AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DO AR INTERIOR EM SALAS DE AULAS SEM SISTEMAS AVAC

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Thiago Quintanilha Álvaro
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1 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DO AR INTERIOR EM SALAS DE AULAS SEM SISTEMAS AVAC Filipe João Martins Rodrigues Mestrado em Tecnologia Ambiental Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Bragança Dezembro 2013

2 introdução A maioria das pessoas passa cerca de 85% a 90% do seu tempo em ambientes fechados como habitações, escritórios, escolas, etc. Nas escolas, o CO 2 é um dos principais contaminantes, onde pode atingir níveis muito adversos para a saúde humana. Efeitos do CO 2 no ser humano.

3 introdução

4 objetivos Avaliar as taxas de renovação de ar necessárias para a redução de CO 2 abaixo dos limites máximos recomendáveis. Possibilidade de manter esse padrão de qualidade do ar com recurso à ventilação natural. Desenvolvimento das bases de uma ferramenta de apoio à gestão da qualidade do ar em salas de aula.

5 dinâmica do CO 2 em salas de aulas

6 dinâmica do CO 2 em salas de aulas 1

7 dinâmica do CO 2 em salas de aulas 1 2

8 dinâmica do CO 2 em salas de aulas 3 1 2

9 metodologia - Seleção de 4 salas com volumes diferentes - Experimentação de Março a Maio Realizados 24 ensaios (6 por sala) das 9:00 às 18:00 em dias da semana diferentes G5-S3/01 G3-S5/ m m 3 90 m m 3 30 ocupantes 70 ocupantes 25 ocupantes 38 ocupantes

10 metodologia - Recolha de informação Interior Exterior - CO 2 - Temperatura - Humidade relativa - Taxa de ocupação - Altura dos ocupantes - Massa corporal dos ocupantes - Temperatura - Humidade relativa - Vento

11 metodologia Quadro legal CO mg/m mg/m 3 MT=30% Caudal mínimo de ar novo 30 m 3 /(h ocupante) 24 m 3 /(h pessoa)

12 metodologia Tratamento de dados/informação - Análise das concentrações de CO 2 e comparação com valores máximos recomendáveis - Obtenção do caudal de ar novo (Q AN ) através da equação do balanço material do CO 2 - Obtenção das renovações de ar por hora (RPH) C t i = C ext + G CO2 Q AN + C t i 1 C ext G CO2 Q AN e Q AN V t i t i 1 RPH = Q AN V C(t i ): Concentração de CO 2 [mg/m 3 ] no instante t i ; C(t i-1 ): Concentração de CO 2 [mg/m 3 ] no instante t i-1 ; C ext : Concentração de CO 2 [mg/m 3 ] no exterior; Q AN : Caudal de ar novo [m 3 /h]; G CO2 : Produção de CO 2 no interior [mg/h]; V: Volume do espaço [m 3 ]; t: tempo [min]; RPH: Renovações de ar por hora [h -1 ]; Verbeke e Cools, 1995; Boyer et al., 1999; CIBSE, 2005; Portaria n.º 353-A/2013

13 resultados G5-S3/01 Em média: 1000 < CO 2 < 3000 mg/m 3 Ocupação: 10%-20% (30% e 70%) 2,5 RPH com aberturas e < 1 RPH sem aberturas G3-S5/01 Em média: 1300 < CO 2 < 2400 mg/m 3 Ocupação: 20% (40%) 1,8 RPH com aberturas e < 1 RPH sem aberturas

14 resultados 115 Em média: 2000 < CO 2 < 6000 mg/m3 Ocupação: 40% (90%) 2,8 RPH com aberturas e < 1 RPH sem aberturas 117 Em média: 2500 < CO 2 < 4000 mg/m3 Ocupação: 20% (50%) 3,1 RPH com aberturas e < 1 RPH sem aberturas

15 resultados Sala Sem aberturas Volume [m 3 ] Ocupação média máxima Caudal de ar novo médio por ocupante [m 3 /(h ocupante)] ocup. média ocup. máxima Taxa de renovação de ar [h -1 ] Sala G5-S3/ , ,3 3,4 0,61 Sala G3-S5/ , ,0 2,6 0,48 Sala ,3 25 9,6 2,4 0,67 Sala ,8 38 9,5 2,2 0,68 Com aberturas Sala G5-S3/ , ,1 13,6 2,46 Sala G3-S5/ , ,7 10,0 1,84 Sala , ,4 10,1 2,82 Sala , ,1 13,8 3,11

16 Simulação dos Níveis de CO 2 gestão dos níveis de CO 2

17 gestão dos níveis de CO 2 Metodologia Q AN_mod_W = 90 A abertura U W Q AN_mod = Q AN_mod_W + Q AN_mod_T + Q AN_mod_I Q AN_mod_I = A L C s T C W U W 2 G CO2 = A Du M n Q AN_mod_T = A abertura 3 C D T ext T int T int h abertura g A Du = 0, 202 Wb 0,425 Hb 0,725

18 gestão dos níveis de CO 2 Avaliação dos dados simulados r = d = 1 N i=1 O i O S i S σ O σ S MG = e N i=1 N i=1 ln O ln S S i O i 2 S i O + O i O 2 Sala G5-S3/01 Parâmetro Valores Valor Ensaios aceitáveis ideal 09 Mar 19 Mar 05 Abr 20 Abr 18 Mai 28 Mai r MG > d Sala G3-S5/01 Parâmetro Valores Valor Ensaios aceitáveis ideal 07 Mar 22 Mar 02 Abr 18 Abr 16 Mai 30 Mai r MG > d Sala 115 Parâmetro Valores Valor Ensaios aceitáveis ideal 05 Mar 20 Mar 03 Abr 16 Abr 14 Mai 29 Mai r MG > d Sala 117 Parâmetro Valores Valor Ensaios aceitáveis ideal 06 Mar 22 Mar 04 Abr 17 Abr 17 Mai 31 Mai r MG > d

19 gestão dos níveis de CO 2 Dados simulados G5-S3/01 G3-S5/ Q AN_mod_T 60% 70% 50% 60% 60% 80% * 60% 75% *

20 Utilização da ferramenta gestão dos níveis de CO 2

21 gestão dos níveis de CO 2 Simulação de cenários Espaço interior Aberturas Ocupantes Parâmetros m m 3 90 m m 3 Comprimento [m] 6,85 14,48 6,53 8,70 Largura [m] 7,50 7,50 5,15 5,15 Altura [m] 3,50 3,50 2,68 2,68 T int [ºC] CO 2 no início [mg/m 3 ] N.º 1/2 janela 1/2 janela 1 janela 3 janelas Área total de abertura [m 2 ] 0,53 0,53 0,8 2,4 Início 11:00 9:00 9:00 12:00 Fim 12:00 e 14:00 18:00 18:00 16:00 Duração [min] 60 e N.º de ocupantes 15/30 25/70 25/25 22/38 Altura média [m] 1,70 1,60 1,65 1,60 Massa corporal média [kg] Tipo de atividade Sedentária Condições exteriores Temperatura [ºC] Velocidade do vento [m/s] < 2 CO 2 exterior [mg/m 3 ]

m 2 ) 11:00 às 12:00 e 11:00 às 14:00 1 2 Volume: 380 m 3 Ocupantes: 25/70 (35,7%) Interior: 20 ºC Exterior: 4

22 gestão dos níveis de CO 2 Simulação de cenários Volume: 180 m 3 Ocupantes: 15/30 (50%) Interior: 21 ºC Exterior: ºC CO 2 início: 850 mg/m 3 CO 2 exterior: 684 mg/m 3 Vento: 2 5 m/s Aberturas: 1/2 Janela (0,53 m 2 ) 11:00 às 12:00 e 11:00 às 14: Volume: 380 m 3 Ocupantes: 25/70 (35,7%) Interior: 20 ºC Exterior: 4 10 ºC CO 2 início: 800 mg/m 3 CO 2 exterior: 700 mg/m 3 Vento: 5 10 m/s Aberturas: 1/2 Janela (0,53 m 2 ) Todo o período

(0,8 m 2 ) Todo o período 3 4 Volume: 120 m 3 Ocupantes: 22/38 (58%) Interior: 23 ºC Exterior: 20 25 ºC

23 gestão dos níveis de CO 2 Simulação de cenários Volume: 90 m 3 Ocupantes: 25/25 (100%) Interior: 22 ºC Exterior: 4 10 ºC CO 2 início: 720 mg/m 3 CO 2 exterior: 684 mg/m 3 Vento: 2 5 m/s Aberturas: 1 Janela (0,8 m 2 ) Todo o período 3 4 Volume: 120 m 3 Ocupantes: 22/38 (58%) Interior: 23 ºC Exterior: ºC CO 2 início: 684 mg/m 3 CO 2 exterior: 684 mg/m 3 Vento: < 2 m/s Aberturas: 3 Janelas (2,4 m 2 ) Todo o período

conclusões Com as salas fechadas durante as aulas e com as taxas atuais de ocupação, existem

ventilação natural é em grande parte influenciada pelo diferencial térmico - Maximização com

interior correspondem a reduções acentuadas dos níveis de CO 2 A ventilação das salas também

24 conclusões Com as salas fechadas durante as aulas e com as taxas atuais de ocupação, existem problemas de ventilação, mas com aberturas é possível alcançar boa qualidade do ar A ventilação natural é em grande parte influenciada pelo diferencial térmico - Maximização com ventos moderados ou fortes Algumas aberturas associadas a decréscimos da temperatura interior correspondem a reduções acentuadas dos níveis de CO 2 A ventilação das salas também ocorre sem aberturas intencionais, devido à existência da infiltração de ar novo durante o período de medição

25 considerações finais É importante conhecer a realidade das salas de aula, para poder implementar medidas preventivas de QAI. A ventilação natural é uma medida que não acarreta custos ao nível da renovação de ar.

26 Obrigado pela vossa atenção! fim

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