而預視和偵測病毒傳播的風險。

香港若要邁向疫症「清零」,這個技術可大派用場,值得當局考慮。

鄧淑明博士_香港大學工程學院計算機科學系、社會科學學院地理系及建築學院客席教授

 

(編者按:鄧淑明博士最新著作《你未來就緒嗎?》現已發售)

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