Test sulla qualità dell’aria interna in una scuola rumena

Di recente, Daikin ha preso parte a uno studio approfondito condotto in una scuola dell'area di Bucarest, per determinare i potenziali effetti sugli alunni, in termini di apprendimento e salute, della qualità dell’aria interna.

Daikin è stata contattata dall'Università tecnica d'ingegneria civile di Bucarest, facoltà di Edilizia, vista la sua rinomata esperienza e il rapporto consolidato con una scuola pubblica locale, nell'area di Bucarest, che ospita ragazzi che vanno dai 7 ai 15 anni.

Qualità dell’aria interna: un problema invisibile

Quando non sono in casa, i bambini trascorrono la maggior parte del loro tempo a scuola. Nelle scuole, dove numerosi bambini condividono la stessa aula, gli inquinanti atmosferici possono accumularsi rapidamente. Alte concentrazioni di CO2, composti organici volatili (VOC) sotto forma di vapori rilasciati dai prodotti per la pulizia, dai materiali edili e dal contenuto delle aule, particelle di polvere e allergeni, compresi i pollini, possono comportare una serie di problemi di salute. Dal mal di testa alla scarsa concentrazione, dalla mancanza di coordinazione a nausea e vertigini, fino a disturbi respiratori e danni agli organi o al sistema nervoso centrale. I batteri e i virus, tra cui il Covid-19, vengono veicolati dalle particelle presenti nell'aria, rischiando di diffondere rapidamente le malattie in assenza di un adeguato monitoraggio.

Secondo le stime dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), ogni giorno circa il 93% dei bambini di età inferiore ai 15 anni di tutto il mondo respira aria così inquinata da mettere a serio rischio la propria salute e la propria crescita. 1

Un recente studio dell'Harvard Gazette ha stabilito un chiaro legame tra il particolato fine PM2,5, che può venire assorbito dal sangue, e la demenza. Questo fatto crea i presupposti per un potenziale declino cognitivo a breve termine, con implicazioni sanitarie a livello globale, se pensiamo che oltre 57 milioni di persone in tutto il mondo convivono già con questa patologia. 2

La ventilazione naturale può contribuire a migliorare la qualità dell'aria, ma non sempre è possibile aprire le finestre, e spesso non è nemmeno utile. La scuola coinvolta nel case study, ad esempio, è situata in un'area urbana densamente popolata, con livelli di qualità dell'aria esterna scarsi e un'alta concentrazione di particelle PM2,5 e PM10. Oltre all'ingresso di inquinanti esterni e al rumore, che può disturbare l’apprendimento, il flusso d'aria naturale è imprevedibile e comporta una distribuzione non uniforme dell'aria esterna e/o una inadeguata rimozione degli inquinanti. Tenere le finestre aperte espone inoltre ad abbassamenti o innalzamenti di calore repentini, che compromettono l'efficienza energetica dei sistemi di riscaldamento o raffrescamento presenti negli edifici.

Lo studio

In molte scuole e asili la qualità dell'aria è al di sotto degli standard nazionali e internazionali. Senza un'adeguata ventilazione, si possono accumulare concentrazioni pericolose di anidride carbonica, polvere e radon (un gas radioattivo). Il progetto Healthy School è nato con l'obiettivo di migliorare le linee guida per la progettazione delle aule e di evidenziare i benefici di un buon controllo della qualità dell'aria interna (IAQ), abbinato ad altri fattori di comfort come temperatura, rumorosità e luce. Lo studio è durato sette mesi ed è stato condotto in un'aula che ospita circa trenta alunni in presenza.

Disegno dello studio

Daikin ha collaborato con il professor Tiberiu Catalina per creare quattro scenari di prova distinti finalizzati a individuare i problemi e mettere a punto le soluzioni appropriate in termini di apparecchiature:

Scenario 1: Benchmarking

Misurazione dei livelli di qualità dell'aria preesistenti, senza apparecchiature installate.

Scenario 2: Purificazione dell’aria

Installazione di purificatori d'aria nelle aule, con valutazione dei livelli di particolato (PM) prima e dopo l’installazione.

Scenario 3: APU + ventilazione

È stata installata un'unità di ventilazione a recupero di calore che apporta aria fresca nelle aule. Prima e dopo l’installazione, sono stati rilevati temperatura e livelli di CO2, PM e VOC.

Scenario 4: APU + ventilazione + filtrazione ulteriore

Per migliorare la qualità dell'aria, l'unità di ventilazione installata è stata dotata di filtri aggiuntivi per rimuovere le particelle inquinanti che penetrano nell’edificio dall'esterno.

Unità installate

Il sensore Daikin IEQ è un dispositivo IoT che misura il benessere degli utenti. La qualità dell'ambiente interno (IEQ) è un concetto più ampio rispetto alla qualità dell'aria interna (IAQ) e comprende l'illuminazione, il rumore e i campi elettromagnetici. Il dispositivo integra 12 sensori che monitorano 15 parametri diversi e si connette alla rete Wi-Fi. La misurazione della qualità dell'aria interna comprende la concentrazione di CO2, i livelli dei composti VOC e il particolato PM2,5 e PM10. ​

VAM: la ventilazione meccanica è stata affidata all'unità VAM di Daikin con scambiatore di calore a entalpia, che consente di risparmiare energia e previene la dispersione di energia tramite la ventilazione, sfruttando il recupero di umidità, raffrescamento e riscaldamento interni e il funzionamento free cooling quando la temperatura esterna scende al di sotto di quella interna.

Purificatore d'aria Daikin MCK55W: oltre alla ventilazione meccanica, la purificazione dell'aria è stata affidata all'unità di purificazione dell'aria MCK55W, dotata anche della funzione di umidificazione. Il filtro elettrostatico HEPA è progettato per rimuovere il 99,97% del particolato fine di 0,3 μm. ​

I prodotti Daikin sono perfettamente integrati in una soluzione totale di climatizzazione a pompa di calore, per la massima semplicità. Il recupero di calore attraverso le unità VAM mantiene la temperatura e l'umidità giuste per le condizioni interne richieste, riducendo le bollette energetiche e offrendo un livello di comfort ottimale agli occupanti, che possono così concentrarsi al meglio sulle lezioni.

Conclusioni dello studio

Lo studio rumeno ha evidenziato tutti i potenziali rischi delle aule chiuse, dove l'aria non può entrare facilmente e gli inquinanti finiscono per accumularsi. I risultati del progetto Healthy School confermano l'importanza dell'installazione di misure adeguate di monitoraggio e controllo della qualità dell’aria interna.

Nei casi in cui non è stata installata alcuna apparecchiatura (Scenario 1), sono stati registrati livelli elevati di particolato PM2,5 e PM10, con un'alta probabilità di insorgenza di malattie. Con l'installazione di purificatori d'aria (Scenario 2), è stata osservata una riduzione dei livelli di PM del 29%, ma il miglioramento più significativo è stato ottenuto con l'installazione di unità di ventilazione meccanica VAM in combinazione con i depuratori d'aria (Scenario 3). I livelli di CO2 sono diminuiti in modo significativo, fino al 60%. Dove le unità VAM sono state abbinate ai filtri G3 (Scenario 3), è stata rilevata una notevole riduzione dei livelli di PM. Un'ulteriore riduzione è stata rilevata in seguito all'installazione di filtri F7 ad alta efficienza (Scenario 4); lo studio ha dimostrato che l'infiltrazione di particolato fine esterno nelle aule può essere significativamente ridotta. ​

I purificatori d’aria e la ventilazione meccanica permettono di ottenere un miglioramento sostanziale della qualità dell'aria interna (IAQ) delle aule e un ambiente didattico ottimale per gli studenti. ​

"Abbiamo riscontrato miglioramenti significativi, con livelli di CO2 che sono rimasti ampiamente al di sotto del valore nazionale raccomandato e una riduzione della concentrazione di polvere in media superiore al 30%. Dal punto di vista acustico, i livelli di rumorosità sono minimi, aspetto significativo soprattutto per i purificatori d'aria, che per ottenere questi risultati devono funzionare alla massima velocità. Abbiamo osservato infine un miglioramento nel rendimento scolastico, con studi scientifici di altri Paesi che dimostrano un chiaro legame tra un controllo efficace dell'IAQ e i voti degli studenti. Il feedback degli alunni e degli insegnanti della scuola pilota è stato positivo, con una maggiore sensazione di sicurezza e benessere".

Prof. Tiberiu Catalina, Università tecnica d'ingegneria civile di Bucarest

Fonti:

[1] Oltre il 90% dei bambini respira aria tossica ogni giorno | OMS

[2] Studio che dimostra l'esistenza di un legame tra PM2,5 e declino cognitivo | The Harvard Gazette