Ventilation control based on the CO2 and aerosol concentration and the perceived air quality measurements - a case study

• Autorzy: Połednik B. , Dudzińska M.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie wentylacją oparte na pomiarach CO2, koncentracji aerozoli i wyczuwalnej jakości powietrza - studium przypadku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the concepts of the ventilation rate control in buildings with dense and unpredictable occupancies is based on the CO2 measurements. There are many limitations regarding the validity of CO2 measurement inputs as suitable to the ventilation rate control. Verifying research has been conducted in an air-conditioned auditorium, in the real conditions at altered ventilation air thermal parameters and variable occupancy. The CO2 and the number concentrations of the fine and coarse aerosol particles (> 0.3 μm) and bioaerosol particles (bacteria and staphylococci) as well as the indoor air thermal parameters were measured in the individual sectors of the occupied area. The sensory assessments and instrumental determinations of the acceptability of indoor air quality (ACC) were also performed. The ventilation control strategy based, apart from the CO2 measurements, on the continuous monitoring of the perceived air quality (PAQ) in the auditorium sectors has been suggested. The PAQ monitoring could be accomplished by aerosol concentration measurements and the ACC instrumental determinations. This strategy should ensure a desired PAQ in sectors which benefit the occupants' comfort, health and productivity as well as energy savings not only in the case of its implementation in the considered auditorium.

PL

Z koncepcją sterowania wentylacją w pomieszczeniach ze zmienną liczbą użytkowników, opartą na monitorowaniu CO2, związanych jest szereg ograniczeń. Weryfikacyjne badania zostały przeprowadzone w rzeczywistych warunkach klimatyzowanej auli, przy zmienianych parametrach termicznych powietrza wentylacyjnego i zmiennej liczbie obecnych studentów. W strefie przebywania ludzi mierzone było stężenie CO2 i ilościowe koncentracje drobnych i grubych cząstek aerozolowych (> 0,3 žm) oraz bioaerozolowych (bakterii i gronkowców), a w poszczególnych sektorach tej strefy mierzone były w sposób ciągły parametry termiczne powietrza wewnętrznego. Na podstawie instrumentalnych pomiarów oraz sensorycznych ocen określana była również akceptowalność jakości powietrza (ACC). Zasugerowana została strategia sterowania wentylacją, która oprócz pomiarów CO2 wykorzystuje ciągły monitoring wyczuwalnej jakości powietrza (PAQ) w sektorach auli. Monitoring PAQ mógłby być realizowany na podstawie pomiarów koncentracji aerozoli i instrumentalnie określanej ACC. Strategia ta zapewni pożądaną PAQ w każdym sektorze, co powinno korzystnie wpłynąć na komfort, zdrowie i produktywność użytkowników, a poprzez usprawnienie działania systemu klimatyzacji strategia ta powinna przyczynić się do oszczędności energii nie tylko w przypadku zastosowania w rozpatrywanej auli.

Słowa kluczowe

EN

Aerosol particle number concentration; CO_2 concentration; perceived air quality; acceptability of indoor air quality; ventilation control strategy

PL

sterowanie wentylacją; koncentracja aerozoli; jakość powietrza; klimatyzacja pomieszczeń; stężenie dwutlenku węgla

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 36, no. 4
• Strony: 67--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Połednik B.

autor

Dudzińska M.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, Nadbystrzycka str. 40B, 20-618 Lublin, Poland,

Bibliografia

• [1] Afshari A., U. Matson, L.E. Ekberg: Characterization of indoor sources of fine and ultrafine particles: a study conducted in a full-scale chamber, Indoor Air, 15, 2, 141-150 (2005).
• [2] ANSI/ASHRAE 62-2007: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, Atlanta 2007.
• [3] Blondeau P., V. Iordache, O. Poupard, D. Genin, F. Allard: Relationship between outdoor and indoor air quality in eight French schools, Indoor Air, 15, 1, 2-12 (2005).
• [4] Braniš M., P. Řezáčová, M. Domasová: The effect of outdoor air and indoor human activity on mass concentrations of PM10, PM2.5 and PM1 in a classroom, Environmental Research, 99, 2, 143-149 (2005).
• [5] Burek R., B. Połednik, A. Raczkowski: Study of the relationship between the perceived air quality and the specific enthalpy of air polluted by people, Archives of Environmental Protection, 2, 21-26 (2006).
• [6] Burek R., B. Polednik, A. Raczkowski: Method of the perceived air quality and sensory pollution measurement, Polish Patent Office Bulletin, 1, 862, 23 (2007).
• [7] Daisey J.M., W.J. Angell, M.G. Apte: Indoor air quality, ventilation and health symptoms in schools: An analysis of existing information, Indoor Air, 13, 53-64 (2003).
• [8] Davidson C.I., R.F. Phalen, P.A. Solomon Airborne particulate matter and human health: A review. Aerosol Science and Technology, 39, 737 (2005).
• [9] Dougan D.S., L. Damlano: CO2-Based Demand Control Ventilation. Do risks Outweigh Potential Rewards?, ASHRAE Journal, 46, 47-54 (2004).
• [10] Fang L., G. Clausen, P.O. Fanger: Impact of temperature and humidity on the perception of indoor air quality, Indoor Air, 8, 80-90 (1998).
• [11] Fang L., G. Clausen, P.O. Fanger: Impact of temperature and humidity on perception of indoor air quality during immediate and longer whole-body exposures, Indoor Air, 8, 276-284 (1998).
• [12] Ferro A.R., R.J. Kopperud, L.M. Hildemann: Source strengths for indoor human activities that resuspend particulate matter, Environ. Sci. Technol., 38, 1759-1764 (2004).
• [13] Franck U., O. Herbrth, B. Wehner, A. Wiedensohler, M. Manjarrez: How do the indoor size distributions of airborne submicron and ultrafine particles in the absence of significant indoor sources depend on outdoor distributions?, Indoor Air, 13, 174 (2003).
• [14] Guo H., L. Morawska, C.He, C. Gilbert D.: Impact of ventilation scenario on air exchange rates and on indoor particle number concentrations in an air-conditioned classroom, Atmospheric Environment, 42, 4, 757-768 (2008).
• [15] Heudorf U., V. Neitzert, J. Spark: Particulate matter and carbon dioxide in classrooms - The impact of cleaning and ventilation, International Journal of Hygiene and Environmental Health, 212, 45 (2009).
• [16] Holmberg S., Q. Chen: Air flow and particle control with different ventilation systems in a classroom, Indoor Air, 13, 2, 200-204 (2003).
• [17] Hoskins J.A.: Health effects due to indoor air pollution. Indoor and Built Environment 12, 427, (2003).
• [18] Hussein T., T. Glytsos, J. Ondráček, P. Dohányosová, V. Ždímal, K. Hämeri, M. Lazaridis, J. Smolik, M. Kulmala: Particle size characterization and emission rates during indoor activities in a house, Atmospheric Environment, 40, 4285-4307 (2006).
• [19] Jamriska M., L. Morawska, D.S. Ensor: Control strategies for sub-micrometer particles indoors: model study of air filtration and ventilation, Indoor Air, 13, 2, 96-105 (2003).
• [20] Jo W.K., Y.J. Seo: Indoor and outdoor bioaerosol levels at recreation facilities, elementary schools, and homes, Chemosphere, 61, 11, 1570-79 (2005).
• [21] Lawrence T.M.: Selecting CO2 criteria for Outdoor Air Monitoring, ASHRAE Journal, 46, 18-27 (2004).
• [22] Lee S.C., H. Guo, W.M. Li, L.Y. Chan: Inter-comparison of air pollutant concentrations in different indoor environments in Hong Kong. Atmospheric Environment, 36, 1929 (2002).
• [23] Mossolly M., K. Ghali, K. Ghaddar: Optimal control strategy for a multi-zone air conditioning system using a genetic algorithm, Energy, 34, 1, 58-66 (2009).
• [24] Nassif N., S. Kajl, R. Sabourin: Ventilation control strategy using the supply CO2 concentration setpoint, HVAC&R Res. 11, 2, 239- 262 (2005).
• [25] Nazaroff W.W.: Indoor particle dynamics, Indoor Air, 14, 175-183 (2004).
• [26] PN-83/B-03430/Az 3:2000: Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania.
• [27] PN-89/Z-04111/02: Ochrona czystości powietrza. Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie liczby bakterii w powietrzu atmosferycznym (imisja) przy pobieraniu próbek metodą aspiracyjną i sedymentacyjną.
• [28] PN-89/Z-04008/08: Ochrona czystości powietrza. Pobieranie próbek. Pobieranie próbek powietrza atmosferycznego (imisja) do badań mikrobiologicznych metodą aspiracyjną i sedymentacyjną.
• [29] Polednik B., M. Dudzinska, A. Raczkowski: The influence of occupation on aerosol and CO2 concentration in classroom. Indoor Air 2008, The 11th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, Paper ID: 546, Copenhagen 2008.
• [30] Report No 22, EUR 19529EN, Risk assessment in relation to indoor air quality, 2000.
• [31] Schneider T., J. Sundell, W. Bischof, M. Bohgard, J.W. Cherrie, P.A. Clausen, S. Dreborg, J. Kildesø, S.K. Kjærgaard, M. Løvik, P. Pasanen, K. Skyberg: Airborne particles in the indoor environment. A European interdisciplinary review of scientific evidence on associations between exposure to particles in buildings and health effects, 'EUROPART', Indoor Air, 13, 1, 38-48 (2003).
• [32] US EPA Technical report 600/P-95/001aF, Air quality criteria for particulate matter, 1996.
• [33] Wargocki P.: Sensory pollution sources in buildings, Indoor Air, 14, 82-91 (2004).
• [34] WHO regional publications, European Series No. 31 1999. Indoor air quality: biological contaminants, Copenhagen 1999.
• [35] Wong L.T, K.W. Mui, W.Y. Chan: An energy impact assessment of ventilation for indoor airborne bacteria exposure risk in air-conditioned offices, Building and Environment, 43, 1939 (2008).
• [36] Xu X.H, S.W. Wang: An Adaptive Demand-controlled Ventilation Strategy with Zone Temperature Reset for Multi-zone Air-conditioning Systems, Indoor and Built Environment, 16, 5, 426-437 (2007).
• [37] Xu X.H., S.W. Wang, , Z.W. Sun, F. Xiao: A model-based optimal ventilation control strategy of multizone VAV air-conditioning systems, Applied Thermal Engineering, 29, 91-104 (2009).