Une équipe de recherche dirigée par Brandon Boor, professeur agrégé à la Lyles School of Civil Engineering, a publié une nouvelle étude dans la revue Cell Reports Sustainability. constatant que les bâtiments modernes libèrent continuellement des composés organiques volatils (COV) dans l'air extérieur et sont susceptibles de contribuer grandement à la charge de COV de l'atmosphère urbaine. L'équipe a effectué des mesures directes de l'échange de polluants de l'air extérieur-intérieur dans un immeuble de bureaux haute performance à l'aide d'instruments de qualité de l'air de pointe et d'une plate-forme d'automatisation de bâtiment avancée.

"Nous pensons traditionnellement à filtrer l'air extérieur entrant dans nos bâtiments. Sur la base des résultats de notre étude, nous devons maintenant envisager de purifier l'air sortant de nos bureaux, maisons et écoles afin de réduire les émissions de COV dans l'environnement extérieur", a déclaré Boor.

Le but de cette recherche, a déclaré Boor, est de mesurer avec précision les COV dans l'air entrant et sortant des bâtiments urbains et d'utiliser les données pour comprendre comment l'occupation humaine et l'exploitation des bâtiments impactent le transport des COV entre l'air intérieur et l'air extérieur. Boor a déclaré que l'influence de l'échange d'air entre les atmosphères intérieure et extérieure sur la pollution de l'air urbain n'est pas encore bien comprise et n'a pas non plus été pleinement explorée auparavant dans un immeuble de bureaux moderne doté d'un système de ventilation sophistiqué.

"Une compréhension fondamentale du devenir et du transport des polluants atmosphériques urbains est importante pour développer des stratégies et des politiques d'atténuation susceptibles d'améliorer la qualité de l'air urbain et de réduire les impacts négatifs sur la santé humaine et le climat", a déclaré Boor. "De nombreuses études ont démontré l'impact significatif du trafic, des émissions industrielles et biogéniques sur la pollution de l'air urbain. Cependant, l'influence des interactions des polluants atmosphériques urbains avec les bâtiments a souvent été négligée."

Les bâtiments publics et commerciaux modernes sont généralement équipés de systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) pour améliorer la qualité de l'air intérieur et le confort thermique. Lorsque l'air urbain circule mécaniquement dans les bâtiments, sa composition peut changer considérablement en raison des interactions avec les composants CVC, l'air intérieur, les occupants et les surfaces intérieures.

"Les bâtiments représentent une fraction importante de la superficie des villes et fournissent une quantité importante d'espace intérieur occupé", a déclaré Tianren Wu, premier auteur de l'étude et professeur adjoint au département de génie civil et architectural et de construction de l'Université de Cincinnati. Gestion.

"Pour répondre aux exigences de ventilation et de confort thermique des bâtiments, une quantité substantielle d'air est activement échangée entre un bâtiment et son atmosphère urbaine proche. Cet échange d'air dynamique peut avoir des implications importantes sur la qualité de l'air urbain en raison des échanges intérieurs-extérieurs et extérieurs. vers l'intérieur et transformations des polluants, notamment dans les villes densément peuplées."

Les matériaux de construction, l'ameublement intérieur ainsi que les occupants et leurs activités (telles que la cuisine, le nettoyage et l'utilisation de produits de consommation et de soins personnels) peuvent libérer une variété de contaminants gazeux et particulaires qui peuvent être directement rejetés dans l'atmosphère urbaine via le système CVC d'un bâtiment. Les recherches de Boor ont révélé que les concentrations de COV à l'intérieur sont 2 à 15 fois plus élevées qu'à l'extérieur et que par unité de surface, les émissions de COV des bâtiments sont comparables aux émissions du trafic, industrielles et biogéniques.

L’équipe a notamment découvert que le bureau constituait une source importante d’émissions de monoterpènes et de siloxanes réactifs dans l’environnement extérieur. Les siloxanes sont largement utilisés dans les déodorants, les parfums, les lotions et les produits de soins capillaires. Une étude récente menée par Nusrat Jung, professeur adjoint de génie civil de Purdue, a révélé que les routines quotidiennes de soins capillaires rejettent de grandes quantités de polluants dans l'air extérieur via les gaz d'échappement des salles de bain, démontrant ainsi l'impact des bâtiments sur la pollution de l'air extérieur.

"Le comportement source-puits du bâtiment a changé de manière dynamique en fonction de l'occupation et des conditions de ventilation du bâtiment", a déclaré Boor. "Nos résultats démontrent que les bâtiments peuvent influencer directement la qualité de l'air urbain en raison d'un échange d'air extérieur-intérieur important."

Quant à ce qui peut être fait pour atténuer les émissions de COV des bâtiments, Boor a déclaré qu'il était nécessaire de se concentrer davantage sur l'élimination des COV dans les systèmes CVC à l'aide de filtres à charbon et d'autres technologies de purification de l'air. L'utilisation de produits de consommation et de soins personnels à faibles émissions de COV sera également utile, a déclaré Boor.

Des chercheurs de l'Université d'Indiana et de RJ Lee Group Inc. ont contribué à cette étude.

Acquérir les données

L'équipe de Boor a étudié les effets de source et de puits d'un bureau ouvert, réaliste et ventilé mécaniquement et de son système CVC sur les polluants atmosphériques urbains grâce à une campagne complète de mesure sur le terrain d'un mois. Le bureau utilisé pour leurs recherches d'un mois se trouve dans les laboratoires Ray W. Herrick, un bâtiment haute performance certifié LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) Or dans le centre de l'Indiana. Le bureau est ventilé mécaniquement en permanence par une centrale de traitement d'air indépendante.

La campagne de mesures sur le terrain a été réalisée pendant la saison hivernale. Trois types de polluants atmosphériques urbains courants ont été examinés dans l'étude, notamment les COV, l'ozone et les particules fines. Les conditions de ventilation mécanique du bâtiment ont été soigneusement surveillées pour quantifier les taux d'émission massique nets du bureau et de son système CVC vers l'atmosphère urbaine. Les COV ont été mesurés en temps réel à différents endroits du système CVC avec un spectromètre de masse à temps de vol de réaction de transfert de protons à haute résolution.