Προσδιορισμός ποιότητας της ατμόσφαιρας και θερμικής άνεσης, σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους

Νικολάκου, Μαρίτα-Λουΐζα

Air quality and thermal comfort determination, indoors and outdoors

Διπλωματική εργασία

Author

Νικολάκου, Μαρίτα-Λουΐζα

Date

2024-10-04

Advisor

Spyropoulos, Georgios

Διπλωματική εργασία (9.184Mb)

Keywords

Αιωρούμενα σωματίδια ; Ατμοσφαιρική ρύπανση ; Ποιότητα αέρα ; Ποιότητα εσωτερικού αέρα ; Μετρήσεις ατμοσφαιρικής ρύπανσης ; Αισθητήρες χαμηλού κόστους ; PurpleAir ; AQI ; Air quality index ; Θερμική άνεση ; Discomfort index ; Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα

Abstract

Στην παρούσα Διπλωματική εργασία, έγινε απόπειρα προσδιορισμού της ποιότητας της ατμόσφαιρας και της θερμικής άνεσης, σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους. Για την επίτευξη της μελέτης έγινε χρήση μετρήσεων από τρεις αισθητήρες χαμηλού κόστους PurpleAir σε δύο διαφορετικές περιοχές της Αθήνας. Οι δύο εκ των τριών αισθητήρων βρίσκονται σε διαμέρισμα στην Ακαδημία Πλάτωνος, ο ένας εσωτερικά του διαμερίσματος και ο άλλος εξωτερικά, ενώ ο τρίτος αισθητήρας είναι εξωτερικός και βρίσκεται σε διαμέρισμα στην περιοχή του Ηρακλείου, Αττικής. Οι μετρήσεις με τις οποίες έγινε η μελέτη της Διπλωματικής εργασίας είναι περίπου 2 χρόνων. Πιο συγκεκριμένα, η χρονοσειρά αναφοράς είναι από τον Απρίλιο του 2021 έως και τον Μάρτιο του 2023. Η επεξεργασία και ανάλυση των μετρήσεων έγινε με τέτοιο τρόπο ώστε να εκμαιευτούν όσο το δυνατόν πιο εμπεριστατωμένα συμπεράσματα για την διακύμανση του ρύπου ΡΜ2,5, την εικόνα της ποιότητας της ατμόσφαιρας με τη βοήθεια του δείκτη AQI αλλά και της θερμικής άνεσης με τη χρήση του Discomfort Index (DI) και στις δύο περιοχές έρευνας. Ειδικότερα, για την Ακαδημία Πλάτωνος, όπου υπάρχει αισθητήρας και εντός και εκτός του διαμερίσματος, έγινε συγκριτική μελέτη που αφορά την διακύμανση της μέσης συγκέντρωσης ΡΜ2,5 και του δείκτη της ποιότητας της ατμόσφαιρας AQI μέσα και έξω από το διαμέρισμα. Στην συνέχεια, όμοιες συγκριτικές μελέτες έγιναν με μετρήσεις από τον εξωτερικό αισθητήρα της Ακαδημίας Πλάτωνος και τον εξωτερικό αισθητήρα του Ηρακλείου. Επιπλέον, απεικονίστηκαν σε διαγράμματα και σχολιάστηκαν οι υπερβάσεις της οριακής τιμής 24ώρου του ρύπου ΡΜ2,5 που τυχόν παρατηρούνται στις δοθείσες μετρήσεις. Υπολογίστηκε επίσης και ο δείκτης θερμικής άνεσης DI εντός και εκτός της οικίας, για την Ακαδημία Πλάτωνος και για το Ηράκλειο. Τέλος, έγινε ειδική μνεία στα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα με σκοπό την χρήση των μετρήσεων για τη δημιουργία προβλεπτικών μοντέλων. Ειδικότερα, δημιουργήθηκαν μοντέλα για δύο περιπτώσεις, την πρόβλεψη των συγκεντρώσεων PM2,5 στην Ακαδημία Πλάτωνος με την ύπαρξη αισθητήρα μόνο στο Ηράκλειο και πρόβλεψη της εσωτερικής συγκέντρωσης PM2,5 που θα διευκολύνουν την προειδοποίηση των κατοίκων στην Ακαδημία Πλάτωνος για το πότε πρέπει να αερίσουν την οικία για την επίτευξη καλύτερης εσωτερικής ποιότητας του αέρα.

Abstract

In this Diploma thesis, an attempt was made to determine the quality of the atmosphere and thermal comfort in both indoor and outdoor spaces. To achieve this, measurements from three low-cost PurpleAir sensors in two different areas of Athens were used. Two of the three sensors are located in an apartment in Academy of Plato, one inside the apartment and the other outside, while the third sensor is an outdoor sensor located in an apartment in Heraklion, Attica. The measurements used in the study of the Diploma thesis span approximately 2 years. More specifically, the reference time series is from April 2021 to March 2023. The processing and analysis of the measurements were carried out in such a way as to extract the most substantiated conclusions about the variation of PM2,5 pollution, the picture of air quality with the help of the AQI index, and thermal comfort using the Discomfort Index (DI) in both study areas. Specifically, for the Academy of Plato, where there is a sensor both inside and outside the apartment, a comparative study was conducted regarding the variation of the average concentration of PM2,5 and AQI inside and outside the apartment. Subsequently, similar comparative studies were conducted with measurements from the outdoor sensor of the Academy of Plato and the outdoor sensor of Heraklion. Additionally, the exceedances of the 24-hour limit value of PM2,5 pollution, if any, were depicted in diagrams and commented on in the given measurements. The thermal comfort index DI was also calculated both inside and outside the home, for the Academy of Plato and for Heraklion. Finally, special mention was made of Artificial Neural Networks with the aim of using the measurements to create predictive models. Specifically, models were created for two scenarios: predicting PM2,5 concentrations at the Academy of Plato with the existence of the sensor only in Heraklion, and predicting the indoor PM2,5 concentration, which would facilitate the warning of residents in the Academy of Plato about when to ventilate their homes to achieve better indoor air quality (IAQ).