Introducción
NanoSense es una PYME con sede en la región de Île-de-France y ha estado involucrada en la calidad del aire interior (IAQ en el siguiente texto) desde 2002. La compañía diseña y produce varios sensores multisensor IAQ (CO2, VOC, T°, RH, Radón, PM) con algoritmos de control (ventilación y calefacción/clima) y son compatibles con las principales interfaces de los principales estándares de construcción inteligente. El propósito de este artículo es compartir sus conocimientos sobre la calidad del aire en interiores y estudiar diferentes formas de mejorarla.
Las diversas reglamentaciones térmicas sucesivas han favorecido en primer lugar el aislamiento de la envoltura, y luego su estanqueidad, mediante un calentamiento de mayor eficacia (condensación y bombas de calor). Desde la RT de 2012, los nuevos edificios son, por lo tanto, "herméticos", lo que requiere una ventilación mecánica o natural controlada.
De hecho, un edificio bien aislado pierde principalmente calorías a través de la liberación de aire caliente en invierno o aire fresco en verano debido a la ventilación. El consumo de calefacción y aire acondicionado se relaciona entonces principalmente con el flujo de aire renovado.
Por lo tanto, es necesario controlar adecuadamente la renovación del aire para minimizar el consumo de energía, pero antes de nada debemos hacernos la pregunta principal: ¿Por qué necesitamos renovar el aire de los edificios?
Nuestras funciones cerebrales nos distinguen de otros mamíferos, el cerebro es nuestro patrimonio más preciado. Este último, aunque sólo representa el 2% de nuestro peso corporal, consume el 20% del oxígeno del aire que respiramos a través de la corriente sanguínea. La sangre también proporciona otros alimentos para el cerebro, que alimenta de forma frugal.
El volumen respirado en un solo día representa un volumen de 15m3 de aire. La superficie desarrollada de nuestros pulmones es del tamaño de una cancha de tenis. Esta gigantesca superficie es muy porosa y absorbe, además de oxígeno, compuestos orgánicos volátiles (COV) y partículas finas contenidas en el aire. Si estos elementos no fueran absorbidos, el fondo de nuestros pulmones estaría tan sucio en un día como el fondo de nuestra cama en un mes. Por ejemplo, al inhalar vapores de alcohol (un COV entre otros) puedes emborracharte rápidamente, sin mencionar las drogas que inhalas.
Todos estos elementos absorbidos por la respiración son transportados por la sangre para alimentar principalmente nuestro cerebro.
Por esta razón, la mala calidad del aire interior perjudica la función cognitiva y la productividad, además de su impacto más conocido en la salud.
Por ejemplo, una concentración de 1000 ppm de CO2 (el aire que respiramos), que es el umbral de regulación de un aula, corresponde a una reducción de las funciones cognitivas de más del 23%. Si se considera que en un aula es común alcanzar más de 3000 ppm después de una hora de clase, 3 veces más que el umbral reglamentario, no es sorprendente que los estudiantes tengan un mal rendimiento. También se alcanzan niveles muy altos de CO2 en un dormitorio con la puerta cerrada, lo que afecta a la calidad del sueño, incluso para los niños que se ventilan tanto como nosotros.
Mientras que el CO2 no tiene ningún impacto en la salud (excepto en niveles extremadamente altos) los COV y las partículas finas afectan a la salud. Sólo las partículas finas son responsables de más de 62.000 muertes al año en Francia (es decir, ¡20 veces más muertes que en las carreteras!). Los COV son perjudiciales en general, pero algunos están ahora sujetos a reglamentos específicos para los establecimientos que reciben al público (PRE) porque se les reconoce como cancerígenos probados: Formaldehído y benceno. El formaldehído se encuentra en la madera (natural) pero principalmente en las colas (aglomerado). El benceno se encuentra en algunos plásticos y en los vapores de la gasolina (sustituyendo al plomo).
Por estas diversas razones es por lo tanto esencial ventilar los edificios, pero la dilución con aire exterior no es siempre la solución óptima tanto en términos de energía como de calidad, como veremos más adelante.
Control de ventilación de última generación
Hasta ahora, las fugas de aire de los edificios han sido suficientes para asegurar una ventilación incontrolada pero suficiente a costa de un importante gasto de energía. Los esfuerzos por reducir el consumo de energía han comenzado a crear conciencia de la importancia de la calidad del aire interior.
Debido a sus limitaciones de costo y mantenimiento, es posible que los CMV (Mechanically Controlled Ventilation - ventilación controlada mecánicamente) de doble flujo (aire entrante y saliente controlado, a menudo acompañado de un intercambiador de calor) nunca se establezcan en el sector residencial, por lo que los CMV y MVV (Mechanically Insufflated Ventilation - soplar en lugar de extraer) sin recuperación de calor deben ser controlados más que cualquier otro con sondas IAQ (Indoor Air Quality) según las necesidades.
Solución NanoSense: IAQ impulsado por múltiples contaminantes
Como se mencionó anteriormente, se debe garantizar un nivel de CO2 suficientemente bajo para que las funciones cognitivas no se vean afectadas. Pero no debemos descuidar la salud y el confort olfativo. A pesar de una sonda de CO2 en una sala de reuniones, ¡cuántos de nosotros sentimos un malestar olfativo después de una pausa para el café cuando volvimos a la sala! El ácido valérico (COV contenido en la transpiración) como la mayoría de los otros COV se asimilan en el torrente sanguíneo durante la respiración y, como el CO2, afectan a las funciones cognitivas. Este es un descubrimiento reciente pero con consecuencias de gran alcance.
NanoSense fue el primer fabricante de sensores IAQ que integró sensores de COV. Esto permite una ventilación que asegura la comodidad olfativa, una mejor productividad (funciones cognitivas) y una mejor salud a largo plazo.
Pero una buena regulación de la ventilación también debe tener en cuenta la humedad interior que puede afectar al edificio (moho, ...) y a los ocupantes: piel, labios secos e irritación de las mucosas y las vías respiratorias.
Naturalmente, las sondas IAQ de NanoSense integran controles de ventilación al exceder los umbrales de múltiples contaminantes CO2, VOC, Humedad, PM1, PM2.5 y PM10...
Para ir más lejos: Teniendo en cuenta los efectos del cóctel
Un sistema de medición y control de múltiples contaminantes es, como acabamos de ver, mucho más relevante que los sistemas "ciegos" o de ventilación sobre el CO2 y/o la humedad.
Sin embargo, si quieres ser realmente relevante tienes que mirar el cuadro en su conjunto! ¿No hay muchos contaminantes dañinos en el aire interior? Aunque hay un umbral para cada uno de ellos que no es aconsejable superar, si todos estos umbrales alcanzan o superan su límite al mismo tiempo, ¿no sería más peligroso respirar este aire en lugar de que un aire o uno de los contaminantes se encuentren en la concentración límite?
En los medicamentos de venta sin receta, por ejemplo, dice "no exceda de X tabletas por día" pero si toma 10 cajas de diferentes medicamentos e ingiere la dosis límite recomendada cada vez... El impacto en su cuerpo será diez veces mayor y lo mismo ocurre con el impacto en su cerebro, que es la parte más irrigada del cuerpo.
Teniendo esto en cuenta, NanoSense cuantifica e integra en sus cálculos de impacto fisiológico los efectos cóctel de los diferentes contaminantes del aire interior.
De hecho, la ventilación puede activarse sin que se supere ninguno de los umbrales de contaminantes si el impacto global es mayor que el punto de ajuste deseado.
Enfoque en los impactos de la calidad del aire
Hemos visto que una representación óptima de la calidad del aire tiene en cuenta varios contaminantes, pero ¿cómo podemos comparar diferentes contaminantes y "diferentes cócteles"?
Por lo tanto, es esencial encontrar una forma simple e intuitiva de representar la CAI que tenga en cuenta varios contaminantes y un efecto "cóctel" de estos contaminantes.
Una nueva forma de expresar el IAQ es por sus efectos fisiológicos inducidos más que por la medición.
En el cuadro que figura a continuación se resumen los diversos efectos fisiológicos y los elementos de la CAI que contribuyen a ellos.
Una representación en forma de impactos fisiológicos puede entonces surgir gracias a las diversas interacciones cuantificadas de los contaminantes en uno u otro de los impactos presentados aquí:
De esta manera sería posible controlar continuamente la evolución de la salud y la productividad de un edificio o de todo un conjunto de edificios!
Consideración de la calidad del aire exterior (IAQ: Atmospheric Air Quality)
Con los frecuentes picos de contaminación en las zonas urbanas y los incendios forestales y los pesticidas en las zonas rurales, ¿sigue siendo relevante abrir la ventana (o cambiar a "aire fresco") para mejorar la calidad del aire interior? Instintivamente, dirías que no, ¡y tendrías razón! Pero depende de los tiempos, la ubicación geográfica e incluso de la dirección del viento.
Por lo tanto, es necesario comparar la calidad del aire interior y la calidad del aire exterior antes de tomar la decisión de abrir la ventana (o ventilar)! Pero sabiendo que los contaminantes no son los mismos, ¿cómo podemos comparar "coles" y "patatas"?
El caso más común es una alta exposición al CO2 que afecta principalmente a las funciones cognitivas con aire exterior cargado de partículas finas (PM2.5) y ventilación no filtrada. Las partículas no sólo afectan a las funciones cognitivas sino también a la salud a largo plazo. Por consiguiente, el compromiso se refiere a las consecuencias de naturaleza completamente diferente para tiempos de exposición muy diferentes.
Volvemos a nuestros indicadores globales capaces de tener en cuenta los diferentes contaminantes y cuantificar sus impactos y el uso de sondas de calidad del aire exterior.
Síntesis
Hemos visto aquí la necesidad de controlar los diferentes medios de ventilación debido principalmente al aumento de la estanqueidad de los edificios con vistas a la eficiencia energética. Sin embargo, la eficiencia energética no debe lograrse a expensas de la buena calidad del aire. Por lo tanto, sería prudente no sobreventilar permanentemente por miedo a intoxicar a los ocupantes. Hemos visto que el sistema existente, en términos de control de la ventilación, se contentó, en el mejor de los casos, con controlar la humedad o el CO2.
Este control está lejos de ser óptimo, por lo que es preferible utilizar soluciones de control de la ventilación mediante la detección de múltiples contaminantes (CO2 + COV + PM) y la inteligencia de control integrada en los sensores.
Para que estas soluciones se democraticen, es importante tener en cuenta varios factores, los sensores y su despliegue deben ser rentables, el acceso a los datos del IAQ en términos inteligibles debe democratizarse mediante un acceso simple y directo. Para que los ocupantes sean actores ilustres de su IAQ, parece necesario utilizar una visualización de los datos de calidad del aire en los impactos fisiológicos en los teléfonos inteligentes o tabletas.
La integración de la calidad del aire exterior, los efectos de los cócteles y la consideración de la energía nos parece el futuro en términos de representación y gestión de la calidad del aire interior.
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