Proyek sekolah: kualitas udara

Awal tahun sekolah adalah waktu untuk berbicara tentang udara di sekolah. Suatu hari, setelah bernostalgia, kami mengingat tahun-tahun sekolah kami. Tas, seragam, potret Pushkin, gulungan di ruang makan, disko di gym, "hutan tangan". Dan juga kelesuan di ruang kelas, debu di ambang jendela, larangan ketat membuka jendela meninggalkan ... Singkatnya, kualitas udara biasa-biasa saja, jika tidak lebih buruk. Kami bertanya-tanya apakah ada sesuatu yang berubah sejak kami masih kecil. Kemudian kami pergi ke delapan sekolah Novosibirsk dan melakukan percobaan, dari mana kami belajar banyak hal penting. Dan sekarang, di awal tahun sekolah, mereka mengingatnya dan memutuskan untuk berbagi dengan Anda.



Tahun lalu, kami sudah melakukan studi tentang iklim mikro di salah satu sekolah dan menulis artikel tentang hal ini. Kemudian, sensor Testo 480 digunakan sebagai alat utama dan hanya data pada tingkat karbon dioksida yang dicatat di satu sekolah Moskow. Dalam studi ini, kami meningkatkan jumlah sekolah menjadi delapan, dan parameter yang diukur menjadi tiga: tingkat karbon dioksida, kelembaban dan suhu.

Sebelum beralih ke percobaan itu sendiri dan hasilnya, kita beralih ke teori. Apa yang seharusnya menjadi iklim mikro di sekolah, apa standar dan penelitian apa yang telah dilakukan di bidang ini? Jika Anda sudah mengetahui data ini, segera lanjutkan ke deskripsi pengalaman dan hasil.

Teori Iklim: Penelitian yang Ada

Kami bukan yang pertama bingung dengan pertanyaan iklim mikro sekolah secara umum dan pengaruhnya terhadap manusia. Pada 2015, Organisasi Kesehatan Dunia menyebut kualitas udara di banyak sekolah dan taman kanak-kanak Eropa tidak menguntungkan (berita dapat dibaca di sini ) dan menyarankan caranya sendiri untuk menyelesaikan masalah ini. Selain itu, beberapa penelitian menarik tentang topik ini telah dilakukan di seluruh dunia.

Uni Eropa. Para ilmuwan menyelidiki kondisi dan kesejahteraan siswa di kamar dengan kadar karbon dioksida lebih dari 1.000 ppm. Hasil: anak-anak di kamar tersebut secara teratur dan untuk waktu yang lama 3,5 kali lebih mungkin menderita batuk kering dan 2 kali lebih mungkin menderita rinitis.

Korea Di 110 rumah di Seoul, kadar CO, NO, alergen dari tungau debu rumah, kecoak, spora kapang dan CO2 diukur. Sebanyak 181 anak di bawah usia 14 tahun yang didiagnosis menderita asma tinggal di ruang tes. Salah satu temuan utama orang Korea: peningkatan kadar karbon dioksida meningkatkan kemungkinan serangan asma.

A.S. Berkeley Institute menyelidiki hubungan antara kadar karbon dioksida dan produktivitas tenaga kerja. Tujuan: untuk menilai dampak CO2 terhadap mekanisme pengambilan keputusan. Subjek percobaan adalah 22 orang yang mengalami intoksikasi karbon dioksida 2,5 jam pada konsentrasi 600, 1.000 dan 2.500 ppm. Selama penelitian, subjek lulus tes komputer yang membutuhkan pengambilan keputusan. Hasil pada level 600 ppm dianggap dasar, ketika mencapai level 1.000 ppm, produktivitas tenaga kerja menurun enam dari sembilan indikator, pada level 2.500 ppm - tujuh. Dengan demikian, hubungan langsung antara kualitas udara dan produktivitas tenaga kerja terbukti. Meskipun kesimpulan para ilmuwan masih membutuhkan konfirmasi lebih lanjut, data dari pengalaman ini sudah cukup untuk memahami betapa pentingnya udara segar bagi kegiatan intelektual.

Apa yang ada di Rusia? Sampai saat ini, kami, sayangnya, belum dapat menemukan studi ilmiah tunggal yang serius tentang kualitas udara di sekolah-sekolah Rusia. Jika Anda mengetahui pekerjaan serupa, kami akan senang melihatnya di komentar.

Fakta: Di Finlandia, peningkatan kadar karbon dioksida adalah alasan yang cukup untuk menutup sekolah sebelum menyelesaikan masalah ventilasi.

Teori iklim mikro: norma dan standar

Di sebagian besar negara Eropa, sekarang ada standar iklim mikro yang jelas untuk ruang kelas, berdasarkan, antara lain, pada studi awal tentang efek karbon dioksida pada tubuh manusia. Dengan demikian, standar iklim mikro untuk sekolah di Rusia tidak ada. Namun, di negara kami ada satu dokumen yang sangat menarik - “GOST 30494-2011. Bangunan perumahan dan umum. Parameter iklim mikro dalam ruangan . " Ini menjabarkan norma dan standar yang harus dipenuhi oleh udara dalam ruangan.

Standar konsentrasi CO2 dalam GOST ini menunjukkan kandungan karbon dioksida yang diizinkan melebihi jumlah di udara luar. Untuk kesederhanaan persepsi, kami segera menghitung ulang standar, mengambil 400 ppm karbon dioksida di jalan sebagai nilai default (omong-omong, tingkat CO2 atmosfer mencapai titik ini musim gugur lalu, yang dibahas dalam artikel terpisah di GeekTimes ). Konten CO2 yang diizinkan sesuai dengan GOST untuk kamar tempat orang terlibat dalam pekerjaan intelektual atau studi (ini termasuk kelas sekolah) adalah 400-600 ppm di atas tingkat CO2 di udara jalanan. Dengan menggunakan perhitungan sederhana, kami menghitung bahwa kandungan karbon dioksida maksimum yang diijinkan di ruang kelas adalah 800-1000 ppm. Kami membuat "konsesi" dan mengambil batas atas 1.000 ppm sebagai norma.

Sedangkan untuk suhu, GOST yang sama menyatakan bahwa suhu di ruangan untuk sesi pelatihan adalah 20-22 ℃ di musim dingin dan 22-25 ℃ di musim hangat. Data untuk percobaan dikumpulkan di musim dingin, jadi kami mengambil standar "musim dingin" 22 ℃ sebagai norma.

Tingkat kelembaban sangat tergantung pada iklim kota, dan di Novosibirsk udaranya kering. Oleh karena itu, dalam penelitian kami, kami mengambil minimum yang diizinkan oleh GOST sebagai titik awal: norma untuk musim dingin adalah dari 30%, musim hangat dari 40% (kami fokus pada 30%).

Semua standar di atas selama penelitian dianggap sebagai norma dan menjadi titik awal untuk membahas hasil percobaan kami.

Praktek: pengalaman kami

Delapan sekolah dan gimnasium di berbagai distrik di Novosibirsk dipilih sebagai tempat pengujian untuk penelitian. Parameter iklim mikro sekolah dipantau menggunakan stasiun pangkalan sistem iklim mikro cerdas MagicAir dengan sensor bawaan untuk karbon dioksida, suhu dan kelembaban. BTS dipasang di 13 ruang kelas, di mana semua kelas selama lima hari sekolah dari Senin hingga Jumat diadakan sesuai dengan jadwal yang biasa. Ventilasi sentral di sekolah tidak ada (5 sekolah), atau dimatikan karena suara keras yang mengganggu siswa selama pelajaran (2 sekolah), atau dihidupkan hanya saat istirahat (1 sekolah). Semua data pada tingkat karbon dioksida, suhu dan kelembaban di dalam lemari datang ke server cloud online.

1. Suatu hari sekolah, satu sekolah

Jumlah total data yang diperoleh dari situs yang diteliti dihitung dalam ratusan angka dan grafik. Untuk kejelasan, kami akan mulai mempertimbangkan hasil pada contoh satu hari di satu kantor satu sekolah. Mari kita tunjuk sebagai "Sekolah 1". Untuk memahami gambar, kami menggabungkan grafik perubahan tingkat karbon dioksida, kelembaban dan suhu dan jadwal sekolah.

Pada bagan 1-3 di bawah, angka-angka dalam lingkaran menunjukkan angka pelajaran, enam pelajaran di masing-masing dari dua shift. Pelajaran dimulai pukul 8:00 dan berlangsung selama 45 menit, di antaranya - istirahat 10 atau 20 menit. Antara shift - istirahat 10 menit. Garis hijau pada grafik menunjukkan nilai normatif dari parameter.

Semua data digital dilampirkan pada akhir artikel, setelah daftar referensi (lihat file dengan nama "School1_ cabinet1").

Karbon dioksida


Jadwal 1. Tingkat karbon dioksida selama hari sekolah, Sekolah 1, kamar 1

Grafik 1 menunjukkan perubahan konsentrasi karbon dioksida di ruang belajar 1 Sekolah 1 selama satu hari sekolah (8: 00-20: 00). Kesalahan pengukuran adalah ± 70 ppm pada konsentrasi tidak lebih dari 2300 ppm, ± 3% pada konsentrasi lebih dari 2300 ppm.

Sebelum dimulainya pelajaran, tingkat CO2 masih memenuhi standar, dan tampaknya, dengan "cadangan" besar: pada jam 7:30 di udara hanya sekitar 430 ppm. Tetapi mendekati jam 8, anak-anak datang ke kelas, dan kadar CO2 mulai tumbuh dengan mantap.

Pelajaran kedua dimulai pada 8:55 pada 770 ppm, dan dalam lima belas menit, tingkat CO2 melebihi tanda standar, melebihi 1.000 ppm. Secara umum, seperti yang mudah dilihat, konsentrasi CO2 melebihi norma pada bagian waktu yang luar biasa (8,3 jam untuk periode waktu yang dipelajari, yaitu 69% dari waktu).

Kelebihan paling signifikan, 3.170 ppm, dicatat selama pelajaran kelima dari shift pertama.

Menurut jadwal 2, yang menunjukkan perubahan suhu udara di kelas (lihat di bawah), Anda dapat melacak ketika jendela dibuka: di luar dingin, jadi jendela yang terbuka selalu menyebabkan penurunan suhu. Anda dapat, misalnya, memperhatikan bahwa pada hari yang dijelaskan selama istirahat sebelum pelajaran ketiga dari shift pertama, kantor berventilasi baik: suhu turun hampir 3 derajat, dan tingkat CO2 turun menjadi 660 ppm. Tetapi pada awal pelajaran ketiga, jendelanya tertutup, dan konsentrasi karbon dioksida mulai meningkat lagi (suhu juga), hingga mencapai kritis 3.169 ppm pada pelajaran kelima. Ini lebih dari tiga kali lebih tinggi dari biasanya. Suhu udara mencapai 29 ℃.

Efek penayangan di kelas penuh 20-30 orang menjadi sia-sia dalam 15-20 menit.

Periode CO2 yang menguntungkan terjadi pada pelajaran kedua dari pergeseran kedua. Penjelasan untuk "keberuntungan" itu sederhana: pertama, kantor disiarkan dengan membuka jendela. Dan kedua, tidak ada siswa di dalamnya, kelasnya kosong. Segera setelah siswa kembali pada pelajaran ketiga, konsentrasi CO2 naik lagi dan mencapai 2.630 ppm (maksimum di shift kedua).

Suhu udara



Jadwal 2. Suhu udara selama hari sekolah, Sekolah 1, kamar 1

Bagan 2 menunjukkan perubahan suhu udara di ruang belajar 1 Sekolah 1 selama satu hari sekolah (8: 00-20: 00). Kesalahan pengukuran adalah ± 1,5 ° C (batas pengukuran -10 ... + 85 ° C).

Suhu udara sepanjang hari sekolah melebihi normal, mencapai hampir 30 ° C. Hasil "terbaik" adalah 23 ° C, tetapi hanya dicapai dalam waktu singkat. Dengan mengubah suhu, Anda dapat mengatur periode ketika jendela dibuka di kantor. Karena fakta bahwa penelitian dilakukan di musim dingin, jendela terbuka selalu menyebabkan penurunan suhu di kantor. Dengan mengatur periode ventilasi, Anda dapat membandingkannya dengan grafik CO2. Setelah jendela ditutup, suhu dan level CO2 melanjutkan pertumbuhannya.

Kelembaban udara



Jadwal 3. Kelembaban selama hari sekolah, Sekolah 1, kamar 1

Bagan 3 menunjukkan perubahan kelembaban udara di ruang belajar 1 Sekolah 1 selama satu hari sekolah (8: 00-20: 00). Kesalahan pengukuran adalah ± 4% (batas pengukuran 0 ... 95%).

Seperti yang Anda lihat, kelembaban juga jauh dari yang diinginkan. Sebagian besar waktu diturunkan dan jarang mencapai tanda normatif - secara total, kelembaban normal (30% dan lebih tinggi) hanya bertahan 2,8 jam per hari sekolah (23% dari waktu). Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa kami menggunakan GOST 30% sebagai norma, dan tidak 40-60% direkomendasikan oleh banyak ahli fisiologi.

Kami juga tidak dapat gagal untuk mencatat bahwa periode kelembaban normal disertai oleh kelebihan signifikan suhu udara (28-29 °) dan tingkat CO2 (2 3770 - 3 170 ppm).

Kesimpulan
Jadi, pada hari sekolah yang diamati di ruang belajar, menurut data kami, tingkat CO2 rata-rata selama pelajaran adalah 1.250 ppm, nilai puncak maksimum adalah 3.170 ppm. Tingkat kelembaban rata-rata adalah 19%, dan suhu rata-rata adalah 27 ℃.

Suhu udara sepanjang hari sekolah di atas normal. Kelembaban, sebaliknya, berkurang secara kritis. Tingkat karbon dioksida di udara menunjukkan amplitudo besar osilasi dibandingkan dengan parameter lain, tetapi pada dasarnya melebihi norma, kadang-kadang bergerak bahkan di atas 3.000 ppm.
Secara umum, parameter iklim mikro yang paling penting untuk kenyamanan, kesejahteraan, dan fungsi otak yang penuh tidak memenuhi standar selama periode studi keseluruhan atau sebagian besar periode studi. Tidak ada celah tunggal telah direkam ketika ketiga parameter iklim mikro akan memenuhi standar pada saat yang sama.

2. Satu minggu sekolah, semua sekolah

Selanjutnya, kami mengambil data untuk semua sekolah, mengidentifikasi interval dari jam 8:00 sampai 19:00 (pelajaran diadakan di sebagian besar sekolah selama jam-jam ini) pada hari kerja dari Senin hingga Jumat dan menghitung rata-rata parameter iklim mikro.

Gambarnya adalah sebagai berikut:



Dalam kolom "Level CO2 rata-rata", "Kelembaban rata-rata" dan "Suhu rata-rata" kami menempatkan indikator rata-rata konsentrasi karbon dioksida, kelembaban dan suhu udara, masing-masing, di setiap sekolah yang diteliti untuk seluruh periode pengamatan. Untuk tingkat rata-rata 2, kami juga menunjukkan sebaran nilai - standar deviasi rata-rata (dispersi) dengan tingkat keandalan 95%.

Kolom “Nilai puncak rata-rata CO2” berisi nilai rata-rata maksimum tingkat karbon dioksida di masing-masing sekolah untuk seluruh periode pengamatan (lima hari sekolah dari Senin hingga Jumat, dari pukul 8:00 hingga 19:00).

Seperti yang Anda lihat, suhu rata-rata sesuai dengan norma (20-22 ℃) hanya di tiga sekolah. Kelembaban rata-rata adalah empat. Tetapi tidak ada sekolah yang lulus ujian CO2: dalam delapan kasus, ini melebihi nilai standar 1.000 ppm, seringkali satu setengah hingga dua kali lipat.

Grafik 4 menunjukkan nilai rata-rata CO2 di udara (data untuk semua tiga belas ruang kelas di delapan sekolah diambil), serta rata-rata maksimum dan minimum rata-rata selama hari sekolah.


Bagan 4. Ringkasan level CO2 di udara untuk semua sekolah

Perlu dicatat, bagaimanapun, bahwa panjang hari sekolah berbeda tergantung pada sekolah. Di suatu tempat anak-anak terlibat dalam dua shift, dan di suatu tempat hanya dalam satu shift, yang pertama, sehingga pada sore hari ruang kelas kosong. Ini menjelaskan lintasan garis-garis di sisi kanan grafik. Misalnya, garis minimum rata-rata selama shift kedua secara stabil berada dalam kisaran normal. Tapi Anda tidak harus salah: itu bukan masalah mengudara sama sekali. Hanya saja sumber CO2 pulang. Pada shift pertama (ketika kelas diadakan di semua kamar tanpa kecuali), bahkan minimum rata-rata pada dasarnya melebihi norma.

Pada baris "Rata-rata" Anda dapat menavigasi untuk membayangkan keadaan udara pada hari sekolah tertentu di sekolah biasa. Sebagian besar waktu, kadar CO2 di atas normal. Terlihat jelas bagaimana konsentrasi CO2 menunjukkan pertumbuhan yang cepat dengan permulaan pelajaran. Bahkan kelas "segar" di pagi hari menjadi pengap pada akhir pelajaran pertama (sekitar jam 9:00).

Kami melampirkan data digital untuk semua sekolah di akhir artikel ini, setelah daftar referensi.

Kesimpulan

Berdasarkan data kami, kami membuat kesimpulan umum bahwa di sekolah Novosibirsk yang diteliti ada kelebihan karbon dioksida selama pelajaran, rata-rata 500 ppm, kelembaban yang tidak memadai, dan suhu yang terlalu tinggi. Dengan kata lain, iklim mikro di sekolah tidak memenuhi persyaratan peraturan. Kondisi udara di ruang kelas tidak hanya tidak berkontribusi pada kerja intelektual yang efektif, tetapi juga sering menghambat pembelajaran.

Dalam hal tingkat karbon dioksida rata-rata, tidak ada satu sekolah pun yang menunjukkan tingkat di bawah 1.000 ppm. Dan nilai CO2 maksimum yang kami catat selama percobaan adalah 4.230 ppm! Kelebihan ini sudah menimbulkan bahaya kesehatan yang serius.

Menurut para peneliti di Universitas Middlesex, yang memperoleh hasil percobaan dengan kelompok studi yang terdiri dari 300 orang dewasa, perhatian berkurang 30% ketika kadar karbon dioksida mencapai 800 ppm, dan pada konsentrasi lebih dari 1.500 ppm, 79% partisipan mengalami perasaan lelah dan sakit kepala. Selain itu, dalam penelitian oleh ilmuwan lain dari Inggris, D.S.

Roberts, kelelahan dan kehilangan konsentrasi sudah diamati pada tingkat karbon dioksida 600 ppm dan meningkat dengan meningkatnya jumlah CO2. Berdasarkan hasil percobaan ini dan penelitian lain, kita dapat mengatakan bahwa karbon dioksida secara langsung mempengaruhi kesejahteraan (lebih detail di sini ), serta kinerja akademik siswa, mencegahnya dari berkonsentrasi dan mempelajari informasi dalam pelajaran.

Selain itu, masalah kelebihan karbon dioksida di udara dalam banyak kasus tidak diakui atau diabaikan karena berbagai alasan (seringkali finansial). Sekarang, di antara pelajaran, ventilasi "micro-airing" atau udara melalui koridor dilakukan, namun, efek penggunaannya menghilang hampir seketika dengan penampilan anak-anak di kelas. Perlu juga dicatat bahwa ventilasi jendela tidak dilakukan di setiap kantor, karena kusen jendela sering dilapisi dengan buku teks, bunga, atau bahan visual yang diperlukan untuk pelatihan. Bagaimanapun, sekarang di kelas ada pertukaran udara tidak cukup.

Suhu tinggi dan kelembaban yang tidak memadai juga dianggap sebagai kondisi yang tidak menguntungkan untuk pekerjaan intelektual.Suhu tinggi mengurangi tingkat saturasi oksigen darah, yang, pada gilirannya, diterjemahkan menjadi perasaan lemah, lesu, pusing, dan sesak napas juga mungkin terjadi. Pada suhu udara sekitar 30 ℃, keringat meningkat dan keseimbangan garam-air tubuh terganggu. Adapun udara kering, itu bertindak pada mata, menyebabkan kemerahan, kekeringan dan berkontribusi pada kelelahan mereka.

Karena sekolah di berbagai wilayah kota dipertimbangkan, kami mengasumsikan bahwa kesimpulan percobaan dengan asumsi terkenal dapat diekstrapolasi ke semua sekolah di Distrik Federal Siberia, serta ke daerah dengan iklim yang sama. Namun, perbedaan iklim antara daerah hanya dapat mempengaruhi suhu dan kelembaban, tetapi tidak pada tingkat CO2. Oleh karena itu, kami mengakui bahwa kesimpulan mengenai keadaan ventilasi dan konsentrasi karbon dioksida di sekolah berlaku untuk sebagian besar sekolah di seluruh Rusia (dan mungkin bahkan di seluruh dunia: bukan tanpa alasan bahwa para peneliti Barat juga prihatin dengan masalah ini).



Anda dapat secara mandiri melakukan percobaan serupa di kota Anda dengan memasang stasiun pangkalan MagicAir di sekolah. Mungkin Anda akan membagikan hasilnya di sini di GeekTimes.

Kesimpulan

Kami melakukan penelitian kualitas udara di delapan sekolah Novosibirsk, mengukur lima parameter iklim mikro dasar setiap lima menit selama lima hari sekolah: suhu, kelembaban udara, dan tingkat CO2. Hasilnya, kami menemukan bahwa di semua sekolah yang diteliti, satu atau lebih parameter ini tidak sesuai dengan norma (GOST 30494-2011). Dalam hal ini, konsentrasi rata-rata CO2 di tidak satu pun dari delapan sekolah tidak normal.

Masalah iklim mikro relevan tidak hanya untuk sekolah, tetapi juga untuk taman kanak-kanak, bagian olahraga dan berbagai kalangan - secara umum, untuk semua kamar di mana banyak anak berkumpul pada waktu yang sama. Pada saat yang sama, banyak penelitian membuktikan bahwa iklim mikro di ruangan-ruangan ini, dan terutama tingkat karbon dioksida, secara langsung memengaruhi kesejahteraan, konsentrasi, dan kinerja akademik siswa.

Tidak seorang pun akan berargumen bahwa dalam lembaga pendidikan dan pendidikan kondisi yang baik diperlukan untuk pendidikan dan pelatihan ini agar berjalan dengan efisien dan nyaman. Namun, sayangnya, masih sedikit orang yang memahami bahwa “kondisi baik” bukan hanya meja baru, proyektor dan jendela plastik, tetapi juga iklim mikro yang nyaman: udara segar dengan suhu dan kelembaban normal.

Referensi:

1. DS Robertson Efek kesehatan dari peningkatan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer // Sains saat ini. 2006. Vol. 90, N 12.
2. KE Schaefer. Efek peningkatan kadar CO2 ambien pada manusia dan hewan // Experientia. 1982. Vol. 38.
3. I.V. Gurina. Siapa yang bertanggung jawab atas pengap di kamar? // Kimia dan kehidupan. 2010. No2.
4. Kondisi lingkungan lingkungan sekolah yang buruk
5. Ketika karbon dioksida menjadi racun
6. Berburu untuk udara pengap, bagian 1. Berapa banyak CO2 di Moskow?
7. VENTILASI PERFORMANTE DANS LES ECOLES
8. Apakah CO2 merupakan Polutan Dalam Ruangan? Efek Langsung dari CO2 Rendah ke Sedang.
9. Konsentrasi pada Kinerja Pengambilan Keputusan Manusia. Perspektif Kesehatan Lingkungan, Desember 2012, N 12.
10. GOST 30494-2011. Bangunan perumahan dan umum. Parameter iklim mikro dalam ruangan.

→ Data percobaan