Indoor air quality - Università e Sostenibilità

Indoor Air Quality
Temperature, Humidity and CO2 monitoring
Nicola Marchetti, Martina Catani, Alberto Cavazzini, Luisa Pasti, Francesco Dondi
Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche
Consiglio della Sostenibilita` del 25.07.2014
Attorno alla meta` degli anni ‘80 l’Organizzazione Mondiale della Sanita` (WHO) ha
coniato il termine Sick Building Syndrome (SBS), per descrivere specifiche situazioni di
malessere acuto e di disagio riportate da occupanti di un ambiente chiuso, legate
al tempo e che questi trascorrevano all’interno dell’edificio.
Numerosi studi a partire dalla fine degli anni ’90 hanno dimostrato come la SBS sia
legata strettamente alla Qualita` dell’Aria Indoor ed in particolare ad un basso grado
di comfort dovuto alla presenza di:
- un numero elevato di persone nell’ambiente confinato
(incremento di CO2 metabolica, Umidita` Relativa e Temperatura)
- sorgenti indoor che rilasciano specifici contaminanti che hanno effetti
a breve o medio termine sulla salute (allergeni, polveri sottili, composti
organici tossici, batteri, muffe, pollini,…)
- contaminazione da sorgenti outdoor di specifici inquinanti esterni che si possono
accumulare all’interno dell’edificio (traffico veicolare, ventilazione di scarichi e
tubazioni,…)
Possibile soluzione di questa situazione e` lo studio della Qualita` dell’Aria Indoor
con lo scopo di:
- individuare i fattori di base che la influenzano piu` profondamente
- individuare le sorgenti di contaminazione
- individuare la distribuzione e la dispersione dei contaminanti in tutto l’edificio
e non solo in zone specifiche
- implementare la ventilazione degli ambienti
- individuare procedure di pulizia dell’aria (filtri, superfici trattate,…)
- modificare o rimuovere le sorgenti di contaminazione
Tutto questo e` ancora piu` importante se viene contestualizzato in una struttura
Universitaria dove gli studenti trascorrono quasi il 90% del tempo in ambienti chiusi
seguendo lezioni o studiando.
Inoltre, mentre livelli eccessivi di umidita` e temperatura influenzano il grado di
comfort percepito dagli occupanti, concentrazioni elevate di CO2 hanno effetti
avversi sul grado di attenzione e di concentrazione degli studenti, provocando
sonnolenza e calo delle performance intellettive.
Migliorare la Qualita` dell’Aria Indoor passa necessariamente anche
attraverso una comunicazione ed una educazione degli occpuanti (studenti)
delle aule, biblioteche, sale studio, ambienti comuni,…
Si possono individuare buone pratiche di ricambio dell’aria programmate
in pause opportunamente indentificate durante le lezioni al fine di
evitare l’accumulo di contaminanti ed al tempo stesso di soddisfare
i requisiti di base di risparmio energetico (in particolare durante la stagione
invernale).
Strumentazione e punti di misura
Aule in cui sono stati effettuati i campionamenti:
- F9, Chiostro S. M. delle Grazie
- E3, Mammuth
Sonde utilizzate:
- Datalogger CO2, RH%, Temperature (Modello SD 800, Extech
Instruments)
Accuracy: RH% = ±4%; T = ±0,8°C; CO2 = ±5%
- Datalogger RH%, Temperature (Modello RHT10, Extech
Instruments)
Accuracy: RH% = ±3%; T = ±1°C
Aula F9, Chiostro S. M. delle Grazie
• Data: 07/05/2014 (9.30 – 13.30)
• Data: 12/05/2014 (9.30 – 13.20)
• Pianta schematica dell’aula e collocazione delle sonde:
RHT01
L
A
T
O
SD800
fronte
cattedra
chiusa
chiusa
chiusa
S
O
L
E
chiusa
aperta
RHT03
RHT02
Aula E3 Mammuth
• 1° campionamento: 08/05/2014 (8.30 – 13.30)
• 2° campionamento: 13/05/2014 (8.30 – overnight)
cattedra
SD800
Porta
aperta
L
A
T
O
S
O
L
E
aperta
aperta
RHT02
RHT03
aperta
aperta
aperta
RHT01
aperta
aperta
Porta
NOTA: Le porte sono chiuse durante l’orario di lezione.
Inizio lezioni
Aula F9, Chiostro S. M. delle Grazie, 12/05/2014
Fine lezioni
• Confronto dei dati relativi alla temperatura registrati dalle 4 sonde:
T ( C)
30 studenti
27.0
26.5
26.0
25.5
25.0
24.5
24.0
23.5
23.0
22.5
22.0
SD800
RHT01
RHT02
RHT03
0
50
100
150
200
Sampling time (min)
• Confronto dei dati relativi all’RH% registrati dalle 4 sonde:
Pausa
RH%
30 studenti
58.0
SD800
56.0
RHT01
54.0
RHT02
52.0
RHT03
50.0
48.0
46.0
44.0
42.0
0
50
100
150
Sampling time (min)
200
Inizio lezioni
Aula F9, Chiostro S. M. delle Grazie, 07/05/2014
Fine lezioni
• Umidita’ Relativa e concentrazione della CO2, registrati da SD800
Pause
15 studenti
55.0
54.5
54.0
53.5
53.0
52.5
52.0
51.5
51.0
50.5
50.0
49.5
1800
1600
Conc CO2 (ppm)
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
50
100
150
Sampling Time (min)
200
Conc CO2
RH%
RH%
30 studenti
2000
Inizio lezioni
Aula F9, Chiostro S. M. delle Grazie, 12/05/2014
Fine lezioni
• Umidita’ Relativa e concentrazione della CO2, registrati da SD800
Pausa
30 studenti
1800
53.0
1600
52.0
Conc CO2
RH%
51.0
1200
50.0
1000
49.0
800
48.0
600
47.0
400
46.0
200
0
45.0
0
50
100
150
Sampling time (min)
200
RH%
Conc CO2 (ppm)
1400
Inizio lezioni
Aula E3, Mammuth, 13/05/2014
Fine lezioni
• Confronto dei dati relativi alla temperatura registrati dalle 4 sonde:
Chiusura dell’aula
Pausa
150 studenti
Apertura dell’aula
50 studenti
SD800
RHT01
RHT02
RHT03
29.0
28.0
27.0
T ( C)
26.0
25.0
24.0
23.0
22.0
21.0
20.0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Sampling time (min)
• Confronto dei dati relativi all’RH% registrati dalle 4 sonde:
Chiusura dell’aula
Pausa
150 studenti
Apertura dell’aula
50 studenti
60.0
SD800
55.0
RHT01
RHT02
RH%
50.0
RHT03
45.0
40.0
35.0
30.0
0
200
400
600
800
Sampling time (min)
1000
1200
1400
Inizio lezioni
Aula E3, Mammuth, 08/05/2014
Fine lezioni
• Umidita’ Relativa e concentrazione della CO2, registrati da SD800
Pausa
3500
70.0
3000
65.0
Conc CO2 (ppm)
60.0
2500
RH%
55.0
2000
50.0
1500
45.0
1000
40.0
500
35.0
0
30.0
0
50
100
150
Sampling time (min)
200
250
RH%
Conc CO2 (ppm)
150 studenti
Inizio lezioni
Aula E3, Mammuth, 13/05/2014
Fine lezioni
• Umidita’ Relativa e concentrazione della CO2, registrati da SD800
Chiusura dell’aula
150 studenti
Apertura dell’aula
50 studenti
2700
60.0
2200
55.0
RH%
50.0
1700
45.0
1200
40.0
700
35.0
200
30.0
0
200
400
600
800
Sampling time (min)
Pausa
1000
1200
1400
RH%
Conc CO2 (ppm)
Conc CO2
AULA
num.
studenti
campionamento
e note
𝐸 (L/sec)
𝑄0,𝑝 (L/sec)
𝜆 (h-1)
Max [CO2]
(ppm)
E3
60
13/05/2014 1
0.008
7.4
2.26
900
E3
150
13/05/2014 2
0.004
2.6
1.07
2500
E3
150
08/05/2014 2
0.006
2.0
0.82
2900
F9
30
07/05/2014 3
0.004
5.0
1.14
1900
F9
30
12/05/2014 3
0.003
1.6
0.36
1600
1. incremento durante lezione + decremento a fine lezione;
2. incremento durante lezione + decremento nella pausa tra due lezioni;
3. solo incremento durante lezione.
Riferimenti di letteratura per 𝑄0,𝑝 riportano valori minimi pari a 3.8 L/sec
SVILUPPI DEL PROGETTO.
Monitoraggio di contaminanti organici volatili (es. Formaldeide), considerati essere allergeni
e di rilievo per la Qualita` dell’Aria Indoor
Richiede accurata calibrazione strumentale per: pompe campionamento attivo;
strumentazione HPLC/MS per la quantificazione.
PROSPETTIVE FUTURE.
Monitoraggio NOx, PM2.5, BTEX (Benzene, Toluene, Etilbenzene e
Xileni) sia indoor che outdoor (qualita` relativa)