Introduzione
NanoSense è una PMI con sede nella regione dell'Ile-de-France e si occupa di qualità dell'aria interna (IAQ nel testo seguente) dal 2002. L'azienda progetta e produce diversi sensori multisensore IAQ (CO2, VOC, T°, T°, RH, Radon, PM) con algoritmi di controllo (ventilazione e riscaldamento/clima) e sono compatibili con le principali interfacce dei principali standard per edifici intelligenti. Lo scopo di questo articolo è quello di condividere la sua esperienza in materia di qualità dell'aria interna e di studiare diversi modi per migliorarla.
Le varie normative termiche successive hanno inizialmente favorito l'isolamento dell'involucro, poi la sua tenuta all'aria, attraverso il riscaldamento con una migliore efficienza (condensazione e pompe di calore). A partire dalla RT 2012, i nuovi edifici sono quindi "a tenuta d'aria", il che richiede una ventilazione meccanica o naturale controllata.
Infatti, un edificio ben isolato perde principalmente calorie attraverso il rilascio di aria calda in inverno o di aria fresca in estate a causa della ventilazione. Il consumo di riscaldamento e di aria condizionata diventa quindi principalmente legato al flusso di aria rinnovata.
È quindi necessario controllare adeguatamente il rinnovo dell'aria per ridurre al minimo il consumo energetico, ma prima di tutto dobbiamo porci la domanda principale: perché dobbiamo rinnovare l'aria negli edifici?
Le nostre funzioni cerebrali ci distinguono dagli altri mammiferi, il cervello è il nostro patrimonio più prezioso. Quest'ultimo, anche se rappresenta solo il 2% del nostro peso corporeo, consuma il 20% dell'ossigeno dell'aria che respiriamo attraverso il flusso sanguigno. Il sangue fornisce anche altri alimenti per il cervello, che alimenta in modo frugale.
Il volume respirato in un solo giorno rappresenta un volume di 15m3 di aria. La superficie sviluppata dei nostri polmoni ha le dimensioni di un campo da tennis. Questa gigantesca superficie è molto porosa e assorbe, oltre all'ossigeno, i composti organici volatili (COV) e le particelle fini contenute nell'aria. Se questi elementi non fossero assorbiti, il fondo dei nostri polmoni sarebbe sporco in un giorno come il fondo del nostro letto in un mese. Per esempio, respirando i vapori dell'alcool (un COV tra gli altri) si può diventare rapidamente ubriachi, per non parlare delle droghe che si inalano.
Tutti questi elementi assorbiti dalla respirazione sono trasportati dal sangue per alimentare principalmente il nostro cervello.
Per questo motivo, la scarsa qualità dell'aria interna compromette le funzioni cognitive e la produttività, oltre al suo più noto impatto sulla salute.
Ad esempio, una concentrazione di 1000 ppm di CO2 (l'aria che respiriamo fuori), che è la soglia regolamentare per una classe, corrisponde ad una riduzione delle funzioni cognitive di oltre il 23%. Se si considera che in un'aula è comune raggiungere più di 3000 ppm dopo un'ora di lezione, 3 volte di più della soglia regolamentare, non sorprende che gli studenti abbiano prestazioni scadenti. Livelli di CO2 molto elevati si raggiungono anche in una camera da letto con porta chiusa, il che influisce sulla qualità del sonno, anche per i neonati che ventilano tanto quanto noi.
Mentre la CO2 non ha alcun impatto sulla salute (se non a livelli estremamente elevati) i COV e le particelle sottili influiscono sulla salute. Le sole particelle fini sono responsabili di oltre 62.000 morti all'anno in Francia (cioè 20 volte di più che sulle strade!). I COV sono complessivamente dannosi, ma alcuni sono ora soggetti a norme specifiche per gli stabilimenti che ricevono il pubblico (ERP) perché riconosciuti come cancerogeni comprovati: Formaldeide e benzene. La formaldeide si trova nel legno (naturale) ma soprattutto nelle colle (pannelli truciolari). Il benzene si trova in alcune materie plastiche e nei fumi della benzina (in sostituzione del piombo).
Per queste diverse ragioni è quindi essenziale ventilare gli edifici, ma la diluizione con aria esterna non è sempre la soluzione ottimale sia in termini di energia che di qualità, come vedremo di seguito.
Controllo della ventilazione allo stato dell'arte
Finora, le perdite d'aria dagli edifici sono state sufficienti a garantire una ventilazione incontrollata ma sufficiente, a costo di un notevole dispendio energetico. Gli sforzi per ridurre il consumo di energia hanno iniziato a creare la consapevolezza dell'importanza della qualità dell'aria interna.
A causa dei loro costi e dei vincoli di manutenzione, le CMV a doppio flusso (ventilazione a controllo meccanico) (aria controllata in entrata e in uscita, spesso accompagnata da uno scambiatore di calore) potrebbero non affermarsi mai nel settore residenziale, per questo motivo le CMV e le MVV (ventilazione a isolamento meccanico - soffiaggio piuttosto che estrazione) senza recupero di calore devono essere controllate più di ogni altra con sonde IAQ (Indoor Air Quality) a seconda delle esigenze.
Soluzione NanoSense: IAQ pilotata da più inquinanti
Come accennato in precedenza, deve essere garantito un livello sufficientemente basso di CO2 in modo che le funzioni cognitive non ne siano influenzate. Ma non dobbiamo trascurare la salute e il comfort olfattivo. Nonostante una sonda di CO2 in una sala riunioni, quanti di noi hanno avvertito un disagio olfattivo dopo una pausa caffè quando siamo tornati in sala! L'acido valerico (COV contenuto nel sudore), come la maggior parte degli altri COV, viene assorbito nel flusso sanguigno durante la respirazione e, come la CO2, influisce sulle funzioni cognitive. Si tratta di una scoperta recente, ma con conseguenze di vasta portata.
NanoSense è stato il primo produttore di sensori IAQ ad integrare sensori VOC. Ciò consente una ventilazione che garantisce il comfort olfattivo, una migliore produttività (funzioni cognitive) e una migliore salute a lungo termine.
Ma una buona regolazione della ventilazione deve anche tener conto dell'umidità interna che può influenzare l'edificio (muffa, ...) e gli occupanti: pelle secca, labbra e irritare le mucose e le vie respiratorie.
Naturalmente, le sonde NanoSense IAQ integrano controlli di ventilazione sul superamento di soglie multi-inquinante CO2, COV, umidità, PM1, PM2.5 e PM10...
Per andare oltre: tenere conto degli effetti del Cocktail
Un sistema di misura e controllo multi-inquinante è, come abbiamo appena visto, molto più rilevante dei sistemi "ciechi" o di ventilazione su CO2 e/o umidità.
Tuttavia, se volete essere veramente rilevanti, dovete guardare l'immagine nel suo insieme! Non ci sono molti inquinanti nocivi per l'aria negli ambienti interni? Anche se c'è una soglia per ciascuna di esse che non è consigliabile superare, se tutte queste soglie raggiungono o superano il loro limite contemporaneamente, non sarebbe più pericoloso respirare quest'aria piuttosto che un'aria o uno degli inquinanti che si trovano alla concentrazione limite?
Nei farmaci non soggetti a prescrizione medica, per esempio, si dice "non superare le X compresse al giorno", ma se si prendono 10 scatole di farmaci diversi e si ingerisce la dose limite raccomandata ogni volta... L'impatto sul vostro corpo sarà dieci volte maggiore e lo stesso vale per l'impatto sul cervello, che è la parte più irrigata del corpo.
Con questo in mente, NanoSense quantifica e integra nei suoi calcoli di impatto fisiologico gli effetti cocktail di diversi inquinanti dell'aria interna.
Infatti, la ventilazione può essere attivata senza che venga superata alcuna delle soglie inquinanti se l'impatto complessivo è superiore al setpoint desiderato.
Concentrarsi sugli impatti della qualità dell'aria
Abbiamo visto che una rappresentazione ottimale della qualità dell'aria tiene conto di diversi inquinanti, ma come possiamo confrontare diversi inquinanti e "diversi cocktail"?
È quindi essenziale trovare un modo semplice ed intuitivo per rappresentare la IAQ che tenga conto di diversi inquinanti e di un effetto "cocktail" di questi inquinanti.
Un nuovo modo di esprimere la IAQ è dato dai suoi effetti fisiologici indotti piuttosto che dalla misurazione.
La tabella seguente riassume i vari effetti fisiologici e gli elementi di IAQ che vi contribuiscono.
Una rappresentazione sotto forma di impatti fisiologici può quindi emergere grazie alle varie interazioni quantificate degli inquinanti nell'uno o nell'altro degli impatti qui presentati:
Sarebbe così possibile monitorare continuamente l'evoluzione della salute e della produttività di un edificio o di un intero parco immobiliare!
Considerazione della qualità dell'aria esterna (IAQ: Atmospheric Air Quality)
Con i frequenti picchi di inquinamento nelle aree urbane e gli incendi boschivi e i pesticidi nelle aree rurali, è ancora importante aprire la finestra (o passare all'"aria fresca") per migliorare la qualità dell'aria interna? Istintivamente, diresti di no e avresti ragione! Ma dipende dai tempi, dalla posizione geografica e persino dalla direzione del vento!
È quindi necessario confrontare la qualità dell'aria interna e quella esterna prima di scegliere se aprire la finestra (o se ventilare)! Ma sapendo che gli inquinanti non sono gli stessi, come possiamo paragonare "cavoli" e "patate"?
Il caso più comune è un'elevata esposizione alla CO2 che colpisce principalmente le funzioni cognitive con aria esterna carica di particelle fini (PM2.5) e ventilazione non filtrata. Le particelle influiscono non solo sulle funzioni cognitive ma anche sulla salute a lungo termine. Il compromesso riguarda quindi conseguenze di natura completamente diversa per tempi di esposizione molto diversi.
Torniamo ai nostri indicatori globali in grado di prendere in considerazione diversi inquinanti e di quantificarne l'impatto e l'uso di sonde per la qualità dell'aria esterna.
Sintesi
Abbiamo visto qui la necessità di controllare i diversi mezzi di ventilazione principalmente a causa della maggiore tenuta all'aria degli edifici in un'ottica di efficienza energetica. Tuttavia, l'efficienza energetica non dovrebbe essere raggiunta a scapito della buona qualità dell'aria. Sarebbe quindi saggio non ventilare eccessivamente in modo permanente per paura di inebriare gli occupanti. Abbiamo visto che il sistema esistente, in termini di controllo della ventilazione, era al massimo contenuto da controllare in Umidità o CO2.
Questo controllo è lungi dall'essere ottimale, per questo motivo è preferibile utilizzare soluzioni di controllo della ventilazione che utilizzano il rilevamento di più inquinanti (CO2 + VOC + PM) e l'intelligenza di controllo integrata nei sensori.
Affinché queste soluzioni siano democratizzate, è importante tenere conto di diversi fattori, i sensori e il loro impiego devono essere efficienti dal punto di vista dei costi, l'accesso ai dati della IAQ in termini intelligibili deve essere democratizzato attraverso un accesso semplice e diretto. Affinché gli occupanti siano attori illuminati della loro IAQ, sembra necessario utilizzare una visualizzazione dei dati sulla qualità dell'aria in impatti fisiologici su smartphone o tablet.
L'integrazione della qualità dell'aria esterna, degli effetti cocktail e della considerazione energetica ci sembra essere il futuro in termini di rappresentazione e gestione della qualità dell'aria interna.
Qui trovate l'edizione di gennaio 2020 della rivista nella sua interezza.
La nostra cartella stampa 2020.
