Wetenschap
Uit onderzoek blijkt dat stedelijke kantoorgebouwen vluchtige chemicaliën naar buiten pompen, vergelijkbaar met de uitstoot van verkeer
De lucht die uit kantoorgebouwen in stedelijke gebieden komt, is mogelijk meer vervuild dan ooit werd gedacht, zeggen onderzoekers van Purdue University.
Een onderzoeksteam onder leiding van Brandon Boor, universitair hoofddocent aan de Lyles School of Civil Engineering, heeft een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Cell Reports Sustainability de bevinding dat moderne gebouwen voortdurend vluchtige organische stoffen (VOS) in de buitenlucht afgeven en waarschijnlijk een belangrijke bijdrage leveren aan de VOS-belasting van de stedelijke atmosfeer. Het team voerde directe metingen uit van de uitwisseling van luchtverontreinigende stoffen binnen en buiten in een krachtig kantoorgebouw met behulp van de modernste luchtkwaliteitsinstrumenten en een geavanceerd gebouwautomatiseringsplatform.
"Traditioneel denken we aan het filteren van de buitenlucht die onze gebouwen binnenkomt. Op basis van de bevindingen van ons onderzoek moeten we nu overwegen om de lucht die onze kantoren, huizen en scholen verlaat te reinigen om de VOC-uitstoot naar de buitenomgeving te verminderen", aldus Boor.
Het doel van dit onderzoek, aldus Boor, is om de VOS nauwkeurig te meten in de lucht die stedelijke gebouwen in en uit gaat en om de gegevens te gebruiken om te begrijpen hoe menselijke bewoning en bouwactiviteiten het VOS-transport tussen binnen- en buitenlucht beïnvloeden. Boor zei dat de invloed van luchtuitwisseling tussen binnen- en buitenatmosferen op stedelijke luchtvervuiling nog steeds niet goed wordt begrepen – en ook niet eerder volledig is onderzocht in een modern kantoorgebouw met een geavanceerd ventilatiesysteem.
"Een fundamenteel begrip van het lot en het transport van stedelijke luchtverontreinigende stoffen is belangrijk voor het ontwikkelen van mitigatiestrategieën en beleid dat de stedelijke luchtkwaliteit kan verbeteren en de negatieve gevolgen voor de menselijke gezondheid en het klimaat kan verminderen", aldus Boor. "Talrijke studies hebben de aanzienlijke impact van verkeers-, industriële en biogene emissies op stedelijke luchtvervuiling aangetoond. De invloed van stedelijke luchtverontreinigende interacties met gebouwen wordt echter vaak over het hoofd gezien."
Moderne openbare en commerciële gebouwen zijn doorgaans uitgerust met verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen (HVAC) om een betere binnenluchtkwaliteit en thermisch comfort te bieden. Wanneer stedelijke lucht mechanisch door gebouwen wordt gecirculeerd, kan de samenstelling ervan aanzienlijk veranderen als gevolg van interacties met HVAC-componenten, binnenlucht, bewoners en binnenoppervlakken.
"Gebouwen vormen een aanzienlijk deel van het landoppervlak in steden en bieden een aanzienlijke hoeveelheid bezette binnenruimte", zegt Tianren Wu, eerste auteur van het onderzoek en assistent-professor aan de afdeling Civiele Techniek en Bouwkunde van de Universiteit van Cincinnati. Beheer.
“Om te voldoen aan de eisen op het gebied van ventilatie en thermisch comfort van gebouwen, wordt er actief een aanzienlijke hoeveelheid lucht uitgewisseld tussen een gebouw en de aangrenzende stedelijke atmosfeer. Deze dynamische luchtuitwisseling kan belangrijke gevolgen hebben voor de stedelijke luchtkwaliteit, vanwege zowel binnen-naar-buiten- als buiten-omstandigheden. naar indoor transport en transformaties van verontreinigende stoffen, vooral in dichtbevolkte steden."
Bouwmaterialen, interieurinrichting en bewoners en hun activiteiten – zoals koken, schoonmaken en het gebruik van consumentenproducten en producten voor persoonlijke verzorging – kunnen een verscheidenheid aan gasvormige en deeltjesvormige verontreinigingen vrijgeven die via het HVAC-systeem van een gebouw direct in de stedelijke atmosfeer kunnen worden uitgestoten. Uit het onderzoek van Boor bleek dat de VOC-concentraties binnenshuis 2 tot 15 keer hoger zijn dan buitenshuis en dat de uitstoot van VOS in gebouwen per oppervlakte-eenheid vergelijkbaar is met die van verkeer, industrie en biogene emissies.
Het team ontdekte met name dat het kantoor een belangrijke emissiebron was van reactieve monoterpenen en siloxanen naar de buitenomgeving. Siloxanen worden veel gebruikt in deodorants, parfums, lotions en haarverzorgingsproducten. Uit een recent onderzoek onder leiding van Purdue's Nusrat Jung, assistent-professor civiele techniek, is gebleken dat dagelijkse haarverzorgingsroutines via badkameruitlaatgassen grote hoeveelheden in de buitenlucht vrijgeven, wat verder aantoont hoe gebouwen de luchtvervuiling buitenshuis kunnen beïnvloeden.
"Het bron-putgedrag van het gebouw veranderde dynamisch met de bezetting en de ventilatieomstandigheden van het gebouw", zei Boor. "Onze resultaten tonen aan dat gebouwen de stedelijke luchtkwaliteit rechtstreeks kunnen beïnvloeden dankzij de substantiële uitwisseling van buitenlucht tussen binnen en buiten."
Wat betreft wat er kan worden gedaan om de VOS-emissies uit gebouwen te verminderen, zei Boor dat er meer aandacht nodig is voor het verwijderen van VOS in HVAC-systemen met behulp van koolstoffilters en andere luchtreinigingstechnologieën. Het gebruik van consumentenproducten en producten voor persoonlijke verzorging met een lage VOS-uitstoot zal ook helpen, aldus Boor.
Onderzoekers van de Universiteit van Indiana en RJ Lee Group Inc. hebben aan dit onderzoek bijgedragen.
De gegevens verzamelen
Het team van Boor onderzocht de bron- en puteffecten van een mechanisch geventileerd, realistisch, open kantoor en het bijbehorende HVAC-systeem op stedelijke luchtverontreinigende stoffen door middel van een uitgebreide veldmetingscampagne van een maand. Het kantoor dat voor hun maandenlange onderzoek wordt gebruikt, bevindt zich in de Ray W. Herrick Laboratories, een krachtig, LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) Gold-gecertificeerd gebouw in centraal Indiana. Het kantoor wordt continu mechanisch geventileerd door een onafhankelijke luchtbehandelingskast.
De veldmeetcampagne werd tijdens het winterseizoen uitgevoerd. In het onderzoek zijn drie soorten veel voorkomende stedelijke luchtverontreinigende stoffen onderzocht, waaronder VOS, ozon en fijn stof. De mechanische ventilatieomstandigheden van het gebouw werden zorgvuldig gecontroleerd om de netto massa-emissies van het kantoor en het HVAC-systeem naar de stedelijke atmosfeer te kwantificeren. VOC's werden in realtime gemeten op verschillende locaties in het HVAC-systeem met een protonenoverdrachtsreactie time-of-flight-massaspectrometer met hoge resolutie.