Todos os organismos heterotróficos emitem CO₂ como produto residual do seu metabolismo. As unidades de ventilação, equipadas com sistemas adequados de monitorização, podem reduzir a concentração de CO₂ e, consequentemente, a de todos os bioefluentes, incluindo vírus.
CO₂ e organismos heterotróficos
Todos os organismos heterotróficos, ou seja, aqueles incapazes de sintetizar autonomamente todas as suas moléculas orgânicas a partir de compostos inorgânicos, emitem CO₂ como produto residual do seu metabolismo. De acordo com a norma EN 16798-2, uma pessoa em repouso respira aproximadamente 500 l/h de ar e liberta cerca de 20 l/h de CO₂, enquanto durante exercício físico o consumo de oxigénio e a produção de dióxido de carbono aumentam. Por exemplo, pessoas a praticar atividades como escalada respiram cerca de 3100 l/h de ar e emitem 124 l/h de CO₂.
O dióxido de carbono tem uma densidade de 1,8 g/l a 25°C, portanto 500 l/dia de CO₂ emitidos por uma pessoa em repouso correspondem a 900 g/dia de CO₂.
As emissões diárias de CO₂ humanas equivalem às de um carro pequeno que percorre 8 km em condições de ciclo misto (considerando emissões unitárias de CO₂ de 114 g/km).
A concentração de CO₂ na atmosfera é de 0,04% do volume de ar, enquanto ao sair dos nossos pulmões é de 4%.
Quando os humanos respiram no exterior, o dióxido de carbono gerado dilui-se rapidamente na atmosfera, sem aumento significativo da concentração. O mesmo não acontece em ambientes interiores. Por exemplo, assumindo uma distribuição uniforme de CO₂ num estúdio fechado de 30 m² ocupado por duas pessoas e sem renovação de ar, em apenas uma hora a concentração aumenta de 450 ppm (ou seja, 810 mg/m³) para aproximadamente 990 ppm (1780 mg/m³).
Mesmo os animais de estimação, sendo heterótrofos, emitem CO₂ através da respiração. A necessidade mínima de energia de um cão pode ser calculada usando a seguinte fórmula, derivada da Lei de Kleiber de 1930:
Onde:
Q é a necessidade energética do animal [kcal/dia]
P é o peso do animal em kg.
Considerando que um litro de oxigênio é necessário para consumir 5 kcal de energia, e a relação respiratória de CO 2 /O 2 é de 0,82, um cão de médio porte (25 kg) emitirá 360 g de CO 2 por dia , aproximadamente 40% do CO 2 emitido por um adulto.
Voltando ao exemplo anterior, se um cão de porte médio (25 kg) permanecer no estúdio com os dois adultos, após uma hora a concentração total de CO₂ será aproximadamente 1100 ppm.
Diferença na concentração de CO₂ entre interiores e exteriores
Uma forma de contrariar o aumento da concentração de CO₂ é renovar o ar em espaços fechados. Abrir janelas é uma estratégia viável, especialmente em residências, mas pode causar desconforto no inverno e verão, bem como desperdício de energia devido ao funcionamento dos sistemas de aquecimento e arrefecimento. Em edifícios residenciais e comerciais, especialmente os mais recentes e geralmente bem isolados, recomenda-se a instalação de sistemas de ventilação.
O sistema de ventilação permite a entrada de ar exterior filtrado e condicionado no edifício, garantindo uma qualidade do ar interior (IAQ) adequada.
Quando o edifício está ocupado, se o sistema possuir um controlador inteligente, a taxa de fluxo de ar pode ser ajustada com base nos valores medidos dentro do edifício, proporcionando a renovação do ar quando e onde necessário para poupar energia.
Na Europa, a norma EN 16798-1 pode ser usada para dimensionar estes sistemas. Com base no método nº 2 desta norma, considerando um edifício de classe IEQ1, para garantir uma elevada percentagem de ocupantes satisfeitos (> 85%), a diferença na concentração de CO₂ entre interior e exterior não deve exceder 550 ppm.
De acordo com a Organização Meteorológica Mundial (WMO), a concentração média atmosférica de CO₂ é atualmente 418 ppm (WMO, 2023).
Face a estas considerações, a concentração absoluta de CO₂ dentro de um edifício de classe IEQ1 (EN 16798-1) deve ser aproximadamente 970 ppm; para valores superiores a este, o limite de 85% de ocupantes satisfeitos deixa de estar garantido.
Taxas de renovação de ar em edifícios comerciais segundo o método nº 2 da EN 16798-1
A taxa de fluxo de ar a introduzir num edifício comercial, com base na diferença de CO₂ entre interior e exterior, pode ser calculada pela seguinte fórmula:
Onde:
qtot = taxa de ar exterior [l/s]
n = número de ocupantes
qp = quantidade de CO₂ emitida por cada ocupante [l/h]
ΔCO₂ = diferença entre a concentração desejada de CO₂ interior e o CO₂ no ar exterior.
A fórmula não tem em conta poluentes emitidos pelos materiais de construção ou mobiliário interior, pelo que é mais adequada para edifícios comerciais de alta densidade, como escolas e cinemas.
Considerando n=1, qp=20 l/h e uma taxa mínima de ar fresco por pessoa de 4 l/s, obtêm-se as seguintes taxas de renovação de ar por pessoa.
Em resumo, porque cada ocupante, e até os nossos amigos de quatro patas, exalam continuamente CO₂ como subproduto metabólico, os níveis interiores podem aumentar rapidamente num espaço bem isolado. Sem controlo, elevadas concentrações de CO₂ diminuem o conforto, a performance cognitiva e a satisfação dos ocupantes. Com a implementação de sistemas de ventilação equipados com monitorização em tempo real de CO₂ e controladores inteligentes que modulam o fornecimento de ar fresco para manter o ΔCO₂ adequado, é possível otimizar o uso de energia e garantir um ambiente saudável e produtivo.
No fim, o controlo inteligente baseado em CO₂ transforma a ventilação de um custo fixo num recurso responsivo, que protege tanto o bem-estar como a eficiência.
O conteúdo deste artigo sobre qualidade do ar interior pode ser aprofundado lendo o white paper.
“Indoor air quality – Guaranteeeing health and comfort in buildings”.