Determination on carbon dioxide levels in school buildings: the effect of thermal efficiency improvement

• Autorzy: Mainka A. , Zajusz-Zubek E.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.2.3

Warianty tytułu

PL

Badanie stężeń ditlenku węgla w pomieszczeniach szkolnych z uwzględnieniem wpływu termomodernizacji budynku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Indoor air quality (IAQ) in schools is an important public health concern. Particular attention should be paid to children, because they are more vulnerable to air pollution than adults. Although carbon dioxide is not considered a toxic air pollutant, its concentrations inside buildings may have a negative impact on users. The most commonly described health problems include tiredness and its effects (headaches, bad mood, poor attentiveness). Carbon dioxide concentrations are often used as a surrogate for the rate of outside supply air per occupant. Permissible concentration of carbon dioxide in confined spaces is 1,000 ppm. This minimum sanitary requirement is recommended by the European Office of the WHO and ASHRAE. The Polish Committee for Standardization has established general guidelines concerning the quality of air inside non-residential buildings. This standard was drawn up based on EU directives, through classification of IAQ, as it is influenced by the CO₂ concentrations above the outdoor level (ΔCO₂). Based on the above regulations, the increase in indoor CO₂ concentrations in relation to CO₂ concentrations in outdoor air (CO₂) were measured along with physical parameters (temperature and relative humidity) to evaluate IAQ in the classrooms of two primary schools built in the nineteenth century in Poland. More than 100-year-old buildings built of bricks before World War II are a frequent occurrence in rural schools in the area of Upper Silesia, Poland. One of the school buildings underwent thermal effectiveness improvement while the other has not been modernized in these terms yet. The aim of the research was to check the extent to which thermal modernization of an old public building influences indoor air quality in the context of concentrations of carbon dioxide. The measurement period was chosen for late spring in order to avoid the impact of municipal emissions (so-called low emissions) common in rural areas. The average concentration of carbon dioxide in school rooms after thermal modernization (WTM) were higher than the concentrations observed in the school not subjected to thermal modernization (NTM). The CO₂ concentrations ranged from 1,287±333 ppm to 2,146±386 ppm and from 936±196 ppm to 1,878±567 ppm in WTM and NTM school buildings, respectively. The results clearly indicate a higher occurrence of poor air quality (up to 70% of time during the school days) in the thermally improved school building compared to the one without thermal improvement (up to 52% of the time). The measurements also showed that the exposure of school children to elevated carbon dioxide concentrations during classes was higher in thermally improved primary school buildings, which in turn may represent a health concern.

PL

Pomimo iż ditlenek węgla nie jest uważany za trujące zanieczyszczenie powietrza, poziomy jego stężeń wewnątrz budynków mogą skutkować negatywnym wpływem na użytkowników danych pomieszczeń. Wśród najczęściej opisywanych problemów zdrowotnych wymienia się uczucie zmęczenia i jego konsekwencje (bóle głowy, złe samopoczucie, kłopoty z koncentracją). W celu oceny potencjalnych skutków zdrowotnych dokonano pomiarów stężeń ditlenku węgla wraz z parametrami fizycznymi (temperaturą i wilgotnością względną) w pomieszczeniach dwóch szkół podstawowych zbudowanych w XIX wieku. Budynek jednej z nich został poddany termomodernizacji, w drugim jej nie przeprowadzono. Uzyskane wyniki wskazują na częstsze występowanie niskiej jakości powietrza w szkole poddanej termomodernizacji (do 70% czasu w ciągu dnia nauki) w porównaniu do szkoły bez termomodernizacji (do 52% czasu). Przeprowadzone badania wskazują, iż uczniowie budynku szkoły podstawowej poddanego termomodernizacji są częściej narażeni na podwyższone stężenia ditlenku węgla w czasie lekcji aniżeli uczniowie budynku szkoły niepoddanego termomodernizacji, co w konsekwencji może dla nich stanowić zagrożenie zdrowotne.

Słowa kluczowe

EN

carbon dioxide; schools; school children’s exposure; thermal modernization

PL

ditlenek węgla; szkoły; narażenie uczniów; termomodernizacja

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 2
• Strony: 155--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr.

Twórcy

autor

Mainka A.

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering, Department of Air Protection, ul. S. Konarskiego 22B, 44-100 Gliwice

autor

Zajusz-Zubek E.

• Silesian University of Technology, Faculty of Energy and Environmental Engineering, Department of Air Protection, ul. S. Konarskiego 22B, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Van Loon G.W., Duffy S.J., Chemia środowiska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
• [2] ASHARE Handbook - Fundamentals, Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Ogrzewnictwa i Wentylacji, 2009.
• [3] Ashmore M.R., Dimitroulopoulou C., Personal exposure of children to air pollution, Atmospheric Environment 2009, 43, 128-141.
• [4] Busoon S., Breysse P., Yang W., Volatile organic compounds concentrations in residential indoor and outdoor and its personal exposure in Korea, Environment International 2003, 29, 79-85.
• [5] Pekey H., Arslanbaş D., The relationship Bbetween indoor, outdoor and personal VOC concentrations in homes, offices and schools in the metropolitan region of Kocaeli, Turkey, Water, Air & Soil Pollution 2008, 191, 113-129.
• [6] Gładyszewska-Fiedoruk K., Rodero-Serrano A., Zależność stężenia dwutlenku węgla i wilgotności względnej w sali dydaktycznej - studium przypadku, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2017, 20(1), 17-26.
• [7] Coley D.A., Greeves R., The effect of low ventilation rates on the cognitive function of a primary school class, Report R102 for DfES, Exeter University, 2004.
• [8] Almeida S.M., Canha N., Silva A., do Carmo Freitas M., Pegas P., Alves C., Evtyugina M., Adrião Pio C., Children exposure to atmospheric particles in indoor of Lisbon primary schools, Atmospheric Environment 2011, 45, 7594-7599.
• [9] Shendell D.G., Prill R., Fisk W.J., Apte M.G., Blake D., Faulkner D., Associations between classroom CO2 concentrations and student attendance in Washington and Idaho, Indoor Air 2004, 14(5), 333-341.
• [10] Mydlarz C.A., Conetta R., Connolly D., Comparison of environmental and acoustic factors in occupied school classrooms for 11-16 year old students, Building and Environment 2013, 60, 265-271.
• [11] Zarządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 12.03.1996 r. w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, wydzielanych przez materiały budowlane, urządzenia i elementy wyposażenia w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi, Monitor Polski Nr 19 poz. 231.
• [12] EN 13779:2008 Ventilation for non-residential buildings - Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems.
• [13] Mainka A., Zajusz-Zubek E., Wybrane zanieczyszczenia powietrza w przedszkolach Górnego Śląska, [In:] Aktualne zagadnienia w Inżynierii Środowiska, ed. K. Barbusiński, Politechnika Śląska, Gliwice 2015, 41-52.
• [14] Mainka A., Zajusz-Zubek E., Kozielska B., Brągoszewska E., Investigation of air pollutants in rural nursery school - a case study, E3S Web of Conferences 2018, 28, 1-8.
• [15] Mainka A., Zajusz-Zubek E., Indoor air quality in urban and rural preschools in Upper Silesia, Poland: particulate matter and carbon dioxide, International Journal of Environmental Research and Public Health 2015, 12(7), 7697-7711.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).