Millora de la qualitat de l’aire a l’interior d’edificis com a eina per combatre la COVID-19

ÍNDEX

1 introducció

2 PROCEDIMENT

3 transmiSsió de lA covid-19

4 AVALUACIÓ D’OPCIONS DE MILLORA DE QUALITAT DE L’AIRE

4.1 AUGMENT de la RENOVACIÓ DE L’AIRE

4.2 optimiTzació de la DIRECCIONALITAT DEL FLUX D’AIRE

4.3 MILLORA DEL FILTRATGE DE L’aire

4.4 control de la Recuperació d’energia

4.5 US SEGUR de la Recirculació de L’aire

4.6 Control de la HUMITAT

4.7 Desinfecció por uv-c

4.8 desinfecció per IONITZACIÓ PER PLASMA FRED

4.9 desinfecció per oxidació fotocatalítica

4.10 desinfecció de l’aire amb ozó

4.11 Vaporització de peròxid d’OXIGEN

4.12 neteja de conductes

4.13 ús correcte del wc

5 taula I GRÀFIQUES comparativES

6 referències

1 introducció

Arran de les últimes investigacions sobre la COVID-19, la hipòtesi que la via més important de transmissió és l’aèria guanya força. S’han documentat alguns casos de contagis massius a l’interior d’edificis, on la ventilació i el sistema de climatització han tingut un paper principal.

Les persones passem aproximadament un 90% del nostre temps a l’interior d’edificis. En el seu interior es generen contaminants, com ara compostos orgànics volàtils, formaldehids, floridures… i a més és l’entorn més probable de transmissió de virus i bacteris.

És per això que analitzarem en aquest document diferents estratègies per a millorar la qualitat de l’aire a l’interior dels edificis. L’anàlisi no es limita a valorar la influència en la transmissió de virus, sinó que també té en compte l’efecte sobre altres paràmetres ambientals, com partícules, olors… així com una orientació dels seus costos d’inversió, operació i manteniment.

Al contrari que altres guies de recent publicació, aquesta es centra en recomanacions a llarg termini, tenint com objectiu instal·lacions que puguin mantenir les condicions de confort i al mateix temps incrementar la qualitat de l’aire al seu interior.

2 PROCEDIMENT

En primer lloc s’analitzen les principals vies de transmissió de laCOVID-19. A continuació s’avaluen diferents estratègies de millora de la qualitat de l’aire, amb especial atenció en la seva influencia sobre la transmissió de la COVID-19. Finalment es realitza un comparatiu dels principals efectes i costos econòmics dels principals sistemes de purificació de l’aire.

3 Transmissió de la covid-19

Les principals vies de transmissió són tres:

• Per contacte: es produeix a través del contacte amb una superfície contaminada. Quan una persona infectada tus o esternuda allibera partícules, la majoria de les quals es dipositen aterra i objectes propers (1-2 m). Les persones poden contreure la infecció en tocar aquestes superfícies o objectes contaminats, i després tocar-se els ulls, el nas o la boca.
• Via aèria: n’hi ha dues opcions.
  • Per contacte proper amb partícules grans (>5 µm): es produeix quan les persones inhalen directament partícules exhalades, per esternut o tos, per una persona infectada. Aquesta via requereix una distància propera, d’entre 1 i 2 metres. La ventilació general té poca influència en aquest mecanisme de transmissió,ja que les partícules són massa pesades per a veure afectada la seva trajectòria.
  • Per transmissió aèria amb partícules petites(<5 µm): quan una persona infectada parla, esternuda o tus també es generen partícules de grandària inferior a 5 µm. Aquestes partícules, per la seva lleugeresa, poden veure´s transportades per l’aire durant una quantitat considerable de metres. Tot i que es una via que la evidència científica no ha confirmat, s’han documentat diversos casos que indiquen que la seva existència es molt probable i de gran importància. Alguns exemples: (4).
• Via fecal-oral: per contacte amb gotes amb residus de canonades en accionar el sistema de descàrrega del vàter amb la tapa oberta. Aquesta via està en fase d’investigació, però està reconeguda per l’OMS com via possible tres haver-se detectat el virus en mostres fecals després d’haver-se confirmat aquest tipus de contacte en un cas concret (Mei House).

Fig. 1 Vies de transmissió del COVID-19 (1).

Fig. 2 Principals trajectories de partícules infeccioses (2)

4 AVALUACIÓ D’OPCIONS DE MILLORA DE QUALITAT DE L’AIRE

En aquest apartat es mostra les diferents opcions disponibles actualment per a millorar la qualitat de l’aire en edificis. S’inclou una descripció breu del seu funcionament, així com els seus avantatges i inconvenients.

4.1 AUGMENT de la RENOVACIÓ DE L’AIRE

L’increment de la dilució de contaminants és probablement el mètode més eficaç per a disminuir els efectes negatius que poden provocar en els ocupants dels edificis.

Malauradament l’augment de la renovació de l’aire té dues contrapartides importants,  quan parlem d’espais climatitzats. Per una banda, si sobrepassem la capacitat del sistema de climatització no podrem mantenir les condicions de confort, ocasionant un entorn desagradable. I per altra, s’incrementa el cost d’operació del sistema, en haver de condicionar un volum superior d’aire exterior.

Les principals possibilitats d’aplicació són:

• Preveure l’existència de suficients finestres de manera que sigui possible realitzar una ventilació creuada eficaç. En edificis existents, incrementar el temps que les finestres exteriors estan obertes.
• Dimensionar els equips de ventilació perquè aportin més cabal de renovació del mínim normatiu. Una orientació pot ser garantir 12,5 l/s/persona (5). És probable que els equips existents no puguin incrementar el seu cabal exterior, encara que ha d’estudiar-se cada cas.
• Incrementar el temps de funcionament del sistema de renovació. Una orientació potser ventilar també fins dues hores abans i després de l’ocupació del recinte.
• Variar la consigna de concentració de CO₂objectiu, en les instal·lacions que disposin d’aquest sistema. Un valor orientatiu recomanable poden ser 400 ppm.
• Reduir l’ocupació màxima del recinte perquè hi hagi més proporció d’aire de renovació per persona.

4.2 optimiTzació de la DIRECCIONALITAT DEL FLUX D’AIRE

En sales blanques i recintes de contenció biològica la direccionalitat del flux d’aire és un paràmetre estudiat i millorat, respecte a les instal·lacions del sector residencial o terciari. És possible aprofitar algunes de les estratègies utilitzades en aquestes sales especials, com són la ubicació de retorns en part baixa i la utilització d’altres sistemes de difusió (difusió per desplaçament, a baixa velocitat…).

4.3 MILLORA DEL FILTRATGE DE L’aire

Els filtres convencionals proporcionen una certa protecció contra la transmissió de virus, però no representen una solució prou eficaç per al control d’un virus com la COVID-19.

Una estratègia que ha provat ser molt efectiva en la captura de partícules és la filtració tipus HEPA (High Efficiency Particulate Air) (3). La filtració no elimina tot el risc de transmissió de les partícules en l’aire perquè molts altres factors a més de la concentració d’aerosols infecciosos contribueixen a transmissió de malalties (2).

Fig. 3 Parts d’un filtre Font: Wikipedia.

Existeixen dues possibilitats d’aplicació: instal·lar filtres HEPA en les unitats de ventilació del recinte o en equips portàtils que recirculen aire del local. Totes dues opcions poden ser altament eficaces per a reduir les concentracions d’aerosols infecciosos en aquest espai.

L’augment de pressió que suposen impedeix la seva aplicació en unitats climatitzadores existents.

4.4 control de la Recuperació d’energia

Els sistemes de recuperació d’energia permeten reduir en gran manera la despesa energètica associada a la climatització de l’aire de renovació. El seu ús és, per tant, molt recomanable, a més d’obligatori per normativa en la majoria de les instal·lacions. No obstant això, a vegades aquests sistemes poden ocasionar un pas d’aire no desitjat des del retorn d’aire viciat fins a la impulsió, la qual cosa pot afavorir la dispersió de partícules contaminades pel recinte climatitzat.

Per a evitar aquesta contaminació han de limitar-se al mínim les fuites entre retorn i impulsió, realitzant controls periòdics per a la seva verificació.

És recomanable que els recuperadors disposin de secció de by-pass, amb la finalitat de tenir la possibilitat d’anul·lar la recuperació.

Fig. 4 Exemples de recuperadors d’energía. Font: Klingenburg

4.5 US SEGUR de la Recirculació de L’aire

La recirculació de l’aire del mateix recinte és utilitzada en pràcticament tots els sistemes de climatització i ventilació, ja que el seu ús permet reduir en gran manera el consum energètic i el cost de la instal·lació. No obstant això, aquest moviment de l’aire pot afavorir la dispersió de contaminants en el recinte.

Per a reduir aquest efecte negatiu es plantegen les següents possibilitats:

• En instal·lacions noves, dissenyar les instal·lacions sense recirculació (100% aire exterior). En condicions normals funcionaran en mode recirculació, i en cas de crisi canviaran a funcionament 100% aire exterior. L’inconvenient és l’augment del cost d’inversió.
• En instal·lacions existents, aturar la recirculació tant en sistemes centrals com “locals” (ventiloconvectors). L’inconvenient és que no podran mantenir-se les condicions de confort. Si la recirculació no es pot parar, millor que funcioni contínuament, perquè el virus es pot quedar dipositat en els filtres i quan es torna a encendre la quantitat de virus en resuspensió puja.
• Finalment, per a l’aprofitament òptim de la recirculació de l’aire es recomana la utilització de sistemes de purificació capaços d’eliminar o minimitzar els contaminants de l’aire recirculat. Aquesta opció es pot dur a terme tant en instal·lacions noves com existents.

4.6 Control de la HUMITAT

Pel que fa al seu efecte en el coronavirus, la influència de la humitat no és molt elevada, ja que el virus és sensible a condicions de més de 30 ºC i 80 % HR (1). D’altra banda, altres informes (2) suggereixen que la literatura científica generalment reflecteix que la supervivència més desfavorable per microorganismes es produeix amb una humitat relativa entre el 40 i 60 %.

A més, els sistemes nasals i les membranes mucoses són més sensibles a les infeccions a una HR més baixa de 10-20 %, i aquesta és la raó per la qual de vegades se suggereix certa humidificació a l’hivern (fins a un nivell mínim d’aproximadament el 30 %). A partir de març en regions mediterrànies normalment la humitat relativa és superior al 30 % dins d’edificis (1), però en altres climatologies es recomanable que el sistema de climatització pugui mantenir aquesta humitat interior com a mínim.

4.7 Desinfecció por uv-c

La utilització d’UV-C per a desinfecció per radiació directa de superfícies és un dels mètodes més provats fins ara.

Encara que menys provada, la seva aplicació per a desinfecció de l’aire és també recomanable (2), bé sigui instal·lat a l’interior de conductes de ventilació, bé en equips autònoms al recinte.

L’efecte desinfectant dels raigs UV-C pot utilitzar-se de diverses maneres.

• Esterilització de l’aire localitzat en conducte / equip de climatització:

L’aplicació consisteix en la instal·lació de llums generadores d’UV-C en els conductes d’aire de la instal·lació de climatització / ventilació. Pot col·locar-se en la impulsió o en el retorn (en aquest cas no es tracta l’aire de renovació).

Fig. 5 Llum d’UV-C en interior d’UTA. Font: Biological Health Services

• Esterilització de l’aire localitzat en equip autònom al recinte:

En aquest cas les llums es col·loquen en equips autònoms que recirculen l’aire de recinte i el sotmeten a l’efecte dels UV-C. Aquesta opció té l’avantatge afegit que pot millorar l’escombrat de l’aire en el recinte. També pot realitzar-se amb equips sense ventilador, col·locant els llums de manera que tractin l’aire mogut per unitats interiors tipus fancoil o similar.

Fig. 6 Esterilitzador en sostre mitjançant UV-C. Font: AIRIUS

• Esterilització de superfícies:

Els llums s’utilitzen de manera que la radiació incideixi directament en les superfícies de l’habitació. Aquesta tecnologia és molt utilitzada a l’àmbit hospitalari arreu del món. L’aplicació és senzilla: un equip autònom es localitza en el recinte a esterilitzar, durant el temps necessari per aconseguir la desinfecció desitjada. L’espai no pot estar ocupat, ja que la radiació pot ser nociva per a la vista.

4.8 desinfecció per IONITZACIÓ PER PLASMA FRED

L’aplicació consisteix en la instal·lació d’equips ionitzadors en conductes o en equips de condicionament d’aire de la instal·lació de climatització. Pot col·locar-se en la impulsió o en el retorn (en aquest cas no es tracta l’aire de renovació).

Fig. 7 Llum de ionització per plasma fred. Font: Tayra

La seva aplicació per a desinfecció de l’aire és recomanable, encara que és una tecnologia poc provada (5).

4.9 desinfecció per oxidació fotocatalítica

L’oxidació fotocatalítica combina la utilització de la radiació UV-C amb la generació de molècules oxidants. Sol instal·lar-se en conductes o en equips de condicionament d’aire de la instal·lació de climatització / ventilació.

Fig. 8 Llum de fotocatàlisi. Font: Air Handling

La seva eficàcia en la neutralització de patògens aeris ha estat demostrada (5), encara que s’ha de vigilar que els equips no generin compostos residuals indesitjats.

4.10  desinfecció de l’aire amb ozó

L’aplicació principal consisteix en la utilització de generadors d’ozó portàtils. El generador es posa en marxa al recinte, el qual ha d’estar desocupat a causa de la toxicitat de l’ozó.

Fig. 9 Generador d’ozó portàtil. Font:TESCO

Donades els dubtes sobre la seva utilització com a desinfectant de l’aire el seu ús no està recomanat en aquesta aplicació. D’altra banda, és un bon desinfectant per a les diferents superfícies de el local.

4.11 Vaporització de peròxid d’OXIGEN

La vaporització de peròxid d’hidrogen consisteix en vaporitzar una solució aquosa de peròxid d’hidrogen amb l’ús d’una màquina.

El procés de desinfecció d’una sala o habitació assoleix unes 3 hores de treball entre la preparació de l’espai infectat, el subministrament de vapor de peròxid d’hidrogen, i el cicle de descontaminació i ventilació de l’espai.

Fig. 10 Vaporitzador de peròxid d’hidrogen. Font: ISS

Tot el procés s’ha de realitzar amb la sala desocupada. Per al seu posterior ús s’ha d’esperar a que les concentracions estiguin per sota d’un valor llindar, el que requereix un temps llarg en què no es pot utilitzar l’espai.

Donats els seus requisits d’aplicació, només es recomana el seu ús puntual en cas de contaminació manifesta.

4.12 neteja de conductes

En els conductes de climatització pot quedar retinguda brutícia i altres contaminants, tot i que la presència de virus no és tan habitual.

En instal·lacions existents en què hi hagi recirculació es recomana la realització de neteges periòdiques. En instal·lacions sense recirculació aquesta neteja no és tan important, ja que és poc freqüent que els patògens es dipositin fàcilment en conductes de ventilació.

En noves instal·lacions es recomana realitzar un disseny que faciliti la neteja de conductes. N’hi ha prou amb complir l’exigència del RITE, que indica que hi hagi un registre cada 10 m.

4.13 ús correcte del wc

Tal com s’ha descrit anteriorment, la via fecal-oral està reconeguda per l’OMS com a possible via de contagi de la COVID-19.

Per a reduir les possibilitats de contagi per aquesta via s’han de complir tres punts:

• Tirar de la cadena amb la tapa baixada minimitza la quantitat de partícules potencialment contaminades emeses a l’aire.
• Els sifons han d’estar operatius perquè hi ha casos documentats de transport de contaminants per les clavegueres.
• Hi ha d’haver una extracció exclusiva per a banys, que asseguri a més la depressió del recinte respecte de les habitacions contigües.

5 TAULA I GRÀFIQUES COMPARATIVES

A continuació es mostren unes taules i gràfiques comparatives amb les principals propietats i costos associats dels sistemes de purificació més utilitzats actualment, instal·lats tant a una unitat de climatització centralitzada com a un conjunt de fancoils repartits per l’edifici.

Per al primer cas s’ha pres com referència una sala diàfana de 1200 m², amb un sistema de climatització centralitzat de 24.000 m³/h, amb recirculació del 80% de l’aire interior. En el segon cas es tracta d’un sistema format per 128 fancoils de conducte, que impulsen un total de 124.822 m³/h.

6 Conclusions

Els punts més destacables del document son:

• La transmissió de la COVID a través de l’aire es suficientment probable com per a ser necessàrial’actuació sobre les instal·lacions de climatització i ventilació.
• Cal estudiar en cada cas les actuacions més adients depenent de si es tracta d’aire exterior, aire recirculat, ús de l’espai, instal·lació nova o existent, etc…
• L’augment de l’aire de renovació es l’opció més fiable per a reduir el risc de contagi.
• El filtratge electroestàtices una bona eina per a millorar el nivell de filtració mecànic en instal·lacions existents, reduint la pèrdua de càrrega i el consum elèctric.
• La filtració HEPA es l’opció que captura partícules amb major eficiència, però el cost d’operació es important.
• A instal·lacions existents tipus split o fancoil on no calgui un nivell d’esterilització molt elevat la tecnologia d’ionització bipolarpresenta l’avantatge de minimitzar el cost d’operació i manteniment.
• Les opcions que fan servir radiació UV-C son els purificadors dels quals hi ha més experiència, però tenen l’inconvenient de tenir un cost rellevant de substitució de làmpades, especialment en instal·lacions de splits o fancoils.
• En tot cas es imprescindiblela intervenció d’un tècnic o empresa especialitzada alhora de decidir quines son les millors opcions per a augmentar la qualitat de l’aire d’una instal·lació. 

7 referències

Per a la realització de l’estudi s’han analitzat els següents documents:

• (1): REHVA Covid-19 guidance document, April 3, 2020.How to operate and use building services in order to prevent the spread of the coronavirus disease (Covid19) virus (SARS-CoV-2) in Workplaces.
• (2): Documento de posicionamiento de ASHRAE sobre aerosoles infecciosos, 14/04/2020.
• (3): ASHRAE Position Document on Filtration and Air Cleaning, reaffirmed in January 2018,
• (4): Radiografía de 3 brotes, El país.