Ventilatie en luchtfiltering in sportscholen om aerosolenconcentraties te reduceren
start
Wat is een aerosol?
Een aerosol is een suspensie van vaste of vloeibare deeltjes in de lucht. In het kader van de COVID-19- pandemie wordt hiermee bedoeld: een suspensie van speekseldruppeltjes in de lucht
gevaarlijk?
Wat doet een aerosol
kleine druppels verdampen heel snel, in enkele seconden of zelfs fracties van een seconde, en kunnen dan als druppelkernen, al dan niet beladen met virusdeeltjes, urenlang in de lucht blijven zweven. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het virus tot ongeveer 3 uur kan overleven op zo’n druppelkern
TU Eindhoven
Opstelling onderzoek fitness centrum
Hierbij een indicatie van de meetopstelling in het fitnesscentrum van de TU Eindhoven tijdens het onderzoek. De ruimte werd opgedeeld in twee delen met een verticaal scherm van vloer tot plafond en slechts in een van de delen werd de test uitgevoerd. Het volume van de ruimte is ongeveer 886 m3. Er is een mechanisch ventilatiesysteem aanwezig, met zowel de inblaasopeningen als de afzuigopeningen nabij het plafond. Het totale ventilatiedebiet dat ingeblazen wordt in deze ruimte is 1949 m3/h. Dat levert een ACH van 2.20 keer per uur, dat is 4.5 keer hoger dan het minimum in het Bouwbesluit voor bestaande gebouwen, uitgaande van 35 aanwezigen
het onderzoek
apparatuur
Aerosolenconcentraties werden voornamelijk gemeten met 2 Grimmsensoren en 110 ASQ2020PRO-sensoren. Die laatste sensoren meten ook CO2- concentratie, luchttemperatuur en relatieve vochtigheid. Twee mobiele professionele luchtreinigingsunits (“air cleaners”) werden opgesteld in het middengedeelte van de ruimte. Deze units hadden elk een capaciteit van 617 m3/h en een energieverbruik van (slechts) 105 Watt *Er moet opgemerkt worden dat de aerosolenconcentraties die gemeten werden niet enkel speekselaerosoldeeltjes waren, maar ook de aerosoldeeltjes afgegeven door haren, huid, kledij, de fitnessapparaten zelf en resuspensie van deeltjes die zich eerder op oppervlakken hadden afgezet. De voorhanden meetapparatuur laat/liet niet toe om dit onderscheid te maken.
scenarios
Er werden intotaal zes scenario’s uitgevoerd:
Scenario 1: 35 sporters, ventilatie, geen luchtreiniging Scenario 2: geen sporters, ventilatie, geen luchtreiniging
Scenario 3: 35 sporters, geen ventilatie, geen luchtreiniging
Scenario 4: geen sporters, geen ventilatie, geen luchtreiniging
Scenario 5: 35 sporters, geen ventilatie, luchtreiniging Scenario 6: geen sporters, geen ventilatie, luchtreiniging
doel van de scenarios
Uitleg scenarios
Scenario 1: gaf informatie over aerosoldeeltjes generatie en de gelijktijdige verwijdering door ventilatie.
Scenario 3: gaf aan hoe het ventilatiesysteem werkt zonder aanwezigheid van de bronnen (dit wil zeggen de sporters).
Scenario 5: gaf informatie over de bronnen zonder de invloed van ventilatie- en luchtreinigingssystemen. Scenario 7: gaf inzicht in de natuurlijke depositie in “kalme” binnencondities, dus zonder de luchtstromingen veroorzaakt door de ventilatie of luchtreinigers.
Scenario 8: toonde hoe de bronnen en de luchtreinigers samen werken. Scenario 9: tenslotte toonde hoe de luchtreinigers alleen inwerken op de aerosoldeeltjesconcentraties
De meetresultaten samengevat
Concentraties in de lucht
Ventilatie alleen was niet voldoende om een sterke toename in aerosoldeeltjesconcentraties over de periode van 30 minuten te vermijden. Hetzelfde gold voor luchtreiniging alleen.
Opvallend was dat de stijging van de concentraties in scenario 1 (sport én ventilatie) ongeveer gelijk was aan die in scenario 5 (sport én luchtreiniging).
De meetresultaten samengevat
Aerosoldeeltjes
Ook de daling in aerosoldeeltjesconcentraties door ventilatie in scenario 2 was ongeveer gelijk aan de daling door luchtreiniging in scenario 6. Dat ventilatie en luchtreiniging ongeveer hetzelfde effect hadden lijkt enigszins verwonderlijk omdat de capaciteit van het ventilatiesysteem (1949 m3/h) ongeveer 60% hoger was dan die van de twee luchtreinigers samen (= 2 x 617 m3/h). Het ventilatiesysteem blijkt dus minder efficiënt.
Achtergrond informatie
Reden dat ventilatie minder efficient is
Dat komt omdat de fitnessruimte vrij hoog is, 5.1 m, en de inblaas- en afzuigopeningen zich nabij het plafond bevinden. Dat betekent dat een deel van de ingeblazen lucht niet het loopniveau (max. 2 m hoogte) bereikt en dus niet volledig wordt ingezet ventilatie op de plaats waar die het meest van belang is, met name waar de personen aanwezig zijn. De luchtreinigers daarentegen zijn wel opgesteld op loophoogte, en behandelen de lucht op die hoogte.
Dat ventilatiesystemen op die manier worden ontworpen en uitgevoerd is niet uitzonderlijk, integendeel. Het is een standaardpraktijk om de inblaas- en afzuigopeningen nabij het plafond te plaatsen, waarbij de ventilatiekanalen in het verlaagde plafond worden weggewerkt
Aanwezige luchtverontreiniging
Grote en kleine deeltjes
Scenario 4 toonde dat vooral de grote deeltjes (met diameter tussen 2.5 en 10 micrometer) uitzakten en uit de lucht verwijderd werden door “depositie”. Bij de kleinere deeltjes was dat nauwelijks het geval, die bleven dus gedurende die periode van 30 minuten voornamelijk in de lucht zweven.
CO2-concentraties
Er werden zes scenario’s uitgevoerd:
Tijdens de 6 scenario’s werden ook CO2-concentraties gemeten. De CO2-concentraties namen logischerwijze toe wanneer er gesport werd, namen af wanneer er niet gesport en wel geventileerd werd, en bleven gelijk wanneer er niet gesport werd en wel luchtreiniging werd toegepast. De meeste luchtreinigers – net zoals deze toegepast in dit onderzoek – verwijderen vooral deeltjes uit de lucht en hebben geen invloed op CO2. Daarom is het niet aangewezen om enkel luchtreiniging en geen ventilatie toe te passen.
uitleg onderstaande figuur
Scenario's Aerosolen concentratie
Scenario 1: 35 sporters én ventilatie (dit scenario is identiek aan het hogervermelde scenario 1) Scenario 3: aanpassing van hogervermelde scenario 3: 35 sporters met constante aerosolenproductie gelijk aan die in scenario 1, geen ventilatie, geen luchtreiniging) Scenario 5: aanpassing van hogervermelde scenario 5: 35 sporters, enkel 2 luchtreinigingsunits Scenario 7 : 35 sporters, ventilatie en 2 luchtreinigingsunits Scenario 8 : 35 sporters, ventilatie en 4 luchtreinigingsunits Scenario 9: 35 sporters, ventilatie en 6 luchtreinigingsunits
resultaat: ventilatie, luchtreiniging
Aerosol deeltjes tijdens de meting
Onderstaande figuur toont duidelijker hoe groot het effect van ventilatie, luchtreiniging en vooral ventilatie én luchtreiniging is. De figuur toont procentueel hoeveel de concentratie aan aerosoldeeltjes wordt gereduceerd door het inzetten van ventilatie en/of luchtreiniging. Ventilatie en luchtreiniging alleen reduceren de concentraties met meer dan 60% voor de grote deeltjes en met meer dan 80% voor de kleine deeltjes. Ventilatie samen met luchtreiniging (2 units) daarentegen reduceert de concentraties met meer dan 80% voor de grote deeltjes en met meer dan 90% voor de kleine deeltjes. Door de inzet van meerdere luchtreinigingsunits zijn reducties met 90 tot 95% mogelijk.
Figuur toont Aerosolen concentratie en laat duidelijker het effect zien van hoe groot de invloed van ventilatie, luchtreiniging en vooral ventilatie én luchtreiniging is.
* In de bovenstaande figuur: betekend AC "luchtreiniger" en geeft het per scenario aan hoeveel luchtreinigers er gebruikt worden
Advies
Conclusie
De hoofdconclusie van dit onderzoek en tevens het belangrijkste advies voor de praktijk is dat het niet nodig is dat fitnessruimtes en andere sportbinnenruimtes investeren in dure upgrades van hun mechanische ventilatiesystemen, op voorwaarde dat de ventilatie reeds voldoet aan het Bouwbesluit. In plaats daarvan kunnen zij het bestaande ventilatiesysteem aanvullen met mobiele professionele luchtreinigingsunits. Belangrijk hierbij is dat deze units zorgvuldig worden geselecteerd, dat zij voldoende capaciteit hebben in verhouding tot de ruimte waarin ze worden toegepast, dat ze een voldoend hoog rendement hebben en dat ze geen schadelijke bijproducten genereren
Ventilatie en luchtreiniging
Conclusie
Bestaande ventilatiesystemen aanvullen met energiezuinige luchtreinigingssystemen is ook energetisch-ecologisch de meest verantwoorde oplossing. Ventilatielucht zal, omdat die van buiten komt, vaak moeten worden verwarmd, gekoeld, bevochtigd of ontvochtigd, wat veel energie vraagt. De lucht die door luchtreinigingssystemen wordt behandeld daarentegen is binnenlucht die al op nagenoeg gepaste temperatuur en relatieve vochtigheid staat.
Reductie lucht vervuiling door het inzetten van ventilatie en luchtreiniging
Aerosol deeltjes wordt gereduceerd door het inzetten van ventilatie en/of luchtreiniging. Ventilatie en luchtreiniging alleen reduceren de concentraties met meer dan 60% voor de grote deeltjes en met meer dan 80% voor de kleine deeltjes. Ventilatie samen met luchtreiniging (2 units) daarentegen reduceert de concentraties met meer dan 80% voor de grote deeltjes en met meer dan 90% voor de kleine deeltjes. Door de inzet van meerdere luchtreinigingsunits zijn reducties met 90 tot 95% mogelijk.
Ventilatie en luchtreiniging (grote deeltjes)
Ventilatie en luchtreiniging (kleine deeltjes)
Ventilatie en luchtreiniging 2 unit (grote deeltjes)
Ventilatie en luchtreiniging 2 units (kleine deeltjes)
Case studies
Veilige lucht voor iedereen
01
Test case verzorgingshuis
02
Testcase klas lokaal
03