Monitoreo de la calidad del aire en los espacios cerrados

El monitoreo de la calidad del aire en los espacios cerrados es actualmente una de las líneas de investigación más importantes, donde es muy importante el desarrollo de la ingeniería de construcción, especialmente de la edificación de edificios pasivos y saludables**. El monitoreo y el control de la temperatura, la humedad y la concentración de dióxido de carbono en espacios cerrados decide sobre el confort de uso y tiene una influencia muy positiva en nuestra salud.

Los parámetros más importantes que deciden la calidad del aire

Nuestro confort térmico en gran escala está determinado por:

• la temperatura del aire y hasta los cambios más pequeños pueden ser fuertemente notados. Mientras que al controlar y mantener la temperatura en un nivel óptimo (18 – 22°C) es muy caro y está determinado por el consumo de energía del edificio.

• la humedad relativa que determina la composición con la humedad en el aire debería entrar en el rango de 40% a 60%. No se controla con el mismo parámetro estricto como la temperatura. Sin embargo, los valores que se desvían significativamente del rango óptimo causan un gran malestar. El control de la humedad por lo general se lleva a cabo mediante el drenaje del aire que circula en sistemas de aire acondicionado.

• la composición del aire está determinada por una mezcla de gases atmosféricos. El valor biofísico más importante tiene un porcentaje de participación de oxígeno y de dióxido de carbono. La concentración de estos dos gases puede variar en los espacios cerrados rápidamente debido a los procesos de metabolismo químico y bioquímico.Los cambios en la concentración de CO₂ en el aire inhalado tienen un mayor impacto en el cuerpo humano que un cambio similar en el contenido de oxígeno. Por lo tanto, un elemento esencial para controlar la composición del aire es el control de la concentración de dióxido de carbono.

La necesidad de monitoreo de CO₂ en el aire

La necesidad de controlar la calidad del aire, especialmente el análisis del contenido de dióxido de carbono en el espacio cerrado es de particular importancia en el contexto de las tres categorías de factores:

• físicos,- económicos,
• de salud

El mantenimiento de una óptima calidad del aire y la reducción de CO₂ requiere ventilación constante del espacio. La ventilación intensiva provoca la emisión de calor fuera del edificio. Mientras tanto, las condiciones físicas se relacionan con la reducción del consumo de energía en los edificios mediante la reducción de las emisiones de calor del edificio.

Los aspectos económicos están directamente relacionados con el coste de la ventilación para mantener las concentraciones de CO₂ a un nivel aceptable.

Los aspectos de salud se refieren principalmente a la reacción desfavorable del organismo humano al aumento del contenido de dióxido de carbono en el aire inhalado.

Las concentraciones elevadas de CO₂ provocan la reducción de la concentración y somnolencia. Cuando la concentración de dióxido de carbono alcanza un valor comparable a la concentración de oxígeno en el aire (aproximadamente un 20%) puede causar amenaza de vida. El mantenimiento de las concentraciones óptimas de dióxido de carbono contribuye indirectamente al aumento de la eficiencia de nuestro trabajo y reduce el riesgo de síntomas de enfermedades causadas por la exposición a altas concentraciones de CO₂.

La normativa legal sobre la concentración de CO₂ en espacios cerrados

En los países desarrollados de América del Norte y Europa conceden gran importancia a las tres categorías de factores mencionados anteriormente. En estas regiones del mundo se han creado normas que rigen la calidad del aire y las recomendaciones con respecto a la concentración de CO₂ en espacios cerrados.

** Las normas de ventilación existentes son:

• ASHRAE 62.1-2013 en Estados Unidos,
• EN-15251:2012, EN-15241:2011, EN-15242:2009 y EN-13779:2008 en Europa. Su objetivo es conseguir una calidad del aire aceptable en espacios cerrados.

En Polonia hasta el año 2015 estaban vigentes las siguientes normas: PN-83/B-03430 y PN-83/B-03430/Az3:2000, que han sido reemplazadas por las normas europeas.

Todos estos documentos, anteriormente citados, regulan de forma similar indicando la intensidad de la ventilación en función del número de personas, el tipo y el tamaño de la habitación. La intensidad de la ventilación actualmente recomendada exige el cambio de aire de 15 a casi 40 m3/h por persona. Las normas se aplican también a los límites de concentración de CO₂, que son desfavorables y peligrosos para la salud.

Influencia de CO₂ en nuestra salud

Hay que recordar que la alta concentración de dióxido de carbono en el aire, teniendo una cantidad por encima del 20%, en un caso crítico puede conducir a la muerte. En términos de pertenencia a concentraciones medianas, por lo general produce somnolencia y reduce la concentración. El aumento de la concentración de CO₂ por encima de 1.000 ppm en el aire inhalado provoca no sólo la pérdida de concentración y somnolencia, pero también aumenta la frecuencia respiratoria, dificultad para respirar y palpitaciones en el corazón.

La tabla se muestran los valores de la concentración de dióxido de carbono en el aire inhalado y su impacto en el cuerpo humano.

Los niveles característicos de la concentración de CO₂ y sus influencias en el organismo humano

*valor típico de concentración de CO₂ en el aire exhalado

Rapidez de cambios en concentraciónCO₂

Las concentraciones elevadas de CO₂ pueden aparecer rápidamente en los espacios públicos, en los que se encuentra al mismo tiempo una gran cantidad de personas. Esto es debido al hecho de que con poco esfuerzo físico el contenido de dióxido de carbono exhalado en el aire puede llegar hasta 5000 ppm.

Teóricamente, en una habitación cerrada y sin ventilación, de unos 20 m3, una persona durante el sueño de 8 horas es capaz de cambiar el nivel de la concentración de dióxido de carbono de 350 ppm a aproximadamente 6000 ppm. Así que la concentración de dióxido de carbono puede cambiar muy rápido y por eso es importante medir los parámetros del aire, con especial énfasis en el tema de la concentración de CO₂. La mejora en la calidad del aire simplemente a través de la ventilación permanece en contradicción con las directrices de igual importancia, para la mejora del aislamiento y la reducción de la intensidad energética. Por lo tanto, la cuestión de control del nivel de CO₂, la humedad y la temperatura del aire, actualmente, es esencial en el proceso de optimización de la calefacción, ventilación y del aire acondicionado en los edificios.

Conexión del sistema de ventilación con el monitoreo del aire

Observando el nivel de CO2 se pueden gestionar más efectivamente el balance del calor de los espacios cerrados y de los edificios, y al mismo tiempo mantener el confort apropiado de explotación. Nos viene con ayuda una solución para el monitoreo de la calidad del aire y control de ventilación AXIOMET AX-CO2-1. Es un sistema digital de monitoreo-registro que cuenta con una función integrada de medición de temperatura, humedad relativa y condensación de CO₂.

El dispositivo está equipado con una salida digital cuyo estado será liberado por los niveles de alarma programados por el usuario. En el mismo sistema facilita el uso y la regulación del tipo encendido/apagado del sistema de ventilación forzada.

Conclusión

La cuestión del monitoreo y del control del microclima en los espacios cerrados, debería tratarse en estrecha relación con la cuestión de la mejora de la funcionalidad de los edificios y reducción de la intensidad energética. Por un lado está la economía de la explotación de los objetos y por otro la salud integral.