صندوق كورسي-روزنتال

صندوق كورسي -روزنتال هو تصميم لجهاز تنقية هواء منزلي الصنع ، يمكن بناؤه بتكلفة منخفضة نسبيًا. يتكون من أربعة ^{[ 1 ]} أو خمسة ^{[ 2 ] [ 3 ]} مرشحات هواء جسيمية لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، تشكل مكعبًا، ومروحة صندوقية لسحب الهواء عبر المرشحات. تُغلق فواصل المكعب بشريط لاصق .

أظهرت دراسة أجريت عام 2022 أن معدل تدفق الهواء النظيف في تصميم المرشحات الخمسة يتراوح بين 600 و850 قدمًا مكعبًا (17-24 مترًا ^مكعبًا ) في الدقيقة (بحسب سرعة المروحة)، بتكلفة تُعادل عُشر تكلفة مرشحات الهواء التجارية تقريبًا. وقد ابتكر المهندسان ريتشارد كورسي وجيم روزنتال هذا التصميم خلال جائحة كوفيد-19 ، بهدف الحد من خطر العدوى عن طريق خفض مستويات جزيئات الفيروس المحمولة جوًا في الأماكن المغلقة. 

ينتقل فيروس كوفيد-19 بشكل أساسي عبر الهواء ، ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} وترتبط أحداث الانتشار الفائق عمومًا بالتجمعات الداخلية حيث يُسمح للفيروس بالتراكم في الهواء. ^{[ 7 ] [ 8 ]} واستجابةً لذلك، وبناءً على توصيات باحثي الأمراض المعدية، ^{[ 9 ] [ 10 ]} بدأ المهندسون بدراسة كيفية تقليل خطر العدوى عن طريق تحسين التهوية، وذلك بتقليل كمية الفيروس في الهواء الداخلي . ^{[ 11 ]}

تتفاوت أسعار وحدات تنقية الهواء (للغرف أو متعددة الغرف) المزودة بمرشحات HEPA بشكل كبير، من أقل من 50 دولارًا إلى أكثر من 500 دولار أمريكي . ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 11 ] [ 14 ]} وقد تم في الماضي بناء محاولات لتنقية الهواء باستخدام تركيبات "DIY" تشبه الصناديق من مرشحات HEPA، ^{[ 15 ] [ 16 ]} ولكن لم تكن هناك أي محاولة لتطبيق مثل هذا التصميم لتقليل الحمل الفيروسي المحمول جوًا.

في أغسطس/آب 2020، تحدث ريتشارد كورسي، مهندس البيئة والعميد المُعيّن حديثًا لكلية الهندسة في جامعة كاليفورنيا، ديفيس ، ^{[ 17 ]} مع آدم روجرز، مراسل مجلة Wired، حول فكرةٍ راودته لدمج عدة فلاتر هواء جاهزة مع مروحة صندوقية لتحسين كفاءة تصميمات فلاتر الهواء المنزلية الصنع. ^{[ 11 ]} تواصل روجرز مع جيم روزنتال، الرئيس التنفيذي لشركة Tex-Air Filters المُصنّعة للفلاتر، والذي سبق له التعاون مع كورسي في جامعة تكساس وفرع تكساس لمؤسسة الربو والحساسية الأمريكية ، لإجراء بعض الاختبارات على فلتر هواء واحد مُثبّت على مروحة صندوقية . ^{[ 2 ]}

استلهم روزنتال فكرة استخدام مرشحات متعددة من فكرة كورسي، فابتكر لاحقًا تصميمًا بخمسة مرشحات. أطلق روزنتال عليه اسم كورسي، ^{[ 2 ]} ولكن بعد أن ذكرت مقالة في صحيفة نيويورك تايمز الصناديق التي تحمل هذا الاسم، ^{[ 14 ]} غرد كورسي بأن الفضل يعود في الواقع إلى روزنتال، ^{[ 18 ]} وأنه يفضل اسم "صندوق كورسي-روزنتال". ^{[ 19 ] [ 20 ]} قام خبيرا التكييف والتهوية نيل كومباريتو وجون سيميلهاك بتعديل التصميم في أكتوبر 2020 ليستخدم أربعة مرشحات وقاعدة من الورق المقوى، في تصميم أطلق عليه اسم "مكعب كومباريتو". ^{[ 21 ] [ 22 ]}

يتكون تصميم صندوق كورسي-روزنتال من أربعة ^{[ 1 ]} أو خمسة مرشحات تكييف هواء ذات كفاءة MERV13 أو أعلى، تُشكل الجدران الجانبية للصندوق. ^{[ 2 ] [ 3 ]} تستخدم التصاميم ذات الأربعة مرشحات مرشحات بعرض 20 بوصة، مثبتة بشريط لاصق وقطعة من الورق المقوى تُشكل قاعدة الصندوق. ^{[ 23 ] [ 1 ]} في تصميم روزنتال لعام 2020، يُشكل مرشحان بأبعاد 16×20×2 بوصة وثلاثة مرشحات بأبعاد 20×20×2 بوصة خمسة جوانب للمكعب. ^{[ 2 ]} في كلا التصميمين، تُشكل مروحة صندوقية بقطر 20 بوصة (500 مم) الجانب الأخير من المكعب، وتُثبت بشريط لاصق على المرشحات، مما يُحكم إغلاق النظام بحيث يتم سحب الهواء عبر المرشحات وإخراجه من الصندوق. ^{[ 20 ] [ 13 ]} 

قام روزنتال لاحقاً بتحسين التصميم بإضافة غطاء للمروحة: يغطي هذا الغطاء المصنوع من الورق المقوى زوايا مروحة الصندوق لتحسين كفاءة النظام عن طريق تقليل التدفق العكسي. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

يمكن تجميع هذه الوحدات في غضون 15 دقيقة تقريبًا، وتدوم لعدة أشهر، وتتراوح تكلفة المواد المستخدمة فيها بين 50 و150 دولارًا أمريكيًا. ^{[ 20 ] [ 13 ] [ 11 ]}

يتراوح حجم جزيئات الفيروسات المحمولة جوًا بين 1 و50 ميكرومترًا . استخدم روزنتال معدات الاختبار الخاصة بشركته لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء لإجراء اختبار غير رسمي للتصميم، حيث وجد أن النظام يزيل حوالي 60% من الجزيئات التي يبلغ حجمها 1 ميكرومتر، ونحو 90% من الجزيئات التي يبلغ حجمها 10 ميكرومتر. ^{[ 11 ]} وقُدِّر معدل توصيل الهواء النظيف (CADR) لتصميم بأربعة مرشحات، بتكلفة 75 دولارًا أمريكيًا، بما يتراوح بين 165 و239 قدمًا مكعبًا (4.7-6.8 متر ^مكعب ) في الدقيقة (بحسب سرعة المروحة) في دراسة حالة أجراها باحثون من جامعة كاليفورنيا في ديفيس في أغسطس 2021. ^{[ 23 ]}    

في أبريل 2022، نشر فريق من جامعة كاليفورنيا في ديفيس دراسةً حول صندوق كورسي-روزنتال الذي يستخدم خمسة مرشحات MERV-13 بحجم بوصتين. ووجدوا أن معدل توصيل الهواء النظيف الفعال (CADR) لهذا التصميم يزداد مع سرعة المروحة، من حوالي 600 إلى 850 قدمًا ^{مكعبًا في}  الدقيقة (1019 إلى 1444 مترًا ^{مكعبًا في} الساعة ). ^{[ 3 ]} وبناءً على تكلفة تصميمهم، بلغ هذا الناتج 0.08 دولار أمريكي لكل CADR، أي أرخص بعشر مرات تقريبًا من أجهزة تنقية الهواء التجارية، مع تشغيل أكثر هدوءًا. ^{[ 3 ]} 

أظهرت دراسة أجريت على جهاز تنقية هواء منزلي الصنع لإزالة دخان حرائق الغابات ، باستخدام مروحة صندوقية وفلتر مثبت في نافذة، انخفاضًا في الجسيمات العالقة التي يتراوح حجمها بين 1  و10  ميكرومتر بنسبة 75% تقريبًا. وذكرت مجلة Wired أن هذه الدراسة تشير إلى أن هذه الفلاتر قد تُفلتر بفعالية جزيئات الفيروسات ذات الأحجام المماثلة. ^{[ 11 ] [ 25 ]}

قام الباحثون بتوسيع نطاق الدراسات المتعلقة بوحدات الترشيح هذه التي طورها المواطنون لتقييم فعاليتها في تقليل مستويات المواد الكيميائية المتطايرة المحمولة جواً ( VOCs )؛ وقد أظهر دودسون وزملاؤه أن هذه الوحدات قللت من مستويات PFAS والفثالات . ^{[ 26 ]}

أظهرت دراسة أجرتها مختبرات Underwriters Laboratories عام 2021 أن تركيب المرشحات على مروحة صندوقية بطريقة يدوية لا يشكل خطراً للحريق نتيجة زيادة سخونة ملفات محرك المروحة. ^{[ 27 ]}

استُخدمت صناديق كورسي-روزنتال في المدارس للحد من خطر انتقال عدوى كوفيد-19، ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} كما استُخدمت أحيانًا كدرس في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ، حيث تعلّم الطلاب علم تنقية الهواء وقاموا ببناء الصناديق بأنفسهم. ^{[ 31 ]} وعلى مستوى الجامعة، يُجري طلاب الهندسة أيضًا اختبارات على هذه الوحدات. ^{[ 32 ]}

كما استخدمت ملاجئ المشردين ومرافق الرعاية النهارية صناديق كورسي-روزنتال للتخفيف من مخاطر كوفيد-19. ^{[ 33 ]}

كما استُخدمت صناديق كورسي-روزنتال في موسم حرائق الغابات لعام 2023 في أمريكا الشمالية، لا سيما مع تسبب تلوث الدخان في ظروف خطيرة لجودة الهواء في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية في شرق الولايات المتحدة . ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

• جهاز تنفس n95

• فيديو لريتشارد كورسي وهو يشرح كيفية بناء صندوق كورسي-روزنتال ، 15 أبريل 2022