Cómo ventilar bien las habitaciones

La ventilación de espacios cerrados es eficaz para limitar la propagación de COVID-19. Pero, ¿cómo saber cuándo y durante cuánto tiempo ventilar? Sin medir la cantidad de microbios en el aire, podemos confiar en la concentración de dióxido de carbono para estimar la calidad del aire que respiramos.

Renovar el aire en los espacios cerrados: este tema resurgió en el debate público con la pandemia de Covid-19. De hecho, el virus involucrado se transmite en particular por el aire, de ahí la recomendación actual de ventilar los espacios cerrados para evitar su propagación. Sin embargo, mucho más allá de la crisis epidémica, una buena ventilación es importante para la salud y el bienestar en general. ¿Cómo se asegura de que sea satisfactorio? Midiendo el nivel de dióxido de carbono, CO₂, en el aire. Este dióxido de carbono es producido por nuestra respiración y, por tanto, su ritmo permite estimar la calidad de la aireación.

Evite superar las 1000 ppm de CO₂

En el aire exterior, la concentración media de CO₂ es de aproximadamente 0,04%, es decir, 1 de cada 2500 moléculas es una molécula de CO₂. Para evitar tener que manipular dígitos decimales, preferimos utilizar la “parte por millón”, o ppm para abreviar: tenemos aquí una concentración de alrededor de 400 ppm, con, en la ciudad, variaciones de algunas decenas de ppm. debido a la contaminación o la situación meteorológica.

Cuando estamos al aire libre, el aire que exhalamos se diluye rápidamente en la inmensidad del aire circundante; por tanto, nuestra respiración no tiene ningún efecto sobre la concentración de CO₂ Este no es el caso en un espacio cerrado. En el aire exhalado, la concentración de CO₂ alcanza aproximadamente 40.000 ppm (o 4%). Por tanto, se estima que, durante la respiración normal, un adulto libera 18 litros de CO₂ por hora a presión atmosférica. En un espacio cerrado, la concentración de CO₂ aumenta gradualmente.

Cuando estamos al aire libre, el aire que exhalamos se diluye rápidamente en la inmensidad del aire circundante; por tanto, nuestra respiración no tiene ningún efecto sobre la concentración de CO₂ Este no es el caso en un espacio cerrado. En el aire exhalado, la concentración de CO₂ alcanza aproximadamente 40.000 ppm (o 4%). Por tanto, se estima que, durante la respiración normal, un adulto libera 18 litros de CO₂ por hora a presión atmosférica. En un espacio cerrado, la concentración de CO₂ aumenta gradualmente.

Para aclararlo, consideremos una habitación donde cada persona tiene 10 metros cúbicos de aire. Esto corresponde por ejemplo a 5 personas en una sala de estar de 20 metros cuadrados y 2,5 metros de altura. Si la habitación es hermética y no está ventilada, la concentración de CO₂ aumenta linealmente con el tiempo. Después de 1 hora, se agregarán 18 litros de CO₂ a 10 metros cúbicos (o 10,000 litros) de aire por persona: la concentración aumentará por lo tanto en 1.800 ppm y alcanzará las 2.200 ppm si el aire de la habitación tenía inicialmente la misma composición que el aire exterior.

Sin embargo, los estudios han demostrado que más allá de un contenido de CO₂ de 2000 ppm, nuestras capacidades cognitivas comienzan a deteriorarse, y esto tanto más a medida que son alto nivel (toma de decisiones, reflexión…). Por lo tanto, los valores máximos recomendados para la concentración de CO₂ en interiores suelen estar entre 1000 y 1500 ppm; se aplican en particular a edificios residenciales y oficinas.

¿Cómo no superar estos umbrales? Por ejemplo, mediante el uso de ventilación mecánica. La norma europea para la ventilación en locales no residenciales (EN 13779) recomienda un caudal de 29 metros cúbicos por hora y por persona para que la calidad del aire sea “moderada”. ¿De dónde viene esta figura?

Después de una fase transitoria en la que varía, el contenido de CO₂ se estabiliza cuando el dióxido de carbono producido por la respiración es evacuado en todo momento por la ventilación. Sin embargo, esta cantidad evacuada, suponiendo que el aire esté lo suficientemente agitado para ser homogéneo, no es otro que el producto del caudal de ventilación y la concentración de CO₂. Por lo tanto, se encuentra que, en condiciones estacionarias, la concentración de CO₂ es igual a la suma de la concentración atmosférica (400 ppm) y de la relación entre el caudal de producto y el caudal de descarga. Así, 18 litros de CO₂ por hora con 29 metros cúbicos de aire por hora dan 620 ppm adicionales de CO₂, de donde una concentración total de 1020 ppm.

Esta cifra es aceptable, pero ya se acerca a los máximos recomendados. Tenga en cuenta también que este resultado, y por lo tanto las necesidades de ventilación, no depende del volumen de la habitación, sino solo del número de sus ocupantes. Por lo tanto, el cumplimiento de la norma requiere estimar la ocupación máxima de las instalaciones.

Ventilar unos minutos cada media hora

En ausencia de ventilación mecánica, la ventilación natural permanece. Volviendo al ejemplo de una persona en 10 metros cúbicos de aire, se alcanzan 1300 ppm de CO₂ después de media hora; tienes que abrir las ventanas de par en par para renovar por completo el aire de la habitación. Varios mecanismos pueden contribuir a esto: el viento, por supuesto, pero también la diferencia de temperatura entre interiores y exteriores. Esto provoca diferencias en la densidad del aire y movimientos de convección hacia arriba y hacia abajo a través de las aberturas.

Sin embargo, es mucho más difícil estimar los caudales correspondientes. Al equiparar la fuerza de elevación ejercida sobre el aire caliente y la fricción aerodinámica con el aire ambiente, calculamos velocidades del orden de 0,5 metros por segundo para diferencias de temperatura de 10 ° C. Suponiendo que la mitad del área de la ventana, digamos 4 metros cuadrados para nuestra sala de estar de 20 metros cuadrados, permite que entre aire desde el exterior mientras que la otra mitad se usa para expulsar el aire. Se renovaría por completo los 50 metros cúbicos de aire del salón en 50 segundos gracias a un caudal enorme de 3.600 metros cúbicos por hora.

Esta estimación de flujo es demasiado alta y el tiempo demasiado corto, pero estas cifras sugieren lo que todos han verificado, es decir, que la convección natural logra renovar el aire en una habitación en cuestión de minutos. Este período también es lo suficientemente corto para evitar enfriar los muebles y las paredes en invierno; el confort térmico sólo se ve afectado temporalmente. Pero todo esto supone que la convección es posible: sin viento y sin gran diferencia de temperatura, hay que resignarse, en mitad de temporada, a dejar las ventanas permanentemente abiertas para ventilar.

© J.-M. Courty / Pour la Science

En un espacio cerrado, la concentración de CO₂ en el aire aumenta rápidamente cuando hay personas presentes, cada adulto rechazando, a través de su respiración, aproximadamente 18 litros por hora de este gas a presión atmosférica.

Pero abrir las ventanas le permite volver a la concentración normal muy rápidamente.

Esto se ilustra en este gráfico, tomado de las mediciones de uno de los autores (Jean-Michel Courty) del contenido de CO₂ en su oficina, sobre sus idas y venidas y aberturas y cierres de ventanas.

Mida el contenido de CO₂

¿Cómo se asegura de que haya suficiente renovación de aire? En la industria de la construcción, una prueba estándar es medir el nivel de CO₂ en el aire interior. Si bien existen dispositivos para uso profesional, ahora existen detectores económicos en el mercado que se pueden manejar con una placa Arduino. Estos dispositivos, llamados NDIR (para espectroscopia infrarroja no dispersiva, “espectroscopia infrarroja no dispersiva”), miden la absorción de luz infrarroja por moléculas en el aire.

De hecho, el dióxido de carbono absorbe radiación infrarroja alrededor de una longitud de onda de 4,3 micrómetros, lo que excita los modos de vibración de sus enlaces carbono-oxígeno. Este valor está lejos de las bandas espectrales de absorción de otras moléculas en el aire, como el dioxígeno (O2), el monóxido de carbono (CO) y el agua: por tanto, la medición de la absorción es muy selectiva. A 400 ppm de CO₂, la intensidad de la radiación alrededor de 4 micrones de longitud de onda disminuye en un 2% después de 5 centímetros. No parece mucho, pero tienes que estar contento si quieres un pequeño dispositivo de medición.

Esta es la razón por la que los buenos detectores NDIR realizan mediciones diferenciales. Incluyen una fuente que emite en el infrarrojo y dos sensores, uno sensible a longitudes de onda no absorbidas por CO₂ y que sirve de referencia, el otro sensible alrededor de la longitud de Onda de 4,3 micrones, absorbida por CO₂ La intensidad recibida por el segundo sensor varía por tanto con la concentración de CO₂, a diferencia de la recibida por el primero, y la diferencia permite determinar la concentración de CO₂ Así, con un dispositivo de este tipo, que se puede encontrar por unas decenas de euros, todos pueden comprobar si el aire que respiran está lo suficientemente renovado.

Los detectores de CO2 NDIR tienen dos sensores, uno, A, que opera en la longitud de onda del pico de absorción, el otro, B, operando en otras longitudes de onda, no absorbido. Así, la señal del sensor A depende de la concentración de CO₂ del aire que pasa a través del haz infrarrojo, mientras que el sensor B produce una señal independiente de esta concentración. Gracias a esta detección diferencial, los dispositivos NDIR miden la concentración de CO₂ A diferencia de otros tipos de detectores de CO₂, no requieren una recalibración regular y permanecen operativos durante varios años.

Artículo de: https://www.pourlascience.fr/sr/idees-physique/comment-bien-aerer-les-pieces-20353.php

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