DEFINIÇÃO DOS REQUISITOS DE VENTILAÇÃO NAS NORMAS DE QAI

DEFINIÇÃO DOS REQUISITOS DE VENTILAÇÃO

NAS

NORMAS DE QAI

Manuel C. Gameiro da Silva, José Costa Grupo de Investigação em Energia, Ambiente e Conforto

ADAI-LAETA, Departmento de Engenharia Mecânica Universidade de Coimbra

manuel.gameiro@dem.uc.pt

Ernesto Peixeiro Ramos

, HVAC Consultant

Madrid, 2-3 de Junho de 2011

Um indicador dos tipos e quantidades de poluentes presentes no ar interior que podem causar desconforto ou riscos para a saúde humana ou de animais ou provocar estragos na vegetação.

É habitualmente quantificada a partir da concentração no ar de um ou mais poluentes.

Para a maior parte dos poluentes, a qualidade do ar interior é expressa a partir de uma concentração média ao longo de um certo período, por exemplo 900 mg/m3 _{ao longo de 8 horas}

In ISIAQ (International Society of Indoor Air Quality and Climate), Glossary of Indoor Air Sciences

Qualidade do Ar aceitável – um ar em que não há contaminantes conhecidos em quantidades que possam ser prejudiciais, de acordo com os limites definidos pelas autoridades responsáveis, e em relação ao qual 80% ou mais das pessoas expostas não expressam insatisfação.

Concentrações dos contaminantes no ar interior

São normalmente mais elevadas do que no ar exterior, porque:

• Os volumes em causa, para a diluição, são muito menores;

• A capacidade de mistura dos escoamentos é normalmente mais baixa, devido às baixas velocidades impostas pelos requisitos de conforto térmico;

• As taxas de emissão de contaminantes podem ser altas (ocupação ou emissões a partir de materiais).

Remoção das fontes de emissão Diluição/remoção em caudal de ar novo menos poluído

QAI Concentrações de Poluentes Efeitos na Saúde e Conforto Geração de Poluentes Processamento do Ar

QAI

Concentrações de Poluentes

Percepção Sensorial Caudal de Ar Novo

IAQ Concentration of Pollutants Effects on People (Health/Comfort) Ventilation Requirements

QAI Concentrações de Poluentes (mg/m3₎ Percepção Sensorial PI(%) Caudal de Ar Novo (m3_/h)

))

C

C

(

,

G

(

f

Q





PI

[%]



f

(

C

)

)

Q

(

f

[%]

PI



QAI

Concentrações de Poluentes

Percepção Sensorial Caudal de Ar Novo

Estabelecimento de Requisitos no Processo Normativo

(exemplo)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 P er cen tag em de I ns at is fei to s (%)

Excesso de Concentração de CO₂ (ppm) em relação ao ar exterior QAI em função de CO₂ (CR 1752-1998)

PI(%) = 395*EXP(-15,15*C_CO2^-0,25)

C_CO2 < 650 + 380  1000 ppm

NOTA: Expressão empírica obtida a partir da votação de visitantes do espaço -> pessoas não adaptadas

(exemplo)

QAI

Concentrações de Poluentes

Percepção Sensorial Caudal de Ar Novo

Estabelecimento de Requisitos no Processo Normativo

(exemplo)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 10 20 30 40 50 60 Co n c. C O2 (pp m) Q [m3_/(h.pessoa)] Q = G / [ (C_lim-C_ext) ]

(exemplo)

NOTA: Curva para a geração de CO₂ de uma pessoa standard (P50%) com 1.2 met de actividade metabólica C_lim <1000 ppm

QAI

Concentrações de Poluentes

Percepção Sensorial Caudal de Ar Novo

Estabelecimento de Requisitos no Processo Normativo

(exemplo)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 P er cen tag em de I ns at is fei to s (%)

Caudal de Ar Novo (m3_/h/pessoa)

Percepção sensorial da QAI (1992 EC Commission Report Nº11)

PI(%) = 395*EXP(-6,588*Q^-0,25)

(exemplo)

NOTA: Expressão empírica para a resposta sensorial à QAI correspondente à emissão de uma pessoa standard quando ventilada com diferentes caudais de ar novo

Simplificações normalmente assumidas

• Fonte de emissão constante, caudal de ar novo constante ;

• Regime permanente (concentração de equilíbrio atingida);

• Distribuição uniforme de poluentes no espaço

16 Concentração de equilíbrio : Resposta transitória:

Q

G

C

C





e

C

C

C

)

t

(

C







17 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 CO₂ (mg/m3₎ tempo (h) Concentração no ar exterior Concentração de Equilíbrio

Conceitos

C

C

Revisão dos valores de caudal de ar novo - Objectivos

• Assegurar o equilíbrio entre a QAI e a eficiência energética; • Dar ao regulamento a amplitude para acomodar diferentes

realidades permitindo uma evolução progressiva ao longo do tempo; • Simplificar o processo de determinação dos requisitos;

• Facilitar a aplicação aos vários actores, evitando situações em relação às quais a actuação possa ser dúbia;

• Garantir a articulação e a coerência entre os vários aspectos

relacionados com a QAI que são objecto de definição ou prescrição no regulamento.

• A consideração de três categorias diferentes de Qualidade do Ar Interior conforme o tipo / vocação do edifício

•Duas metodologias diferentes de obtenção dos caudais de ar novo, uma prescritiva e outra analítica

• Na metodologia prescritiva, duas tabelas simplificadas com valores de caudal calculados em função da taxa esperada de geração de poluentes

• Na metodologia analítica, um método simples de cálculo tendo por base as concentrações limites a não exceder de vários poluentes

Três categorias diferentes de QAI na fase de projecto

Categoria Explicação

I

Qualidade do ar excepcional, destinada a espaços com requisitos especiais. É recomendada, por exemplo, para espaços ocupados por pessoas muito sensíveis e frágeis, com requisitos particulares em termos de saúde.

II Qualidade do ar boa. É recomendada para novos edifícios. Deve ser usada nas requalificações, sempre que possível.

III Qualidade do ar média, corresponde ao nível mínimo aceitável. Recomendada, como mínimo, para edifícios existentes ou renovações.

• Método prescritivo

Os caudais de ar novo resultam da adopção de valores tabelados. Estes estão definidos para uma dada condição de funcionamento estabelecida em função da categoria de qualidade do ar interior que o projectista e/ou o dono de obra pretendem para o espaço e da taxa de de libertação dos poluentes no interior do compartimento em análise.

• Método analítico

São calculados pelo projectista, em função da categoria de qualidade do ar interior pretendida, os caudais mínimos de ar novo necessários para garantir a diluição dos poluentes gerados no compartimento ,de modo a não ultrapassar um dado limite das suas concentrações.

Método Prescritivo

• Dois tipos de carga poluente: Ocupantes e Edifício

• Caudal de ar novo necessário para diluir bioefluentes dos ocupantes foi determinado a partir de valores limites de concentrações de CO₂ estabelecidos para cada uma das três categorias de QAI

• Tabela construída para as classes da taxa de geração de bioefluentes, i. e. das taxas de actividade metabólica esperadas para os ocupantes do espaço

• Caudal de ar novo para diluir poluentes gerados pelo edifício, determinado a partir de concentrações limites de poluentes, para dois tipos de edifício conforme tipo de construção/actividades e três categorias de QAI

Os valores da tabela resultam da aplicação da seguinte fórmula:





[mg/h]

[m /h]

(

) [mg/m ]

G

Q

C

C

Sendo o CO₂ o bioefluente mais abundante e variando a sua emissão de forma directamente proporcional à actividade metabólica, a sua concentração é um bom indicador relativamente aos níveis esperados para os outros bioefluentes

G é taxa de geração do poluente;

C_equi valor assimptótico da concentração numa situação de carga, designado por concentração de equilíbrio

Tipo de actividade* Taxa de metabolismo dos ocupantes M (met)**

Exemplos de tipo de espaço Categoria Caudal de ar novo [m3_{/(hora.pessoa)]}

Sono 0,8 Quartos, Dormitórios e similares

I 27

II 16

III 12

Descanso 1 Salas de repouso, Salas de espera, Salas de

conferências, Auditórios e similares

I 34

II 20

III 14

Sedentária 1,2

Escritórios, Gabinetes, Secretarias, Salas de aula, Bibliotecas, Cinemas, Salas de Espectáculo, Salas

de Refeições, Lojas e similares

I 40

II 24

III 17

Moderada 1,4 a 2,0

Laboratórios, Ateliers, Salas de Desenho e Trabalhos Oficinais, , Cafés, Bares, Salas de Jogos

e similares I 60 II 35 III 25 Ligeiramente Alta 2,0 a 3,0

Pistas de dança, Salas em ginásios, Salas de ballet e similares

I 83

II 49

III 35

Alta 3,0 a 9,0 Salas de musculação, Salas em ginásios e

pavilhões desportivos e similares

I não aplicável

II 98

III 70

* Actividades típicas desenvolvidas de acordo com a ISO 7730:2005 ** 1 met =58,15 W/m2

Em espaços ocupados por pessoas com mais do que um tipo de

actividade, deve-se calcular a média ponderada do nível de actividade metabólica M_med

onde N_Mi representa o número de pessoas no espaço com cada nível de actividade metabólica M_i. Assim, o requisito de caudal de ar novo deve ser calculado através de:

sendo Q _{AN, 1 met} o valor indicado na Tabela anterior do requisito de caudal de ar novo para o nível de actividade metabólica igual a 1, para a categoria de QAI pretendida para o edifício.

 





Tipo de actividade* Taxa de metabolismo dos ocupantes M (met)**

Exemplos de tipo de espaço Categoria Caudal de ar novo [m3_{/(hora.pessoa)]}

Sono 0,8 Quartos, Dormitórios e similares

I 27

II 16

III 12

Descanso 1 Salas de repouso, Salas de espera, Salas de

conferências, Auditórios e similares

I 34

II 20

III 14

Sedentária 1,2

Escritórios, Gabinetes, Secretarias, Salas de aula, Bibliotecas, Cinemas, Salas de Espectáculo, Salas

de Refeições, Lojas e similares

I 40

II 24

III 17

Moderada 1,4 a 2,0

Laboratórios, Ateliers, Salas de Desenho e Trabalhos Oficinais, , Cafés, Bares, Salas de Jogos

e similares I 60 II 35 III 25 Ligeiramente Alta 2,0 a 3,0

Pistas de dança, Salas em ginásios, Salas de ballet e similares

I 83

II 49

III 35

Alta 3,0 a 9,0 Salas de musculação, Salas em ginásios e

pavilhões desportivos e similares

I não aplicável

II 98

III 70

* Actividades típicas desenvolvidas de acordo com a ISO 7730:2005 ** 1 met =58,15 W/m2

G_{[CO2 ]}= 30833 [(mg/h) / met] x M [met] 1 pessoa percentil 50 (70kg, 1,7m) Cext = 680mg/m3

Carga Poluente devida ao Edifício/Actividades

Valores resultam da aplicação da fórmula para as taxas típicas de emissão de formaldeído e COVs dos materiais de construção e revestimento:

Considerou-se a área total de emissão igual a 3 X Área de Pavimento do compartimento





[mg/h]

[m /h]

(

) [mg/m ]

G

Q

C

C

Tipo de construção / utilização

Taxas de emissão de referência / Percepção

Sensorial

Exemplos Categoria (QAI) Q (m3_/(h.m2₎₎

Pouco Poluente

COVs < 0,4 mg/(m2_{.h) Revestimentos em materiais pouco}

poluentescertificados (>80%), mobiliário simples, superfícies pouco absorventes, inexistência de fontes poluentes internas específicas

I 3

Formaldeído < 0,1 mg/(m2_{.h) II 2}

PI < 15% III 1,2

Não pouco poluente

0,4=< COVs < 1 mg/(m2_.h) Revestimentos em materiais não

certificados, actividades com emissão de poluentes específicos

(equipamentos de combustão, reacções químicas, desgaste de materiais, libertação de voláteis,...)

I 7,5

Formaldeído < 0,25 mg/(m2_{.h) II 5}

III 1,8

Para determinar o requisito de ar novo pelo método prescritivo, deverá tomar-se o maior dos dois valores de caudais totais calculados para o espaço em causa, a partir das duas tabelas anteriores

Método analítico

A fórmula de cálculo a utilizar é a seguinte:





[mg/h]

[m /h]

(

) [mg/m ]

G

Q

C

C

Categoria Concentrações de equilíbrio de:

CO₂ COVs Formaldeído Radão I 1600 mg/m3 _{0,4 mg/m}3 _{0,05 mg/m}3 _{200 Bq/m}3

II 2250 mg/m3 _{0,6 mg/m}3 _{0,075 mg/m}3 _{300 Bq/m}3

III 2880 mg/m3 _{1,0 mg/m}3 _0,1mg/m3 _{400 Bq/m}3 Considerando os valores das concentrações máximas toleradas

O requisito de caudal total de ar novo será o mais elevado dos valores assim calculados, para os vários poluentes considerados.

Método analítico – diagrama de fluxo de ferramenta de cálculo

Ocupação

CONCENTRAÇÃO DE CO₂

Taxa de actividade metabólica

(met) = 0,8 CLASSE I Caudal de Ar Novo = 26,8 m3_{/(h.pessoa) t95 (h) = 6,71} Concentração Limite (mg/m3_{) =} 1600 Número de ocupantes = 1 26,8 m3_/h ren (h-1₎ = 0,45 Altura de ocupante médio (m) = 1,7

CLASSE II

Caudal de Ar Novo =

15,7 m3_{/(h.pessoa) t95 (h) = 11,46}

Peso de ocupante médio (kg) = 70

Concentração Limite (mg/m3_{) =} 2250 15,7 m3_/h ren (h-1₎ = 0,26 Área da sala (m2_{) = 20} Altura da sala (m) = 3 CLASSE III

Caudal de Ar Novo = 11,2 m3_{/(h.pessoa) t95 (h) = 16,05} Concentração Limite (mg/m3_{) =} 2880 11,2 m3_/h ren (h-1₎ = 0,19 Concentração exterior (mg/m3_{) = 680} 1 Área de Dubois (m2_{) = 1,81} Geração (mg/h) = 24666 G = 24666

Método analítico – exemplo de folha de cálculo para edifício/actividades

Área da Sala (m2_{) = 20 CLASSE I}

Caudal de Ar Novo = 9,60 m3_/(h.m2_{) ren (h}-1_{) = 3,20} Concentração Limite (mg/m3) = 0,05 Altura (m) = 3 192,00 m3_{/h t95 = 0,94 h} Área de Emissão (m2_{) = 60 CLASSE II}

Caudal de Ar Novo = 6,40 m3_/(h.m2_{) ren (h}-1_{) = 2,13} Concentração Limite (mg/m3) = 0,075 Taxa de Emissão (mg/(h.m2)) = 0,16 128,00 m3_/h t95 = 1,41 _h CLASSE III Caudal de Ar Novo = 4,80 m3_/(h.m2_{) ren (h}-1_{) = 1,60} Conc ext (mg/m3_{) = 0} Concentração Limite (mg/m3) = 0,1 96,00 m3_{/h t95 = 1,88 h}

Tipo de Espaço Nr Ocup Área (m2₎ Q (m3_/h) Rsece 2006 Proposta revisão* Ashrae 62:2010 (ocup + edif) EN 15251 Max * EN 15251 Soma* Quarto hotel 2 20 60 32 18 + 21,6 = 39,6 54 104,4 Escritório 2 20 100 48 18 + 21,6 = 39,6 54 104,4 Sala de Aulas 25 50 750 600 342 + 54 = 396 675 801 Sala Confer 80 100 2800 1600 720 + 108 = 828 2160 2412 Corredor/Átrio - 40 200 80 0 + 43,2 = 43,2 101 101 Laboratório 15 60 525 525 270 + 194 = 464 405 556 Casino 40 100 1400 1400 547 + 216 = 763 1080 1332 Ginásio (>3met) 15 100 525 1470 540 + 108 = 608 405 657 * Considerou-se edíficio pouco poluente e categoria de QAI II 27 m3_/(h.p)

2,52 m3_/(h.m2₎

Nota: Os caudais de ar novo para a ocupação, no caso da norma Ashrae 62 ( 11 m3_{/(h.met)), são fixados para o caso de} pessoas adaptadas – a concentração de equilíbrio-alvo é da ordem de 3000 ppm.

MUITO OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO