Conf.dr.univ.ing Ilinca Nastase Domeniul de doctorat: Inginerie civilă si instalaţii Specializarea: Calitatea mediului interior, Mecanica fluidelor, Instalaţii pentru construcţii contact: ilinca.nastase@gmail.com; ilinca.nastase@utcb.ro Tematici generale de cercetare - Calitatea ambianţelor ocupate, confort termic şi mijloace avansate de evaluare ale acestuia (manechini termici, noi sisteme de clasificare a ambiantelor)

- Dispozitive performante pentru distribuţia aerului în încăperi

- Dispozitive performante pentru ventilarea habitaclului automobil

- Dispozitive avansate pentru evalurea experimenatală a performanţei jeturilor de impact (combined PIV and polarography)

- Metode avansate de diagnostic al curgerilor (PIV, LIF, polarography) şi aplicaţii ale acestora

Teme propuse în anul 2018

1) Optimization of the ventilation system in the crew quarters of the International Space Station using passive methods ( 1 places – possible cotutelle with the University of Rennes 1, possible research contract)

2) Innovative centric control model for personalized environmental quality of aircraft passengers ( 1 places – possible cotutelle with the University of Rennes 1, possible research contract)

3) Analiza multi-scară a transferului de căldură și masă și a dinamicii curgerii în jeturile impactante (posibilă finanţare din contract de cercetare)

4) Aplicație inteligentă în timp real pentru managementul calității aerului în mediul urban (posibilă finanţare din contract de cercetare)

5) Elemente inovative de anvelopa ventilată pentru recuperarea aportului de căldura solară în clădirile cu consum energetic redus prin integrarea de materiale cu schimbare de fază (posibilă finanţare din contract de cercetare) – sau Sisteme optimizate de tip colector solar pentru aplicaţii de uscare 6) Strategii de ventilare pentru cresterea eficienţei energetice a sălilor de operaţie şi a altor spaţii cu destinaţie specială în spitale

7) Dinamica curgerilor cu suprafata liberă peste suprafete microstructurate cu aplicaţie la sistemele de canalizare 8) Studiul curgerilor la temperaturi înalte cu aplicaţii în evacuarea fumului şi a gazelor fierbinti Locuri disponibile 5

Temă de doctorat pentru program individual de studiu în cadrul domeniilor

prioritare de dezvoltare: “ Sisteme de ventilare şi condiţionare a aerului

pentru îmbunătăţirea micro-ambianţei pasagerilor din aeronave” (Conf.

dr. ing. Ilinca Năstase)

1. Context activitate de cercetare

Tema de cercetare doctorală intră în domeniul tematic: Energie, mediu şi schimbări climatice.

Există un număr tot mai mare de pasageri care aleg transportul pe cale aeriană, preconizându-se dublarea

lor pana în 2030. În același timp exista presiunea constantă de a se reduce amprenta de CO2 generate de

transportul aerian cu cel puţin 50% pana în 2050. Toate companiile și producătorii de aeronave urmăresc

să reducă emisiile de CO2 și amprenta de carbon prin reducerea masei cargo transportate, a greutății

scaunelor, prin motoare noi, mai performante și materiale compozite mai ușoare. Din nefericire, această

optimizare a venit cu mai multe dezavantaje, cum ar fi spațiul personal pentru pasager redus și o

înrăutăţire a calităţii aerului.

Mediul ambiant din cabina unui avion este caracterizat de o densitate ocupațională importantă, astfel

încât confortul ambiental şi siguranța pasagerilor pot ridica probleme importante. Pasagerii sunt expuși

unor riscuri cunoscute, legate de nivelul de umiditate scăzut, concentrații ridicate de ozon și variații

importante ale presiunii.

Limitele prescrise de variaţie a umidităţii relative într-o aeronavă de linie sunt situate între 12% - 22%.

Valorile reale în timpul zborului depind de tipul de aeronavă, de altitudinea de croazieră, de debitul de

aer de ventilare, şi de numărul de pasageri la bord. Măsurari realizate pe parcursul unor zboruri reale au

arătat o scădere a valorii umidităţii relative de la 47% la 11% în primele 30 de minute de zbor [1]. La

sfârşitul unui zbor de lungă distanţă, valoarea umidităţii relative poate să fie chiar şi 2–3% [2]. Umiditatea

scăzută duce la uscarea buzelor, a pielii și a altor mucoase expuse cum ar fi cele din nas, ochi, gură și gât.

Aceasta poate duce la deshidratare, în special agravată de efectele diuretice ale medicamentelor, ale

alcoolului sau a cofeinei. In plus, pasagerii care poartă lentile de contact pot prezenta disconfort corneean

datorită umidității scăzute și ar trebui sfătuiți să considere purtarea ochelarilor în timpul zborurilor lungi.

Sondajele prin chestionare adresate însoţitorilor de bord pe zboruri de lungă durată au constatat că 60%

dintre aceştia considera că umiditatea cabinei este prea mică. Principalele simptome raportate au fost

ochii uscați si iritați, nasul uscat sau înfundat, uscarea sau chiar iritarea pielii [3]. Un alt efect al umidității

foarte scăzute este, în mod paradoxal, o senzație intensă de frig [4]. Expunerea pielii la valori foarte

scăzute ale umidității va fi urmată de evaporarea intensă a transpirației și a umidității din organism.

Lucrătorii în medii cu umiditate scăzută se plâng deseori de senzație de frig, chiar dacă valoarea

temperaturii aerului nu ar trebui să genereze o astfel de senzaţie [5].

Sistemele de distribuție a aerului din avioanele comerciale joacă un rol esențial în crearea unui mediu

ambiant în cabină sănătos și confortabile şi ce prezintă siguranţă pentru pasageri.. In cazul acestor avioane

comerciale principala metoda de ventilare foloseste schema de distribuție a aerului prin amestec. Acest

tip de sistem furnizează aer climatizat cu anumiți parametri, la o viteză relativ mare, de la nivelul tavanului

și evacuează aerul viciat prin grile de aspiraţie la nivelul punţii. De-a lungul timpului au fost realizate o

serie de studii experimentale privind distribuția aerului in cabinele aeronavelor care au fost efectuate fie

pe machete reprezentând modele la scară 1:1 sau modele la scară redusă [6, 7], fie pe un avion staționar

efectiv [8, 9]. Studiile citate arată că jeturile de introducere a aerului în cabină, fiind curgeri de aer cu un

impuls inițial mare, realizează un bun amestec între aerul primar şi cel staţionar din cabină, ducând astfel

la distribuții omogene de temperatură, umiditate, CO2, O3, VOC etc. Aceasta este principala caracteristică

a principiului ventilației prin amestec, denumit și conceptul de ventilație de diluţie a concentraţiilor de

nocivităti. Schemele de ventilare prin amestec generează însă în avion diferite probleme legate de

calitatea aerului [10, 11] și confortul termic [12] şi pot provoca și amenințări la adresa sănătății fizice [13]

devenind un vector pentru bolile transmisibile prin aer [14, 15].

De-a lungul timpului au fost prezentate o serie de noi concepte de distribuție a aerului în cabină care să

permită ameliorarea schemei de bază prin amestec, cum ar fi un sistem de distribuție a aerului bazat pe

principiul deplasării (DV - displacement ventilation) cu introducerea aerului prin pardoseală prin aleile de

circulaţie principale. Zhang și Chen [16] au constatat că această schemă de distribuţie a aerului în cabină

este capabilă să reducă în mod eficient amestecul dintre aerul introdus și aerul viciat din cabină și să

îmbunătățească eficiența ventilației, în special pentru contaminanții eliberați din respirația pasagerilor.

De asemenea, au fost propuse idei de introducere a unei umidificări suplimentare a amestecului de aer

exterior și aer recirculat furnizat în acest mod, astfel încât să se asigure atât o calitate mai bună a aerului,

cât și confortul termic.

Pe lângă sistemele de alimentare prin pardoseala aeronavei, cercetătorii au dezvoltat, de asemenea,

concepte personalizate de furnizare a aerului pentru avioanele comerciale. Sistemele de ventilare

personalizată au fost studiate extensiv pentru aplicaţii în construcţii [18], dar foarte puțin pentru

aeronave. Ventilarea personalizată ar viza în acest caz asigurarea unei calități mai bune a aerului din

cabină prin furnizarea unui flux de aer curat direct în regiunea de respiraţie a pasagerilor. Zhang și Chen

[16] au propus un sistem personalizat de ventilare, instalat în spătarul scaunului, prin care se furnizează

aer curat direct în zona de inhalare a pasagerului. Pentru ca aerul curat să ajungă în mod eficient în zona

de respirație, temperatura aerului introdus (19,5 °C în [16]) trebuie să fie puțin mai mică decât

temperatura ambientală, astfel încât să poată coborî în regiunea toracelui sau a abdomenului. Totuși,

astfel de jeturi de aer rece pot crea probleme legate de senzaţia de disconfort a pasagerilor, deoarece în

aceste zone ale corpului este preferabil ca aerul să fie mai cald. Zítek et al. [2] a modificat sistemul prin

introducerea unei evacuări suplimentare în spătarul scaunului, chiar sub terminalele de refulare a aerului

proaspăt. Cu toate acestea, introducerea evacuării suplimentare nu a rezolvat problema temperaturii

aerului introdus care trebuie să fie cu 2-5°C mai mică decat cea a aerului aspirat. Diferența de temperatură

este necesară pentru a obține mișcarea descendentă a aerului , astfel încat să ajungă în zona de respirație

a pasagerului. Un alt sistem de ventilare personalizată dezvoltat de Gao și Niu [19] folosește aer cald

(24 °C) provenit din exterior și furnizat în cabină printr-o conductă flexibilă instalată pe brațele scaunului.

Duza de introducere, racordată printr-un tub flexibil, fiind amplasată chiar sub nasul și gura pasagerului

poate reprezenta un discomfort în libertatea de mișcare a corpului. De asemenea, Jacobs și de Gids [20] au

propus un sistem prin care aerul să fie introdus prin tetiera scaunului, dar pentru a evita senzația de

discomfort datorată curentului de aer, parametrii aerului introdus trebuie să fie controlați foarte precis.

Dygert și Dang [21] au ales o abordare diferită și au propus un sistem personalizat de evacuare a aerului

viciat. Acest sistem include două orificii circulare, instalate în tetiera scaunului, pentru a realiza aspirația

aerului, introducerea făcându-se prin sistemul clasic ce folosește duzele de deasupra pasagerului. În plus,

o evacuare suplimentară, poziționată deasupra capului și atașată de scaun, poate fi adăugată pentru a

crește performanța sistemului. În cele din urmă, s-a constatat că această metodă este eficientă la

evacuarea bio-efluenților, dar folosind duzele clasice de introducere a aerului rămâne întotdeauna

problema contaminării acestuia prin fenomenul de amestec.

Ținând cont de experiențele și cunoștințele precedente despre condiționarea aerului, ce pot fi preluate

din domeniul clădirilor și cel al automobilelor, considerăm că putem oferi soluții acestor neajunsuri ale

climatizării în cabina avioanelor comerciale. De exemplu, conceptele de ventilare personalizată și ventilare

prin deplasare, au fost amândouă validate, dar nu au fost niciodată introduse într-un singur sistem. Noi

vizăm implementarea inteligentă a acestor două principii de ventilare, astfel încat să oferim o calitate

ambientală cât mai crescută pentru fiecare pasager. Scopul acestui proiect de doctorat este de a crea un

sistem de control al micro-climatului din jurul fiecarui pasager, utilizând o abordare holistică a ideii de

comfort ce va ține cont de descoperirile din mai multe domenii (comfort termic, fiziologie, ventilarea în

autovehicule, ventilarea și climatizarea în clădiri, monitorizare inteligentă), astfel încat starea de bine a

ocupanților din cabina avionului să nu fie afectată indiferent de traseul și durata zborului.

2. Obiectiv şi metodă de lucru

Obiectivul principal al proiectului este de a realiza și de a implementa un sistem personalizat care să

permită controlul micro-climatului din jurul pasagerului. Acest sistem va permite controlul: comfortului

termic, a calității aerului și a stării generale de bine prin monitorizarea inteligentă susținută de un model

de confort centrat pe pasager.

Tema de cercetare doctorală are mai multe obiective tangibile: - Îmbunătățirea comfortului termic pe timpul zborului prin propunerea unui sistem inteligent de

încălzire adaptativă implementat în scaunul pasagerilor;

- Îmbunătățirea comfortului termic atât pe durata îmbarcării, a decolării, a perioadei de tranziție

(ascensiune/coborâre), cât și la aterizare și în momentul debarcării, prin propunerea unui sistem

de răcire bazat pe conceptul clasic de ventilare personalizată;

- Îmbunătățirea calității aerului, resimțită de pasageri, prin propunerea unui sistem suplimentar

bazat pe conceptul de ventilare la viteze scăzute obținând astfel un sistem hibrid prin combinarea

inteligentă a principiilor ventilării de tip PV (personalized ventilation) cu cea de tip DV

(displacement ventilation). Această componentă va avea un rol dublu: de a crea o zonă

comfortabilă cu aer umidificat în jurul feței pasagerului și de a evacua cât mai eficient poluanții

din zona de respirație.

Tinând cont de cele trei etape propuse pentru îmbunătățirea designului si controlul micro-climatului,

următoarele caracteristici vor fi vizate pentru a fi modificate:

- Evitarea problemelor cauzate de umiditatea foarte scazută a aerului, și toate simptomele asociate

unui astfel de climat interior, pe timpul zborului;

- Evitarea răspândirii agenților patogeni în interiorul cabinei prin stranut, tuse sau respirația

pasagerilor bolnavi sau purtători ai acestor agenți;

- Ameliorarea senzației de frig datorată evaporării excesive a transpirației la nivelul pielii;

- Introducerea mai eficientă a aerului proaspăt direct în zona de respirație a pasagerilor.

3. Finanţare suplimentară disponibilă

Institutul Naţional de Cercetare Aerospaţială este direct interesat de proiect şi sprijină doctorandul cu logistică (echipamente, stand de testare, etc) printr-un contract de cercetare INCAS - UTCB.

Echipa de cercetare în care doctorandul va fi integrat vizează depunerea unor propuneri de proiecte europene: EU H2020 si Clean Sky. Un parteneriat cu institutul naţional de cerectare aerospaţială INCAS permite accesul la infrastructură suplimentară.

4. Bibliografie

1. W., E., H. L., and J. L., The wearing of hydrophilic contact lenses aboard a commercial jet aircraft. Aviat. Space Environ. Med., 1982. 53(3): p. 235-238.

2. Zítek, P., et al., Novel personalized and humidified air supply for airliner passengers. Building and Environment, 2010. 45(11): p. 2345-2353.

3. al, L.e., Indoor air quality investigation on commercial aircraft. Indoor Air, 1999. 9(3): p. 180–187.

4. Santamouris, M., Air Conditioning–Energy Consumption and Environmental Quality. Vol. 8. 2009: EOLSS Publications.

5. Zhu, W.C.Q.O.Y., Field study of thermal environment spatial distribution and passenger local thermal comfort in aircraft cabin. Building and Environment, 2014. 80(October 2014): p. 213-220.

6. Wang, A., et al., Experimental study of ventilation effectiveness and air velocity distribution in an aircraft cabin mockup. Building and Environment, 2008. 43(3): p. 337-343.

7. Lin, C.H., et al., Comparison of large eddy simulation predictions with particle image velocimetry data for the airflow in a generic cabin model. HVAC and R Research, 2006. 12: p. 935-951.

8. Garner, R.P., et al., CFD validation for contaminant transport in aircraft cabin ventilation flow fields. 2004, Federal Aviation Administration Oklahoma City Ok Civil Aeromedical Inst.

9. Mo, H., M. Hosni, and B. Jones, Application of particle image velocimetry for the measurement of the airflow characteristics in an aircraft cabin. ASHRAE Transactions, 2003. 109: p. 101.

10. Nagda, N.L. and M. Hodgson, Low relative humidity and aircraft cabin air quality. Indoor Air, 2001. 11(3): p. 200-214.

11. Spengler, J. and D. Wilson, Air quality in aircraft. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 2003. 217(4): p. 323-335.

12. Hinninghofen, H. and P. Enck, Passenger well-being in airplanes. Autonomic Neuroscience: Basic and Clinical, 2006. 129(1-2): p. 80-85.

13. Lindgren, T. and D. Norbäck, Health and perception of cabin air quality among Swedish commercial airline crew. Indoor Air, 2005. 15: p. 65-72.

14. Leder, K. and D. Newman, Respiratory infections during air travel. Internal medicine journal, 2005. 35(1): p. 50-55.

15. Mangili, A. and M.A. Gendreau, Transmission of infectious diseases during commercial air travel. The Lancet, 2005. 365(9463): p. 989-996.

16. Zhang, T. and Q.Y. Chen, Novel air distribution systems for commercial aircraft cabins. Building and Environment, 2007. 42(4): p. 1675-1684.

17. Zeidler, O., et al., Experimental study of different air distribution systems for aircraft cabins. Proceedings of Indoor Air 2008, August 17–22, Copenhagen, Denmark, 2008: p. 1-8.

18. Melikov, A.K., Personalized ventilation. Indoor Air Pollution, 2004. 14(suppl. 7): p. 157-167. 19. Gao, N. and J. Niu, Personalized ventilation for commercial aircraft cabins. Journal of aircraft,

2008. 45(2): p. 508-512. 20. Jacobs, P. and W. De Gids, Individual and collective climate control in aircraft cabins.

International journal of vehicle design, 2006. 42(1-2): p. 57-66. 21. Dygert, R.K. and T.Q. Dang, Mitigation of cross-contamination in an aircraft cabin via localized

exhaust. Building and Environment, 2010. 45(9): p. 2015-2026.

Temă de doctorat pentru program individual de studiu în cadrul domeniilor prioritare de dezvoltare: “Sisteme optimizate de tip colector solar pentru aplicaţii de uscare ” (Conf. dr. ing. Ilinca Năstase)

1. Context activitate de cercetare

Dezechilibrele nutriționale, atât în Europa cât și în Africa, sunt în creștere, caracterizate prin

creșterea bolilor, netransmisibile, legate de regimul alimentar, și subnutriția persistentă. Proiectele ONU avertizează că populația globală va crește de la 7 miliarde la peste 9 miliarde până în 2050 [1], dintre care se așteaptă majoritatea din Africa. Pentru a anticipa o astfel de creștere a populației și provocările asociate cu schimbările climatice, sistemele agricole trebuie să devină mai durabile și mai bine ancorate în necesitatea unei calități nutriționale crescute, prin îmbunătățirea sistemelor de recoltare și conservare, sporind astfel gama de produse alimentare pentru o dietă echilibrată și sănătoasă . În plus, trebuie dezvoltate sisteme eficiente din punct de vedere al resurselor și alimentelor, pentru a furniza alimente suficiente, sigure, accesibile și nutritive consumatorilor locali și pentru piețele globale de valoare ridicată. Africa are o multitudine de soiuri locale, care sprijină diete sănătoase africane, ce includ proteine pe bază de plante, care în prezent sunt în mare parte neexploatate și nu ajung pe piață, nici în orașele africane, nici în Europa[2].

În acest context, printre domeniile de specializare inteligentă ce fac parte din sectoarele prioritare de dezvoltare conform ”Strategiei Naţionale de Cercetare, Dezvoltare şi Inovare 2014-2020” (aprobată prin HG 929/2014) se numără şi cel referitor la ”Energie, mediu şi schimbări climatice”.

Tema de doctorat propusă (intitulată ”Sistem solar inteligent pentru uscarea fructelor si legume”) răspunde astfel acţiunilor din cadrul domeniului de cercetare ”Energie, mediu şi schimbări climatice” dat fiind faptul că industria alimentară reprezintă un actor principal în economia europeană.

2. Obiectiv şi metodă de lucru

Obiectivul specific al studiului constă în studiul unor noi soluții de preparare/conservare a

fructelor și legumelor, abordând tehnologii durabile post-recoltare[3]. Sistemele studiate pot fi folosite local, putând veni atât în sprijinul micilor fermieri, cât și în proceselor industriale de scară mare[4].

Metoda de lucru se bazează pe dezvoltarea de modele numerice pentru soluțiile analizate și efectuarea de simulări pentru a determina performanțele soluțiilor propuse în ceea ce privește reducerea consumului de energie al procesului de uscare/conservare a fructelor și legumelor[2]. De asemenea, rezultatele numerice vor fi validate prin efectuarea de studii experimentale cu ajutorul unei aplicații demonstrative[5].

Studiul va cuprinde astfel următoarele etape principale: - analizarea şi implementarea de soluţii de siteme de uscare fructe și legume cu ajutorul

energiei solare (cercetare numerică şi experimentală) - monitorizarea performanţelor obţinute (evaluări şi concluzii) - analizarea impactului asupra mediului (metode de tip LCA – Life Cycle Assessment) şi

analizarea costurilor (metode de tip LCC - Life Cycle Costing)

- Laboratorul deţine diferite sisteme de măsură state of the art: PIV 2D, 3D, camera rapidă, senzori de temperatură, camere termografice.

3. Finanţare suplimentară disponibilă

Teza de doctorat va beneficia pe întreaga perioadă de desfășurare de fonduri alocate în mod

special din cadrul proiectului de cercetare “Clădiri inteligente adaptabile la efectele schimbărilor climatice” (CIA_CLIM) – 30PCCDI/2018, prin subproiectul nr. 4 “Faţade inteligente în contextul schimbărilor climatice” (perioada de desfăşurare: 01/03/2018 – 30/09/2020, valoare totală contract de finanţare proiect de cercetare: 5.287.500,00 lei).

Acest proiect este coordonat de Universitatea Politehnica Timişoara, în colaborare cu Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti (responsabil S.L. dr. ing. Cristiana Verona Croitoru), Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrică – ICPE Bucureşti şi Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Electrochimie şi Materie Condensată – INCEMC Timişoara.

In paralel, se vor depune propuneri de proiecte europene, cum ar fi TOPIC : Food Systems Africa, Topic identifier:LC-SFS-34-2019 [6].

4. Bibliografie

1. Repport, O. World population projected to reach 9.7 billion by 2050, http://www.un.org/en/development/desa/news/population/2015-report.html. 2015.

2. Ratti, C. and A.S. Mujumdar, Solar drying of foods: Modeling and numerical simulation. Solar Energy, 1997. 60(3): p. 151-157.

3. VijayaVenkataRaman, S., S. Iniyan, and R. Goic, A review of solar drying technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012. 16(5): p. 2652-2670.

4. Ayensu, A., Dehydration of food crops using a solar dryer with convective heat flow. Solar Energy, 1997. 59(4): p. 121-126.

5. Augustus Leon, M., S. Kumar, and S.C. Bhattacharya, A comprehensive procedure for performance evaluation of solar food dryers. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2002. 6(4): p. 367-393.

6. Commission, E. Call LC-SFS-34-2019, http://ec.europa.eu/research/participants/portal/desktop/en/opportunities/h2020/topics/lc-sfs-34-2019.html. 2018.

Temă de doctorat pentru program individual de studiu în cadrul domeniilor prioritare de dezvoltare: “Strategii de ventilare pentru cresterea eficienţei energetice a sălilor de operaţie şi a altor spaţii cu destinaţie specială în spitale ” (Conf. dr. ing. Ilinca Năstase)

1. Context activitate de cercetare

Tema de cercetare doctorală intră în domeniul tematic: Eficiența energetică la consumator /

utilizator final - Energie, mediu şi schimbări climatice. Obiectivul principal al proiectului este acela de

a explora și demonstra posibilitățile tehnologiilor eficiente și eficiente din punct de vedere energetic

precum și practicile legate de ventilarea unităților speciale din clădirile de tip spital pentru a reduce

costurile legate de energia de încălzire prin aerul condiționat și îmbunătățirea controlului infecțiilor.

Sistemele de ventilare și climatizare a aerului trebuie să asigure puritatea aerului vehiculat și să contribuie la menținerea condițiilor interioare confortabile pentru utilizatori, dat fiind faptul că în țările industrializate, oamenii petrec mai mult de 90% din timpul lor la interiorul clădirilor sau al altor ambianțe interioare [1]. În contextul crizei energetice actuale și al unei emergențe a conștientizării problemelor de legate de mediul înconjurător de către liderii puterilor europene, există o presiune crescândă asupra membrilor Uniunii Europene cu privire la o eventuală reducere a consumurilor energetice cu cel puțin 20% până în 2020 [2]. Acest lucru reprezintă de fapt o adevărată dilemă cu care se confruntă principalii actori - proiectanții și mai ales autorii normativelor și standardelor de proiectare - din domeniul ventilării și al climatizării. Aceștia din urmă sunt practic puși să aleagă între a acționa în direcția menținerii calității aerului interior și economia de energie. Ultima tendință în acest domeniu sunt clădirile low energy ce nu ar trebui să depășească 10 W/m² în consum de energie. În consecință, în acest tip de clădiri puterile termice injectate ar trebuie să fie reduse în comparație cu clădirile clasice, existente. În același timp, nu trebuie să uităm că oamenii, materialele de construcție, mobilierul, echipamentele electronice, cele de birou etc., sunt generatoare de poluare interioară [3-7]. Debitele de aer reduse ar trebui să poată asigura o distribuție optimă a aerului proaspăt și a sarcinilor termice de răcire și/sau încălzire transportate. Răspunsul acestor probleme legate de calitatea aerului interior constă pe de-o parte în dezvoltarea de dispozitive inovative de introducere a aerului în încăperi însoțite de strategii adecvate de difuzie a aerului în aceste spații [8]. În cazul clădirilor din domeniul sănătăţii aceste aspecte sunt cu mult mai delicate. Menţinerea unei calităţi a mediului interior astfel încât să fie asigurate sănătatea şi siguranţa pacienţilor şi a personalului medical relevă adevărate provocări pentru proiectarea sistemelor de ventilare şi condiţionare a spaţiilor din aceste clădiri. Diversitatea acestor spaţii, atât din punct de vedere al încărcărilor termice şi surselor de poluare a aerului, şi al non omogenităţii parametrilor aerului interior, creează existenţa unor zone de disconfort pentru anumite categorii de persoane. Una dintre cele mai sensibile categorii de spaţii interioare este reprezentată de Sălile de Operaţie. Prescripțiile impuse de standardele existente pentru aceste zone, conduc de multe ori către nemulţumirea utilizatorilor: de exemplu, în timp ce o parte din personalul medical ar prefera temperaturi mai scăzute, o altă parte ar resimţi o stare de disconfort în prezenţa acestor temperaturi. De multe ori pacienții au probleme de termoreglare, datorită acestei neomogenități a condițiilor termice. în prima parte a proiectului a fost realizată o trecere în revistă a principalelor standarde şi ghiduri naţionale şi internaţionale existente, se poate observa cu uşurinţă faptul că valorile maxime şi minime prescrise sunt foarte diferite. O observaţie importantă este legată de faptul că există diferite tipuri de sisteme de ventilare pentru sălile de operaţie, acestea având diferite concepţii, dimensiuni şi funcţionalităţi, iar dinamica curgerilor rezultante este şi ea diferită. Unele dintre aceste sisteme au demonstrat o îmbunătăţire a controlului împotriva propagării agenţilor patogeni şi ai aerosolilor în general prin vectorul aer. Cele mai eficiente sunt acelea ce permit o subdivizare a sălii de operaţie în mai multe zone cu grade de protecţie diferite în funcţie de amplasarea principalilor actori: pacient, chirurgi, anesteziști, şi alte categorii de personal medical. Standardul German [9] stabileşte o serie de recomandări pentru sălile de operaţie. De exemplu,

se recomandă o curgerea verticala, de tip piston, cu o intensitate iniţială a turbulenţei de maxim 5%,. Pentru a asigura un grad de protecție ridicat zonei mesei de operații, plafonul perforat utilizat pentru refularea aerului trebuie sa aibă o dimensiune de 2.8m x 2.8m. Temperatura aerului interior trebuie menţinută între 18°C şi 24°C (până la 27°C chirurgia pediatrică), iar umiditatea să nu depăşească 50%. Ghidurile de proiectare Elveţiene şi Germane [10], sunt destinate proiectării de noi sisteme sau pentru reabilitarea celor vechi. O particularitate o reprezintă importanta pe care o aloca nivelului de protecție al zonei mesei de operație. Acest aspect este important atunci când vorbim despre secţiile de ortopedie, chirurgie reparatorie pentru arși, operații cardio-vasculare, neurochirurgie, în general în toate situațiile în care sunt implicați pacienți cu un sistem imunitar deficitar. Aceste recomandări ”împart” sala de operații în mai multe zone. În zona curată se afla pacientul şi instrumentele necesare efectuării operației, iar în celelalte zone se afla personalului medical. Recomandările cu privire la parametrii de climat pentru sălile de operație sunt: temperatura aerului introdus 21±3°C cu posibilitate de control pentru optimizarea confortului echipei chirurgicale; umiditatea relativa va fi cuprinsa intre 30% şi 50%; viteza minima de refulare a aerului în sala de operație 0,2m/s. în Olanda se recomandă un sistem de ventilare de tip piston, cu flux "laminar", prin intermediul unui plenum ce poate avea trei forme geometrice diferite (dreptunghiular, T şi octogonal). Datorita dinamicii fluxului de aer se creează nivele diferite de protecție pentru pacient şi de asemenea temperaturi diferite ale aerului introdus: 21±3°C. Cum activitatea cadrelor medicale în sala de operații diferă se recomanda 18°C pentru chirurg şi 22°C pentru anestezist. Recomandările olandeze nu fac referire la umiditatea relativa şi viteza aerului. în Marea Britanie [11], sistemul de ventilare trebuie sa îndeplinească mai multe cerințe, printre care şi micșorarea concentrației de bacterii, provenite de la pacienți şi cadrele medicale, prin intermediul schimburilor de aer orar. Alte cerințe sunt: temperatura 23±3°C; umiditatea relativa 40-60%. Ghidul de proiectare şi bune practici al societăţii americane a inginerilor de instalaţii ASHRAE [12], alocă o importanţă deosebită prevenirii răspândirii aerului poluat cu microorganisme şi asigurarea unei bune calității a aerului interior, confort termic şi siguranța atât a pacientului, a cadrelor medicale cat şi a vizitatorilor. Recomandările vizează : temperatura aerului interior cuprinsă între 20-23,9°C, umiditate relativa 30-60%. Prescripţiile româneşti privind calitatea mediului interior din sălile de operaţie românești sunt cuprinse în două texte tehnice. Ghidul de proiectare C253-0-94 [13] pentru proiectarea camerelor curate ( incluzând aici camerele pentru reanimare şi camerele pentru pacienți imuno-deficitari) şi Normativul NP-015-97 [14] pentru clădiri spitalicești. Aceste standarde recomanda pentru sălile de operație temperatura de 20-22°C pentru situația de iarna şi maxim 26 °C pentru situația de vara pentru o viteza a aerului de 0.275 m/s (temperatura poate ajunge pana la maxim 28 °C şi viteza maxim 0.45m/s). În situații speciale, precum cele ce se confrunta cu pacienți arși, temperatura poate ajunge pana la 32°C. Umiditatea relativa trebuie corelata cu temperatura şi trebuie sa aibă valori cuprinse intre 30%-60%, de asemenea în anumite situații poate ajunge pana la 85%. Pentru sălile de operație, în funcție de situație, echipamentele trebuie să îndeplinească anumite condiții pentru a se putea ajunge la un mediu septic. Aceste pot fi: difuzoare de aer montate în partea superioara a peretului din dreptul picioarelor pacientului cu jetul de aer orientat către masa de operație; panouri perforate montate în tavanul fals, simple sau perdele de aer astfel incit jetul de aer sa curgă în jurul mesei de operație; panouri perforate montate în tavanul fals combinate cu perdele de aer pentru stabilizarea curgerii aerului; tavan fals filtrant (HEPA) cu perdele de aer şi recirculare. Evacuare aerului trebuie făcuta prin grile montate la nivelul pardoselii pentru 75% din debit şi pentru restul de 25% prin grile montate în tavan. Normele de proiectare prevăd ca sistemul de ventilare sa funcționeze şi în perioadele când în sălile de operație nu avem activitate, dar la o capacitate de 50%. Deși, începând cu 2011, au apărut noi reglementari energetice în cadrul UE, aceste standarde nu au suferit modificări. Ținând cont de scurta trecere în revistă a standardele prezentate mai sus, putem observa faptul că valorile recomandate parametrilor mediului interior diferă destul de mult de la tara la tara, motiv pentru care este destul de dificil de indicat cea mai buna soluție pentru sălile de operație astfel încât condițiile cele mai bune atât pentru pacient cat şi pentru personalul medical sa fie îndeplinite. De reținut este faptul ca temperaturile scăzute pot induce un risc de hipotermie la pacientul operat. Pentru a preveni acest risc în

sălile de operație, conform Johnston and Hunter [15], temperatura ambientala trebuie sa aibă valori intre 24-26°C. Alţi autori [16], arată faptul că valori ale temperaturii peste 23°C sunt considerate intolerabile de către echipa chirurgicala. în sălile de operație este foarte importanta minimalizarea riscului de hipotermie al pacientului şi a infecțiilor postoperatorii. De asemenea trebuie îmbunătățit confortul termic al chirurgilor. Johnston şi Hunter [14] recomanda în salile de operație o valoare a temperaturii intre 20°C şi 22°C pentru personalul medical, în timp ce Olsen şi Bovenzi [17] recomanda o temperatura cuprinsa intre 23°C şi 24,5 °C pentru anestezist, 22-24,5°C pentru asistentele medicale şi 19°C pentru chirurg.Este important de studiat influenta nivelului umidității relative asupra confortului termic şi daca umiditatea relativa de 30% impusa de majoritatea standardelor este damnatoare sănătății cadrelor medicale (senzația de uscăciune, iritație a pielii şi a mucoasei raportat în EN 14449). în ceea ce privește numărul orar de schimburi de aer avem un minim de 10 schimburi pe ora şi un maxim de 25 de schimburi pe ora. Minimul de 10 schimburi pe ora nu e corelat cu un anumit tip de operație, poate ca acest minim de schimburi de aer pe ora nu este suficient sa îndeplinească toate masurile de siguranța în cazul unor operații precum cele ortopedice. Analizând standardele de mai sus putem, este interesant de studiat daca aceste limite recomandate oferă siguranță medicală doar pacientului sau dacă aceste limite țin cont şi de confortul termic şi consumul de energie. Aceste standarde ar trebui să aibă în vedere, daca este posibil, tipul operației deoarece exista pacienți ce necesită condiții speciale de îngrijire. Anumite standarde nu fac referire la toți factorii importanți. Viteza aerului este unul din acești factori, el este important atât din punctul de vedere al IEQ cat şi al confortului termic. Standardele stabilesc limite pentru temperatura, umiditatea relativa, numărul de schimburi orare de aer, tipul de filtrare al aerului, presiune şi cazurile în care este permisa recircularea aerului. Aceste variabile influențează şi confortul termic în sălile de operație. Tipul operației este de obicei factorul ce decide aceste limite, condițiile impuse trebuie sa îndeplinească cerințele din punct de vedere al pacientului, al personalului medical şi trebuie sa prevină contaminarea aerului cu diverși poluanți. Pe lângă temperatura şi umiditatea relativa, tipul operației influențează şi alți parametrii, precum: numărul şi tipul echipamentelor medicale, iluminatul, timpul petrecut în sala de operație, tipul hainelor purtate de către personalul medical, intensitatea activității. Sistemul de ventilare trebuie să asigure totodată confortul termic al cadrelor medicale şi sa prevină hipotermia în cazul pacientului. Calitatea aerului în sălile de operație, este problema principala, întrucât depinde de distribuția sistemului de ventilare, iar aceasta pe de-o parte trebuie sa protejeze pacientul, dar totodată poate contribuie la răspândirea în sala de operație a aerului contaminat. În timp ce controlul răspândirii aerului infectat reprezintă principala grija, problema confortului termic ar trebui sa joace un rol la fel de important din punctul de vedere al calităţii şi eficienţei sistemului de ventilare. In completarea acestor standarde au fost efectuate studii teoretice şi experimentale ce demonstrează că un număr mare de schimburi de aer pe ora reduce concentrația de poluanți din aer şi implicit reduce riscul apariției infectării postoperatorii a pacientului. Recomandările AIA (AIA Guidelines 2006) recomandă sisteme cu introducerea aerului în partea superioara şi evacuarea în partea inferioara. Studiile conduse de Memarzadeh şi Manning [18] au dus la o mai buna înțelegere a curgerii laminare a aerului, identificând curentul convectiv, generat de către pacient şi cadrele medicale, ca având un o importanţă semnificativă pentru distribuţia curgerii în sala de operaţie. Într-adevăr, studiul aprofundat al relației dintre răspunsul sistemelor, al corpului uman și al parametrilor de dimensionare sau de funcționare necesită un număr foarte mare de experimente. În acest context, modelele de tip CFD au câștigat o mare popularitate în domeniul nostru pe parcursul ultimei decade. O problemă cu care ne confruntăm în cazul studiilor ce folosesc o astfel de abordare este legată de faptul că încă nu se acordă o importanță suficientă curgerilor convective generate de sursele de căldură cum ar fi corpul uman, curgeri ce pot ele însele să afecteze distribuția aerului din încăperi [19]. În general, atunci când este vorba de studii ce realizează simulări ale comportamentului termo-aeraulic al spațiilor ventilate, atenția investigatorilor este captată de curgerile de aer generate de dispozitivele de introducere a aerului. Așa cum este arătat de către Kosonen et al. [19] zona sau zonele de localizare a valorilor vitezei maxime a aerului într-o încăpere este influențată de

intensitatea surselor de căldură și de distribuția acestora în încăpere. În consecință, interacțiunea dintre diferitele tipuri de curgere (curenți de convecție, curgeri uniforme și/sau jeturi de aer) ar trebui luată în considerare atunci când un studiu se îndreaptă către estimarea confortului pornind de la aceste simulări. În același timp, rezultatele obținute din simulările CFD trebuie să fie validate pornind de la măsurări experimentale realizate în condiții cât mai apropiate de cele reale, pentru a permite apoi exploatarea lor în cadrul unor studii parametrice. Campaniile experimentale ce folosesc subiecți umani sunt costisitoare, durează mult și prezintă un caracter subiectiv, fiind greu de validat. Uneori, abordarea experimentală poate să ridice probleme de siguranță (cum ar fi cazul măsurărilor de viteze PIV (Particle Image Velocity) ce nu pot fi făcute direct în jurul unei persoane din cauza riscului asociat radiației laser). În acest caz, un bun compromis constă în utilizarea manechinelor termice descrise ce pot reprezenta un corp uman într-o formă mai mult sau mai puțin realistă [20]. Ca noutate, în ultimul timp începe să își facă timid apariția în literatura de specialitate ideea folosirii de modele CFD cuplate cu modele nodale adaptive pentru simularea sistemului termo-regulator uman [21-23]. Acestea ar trebui să-și găsească corespondența pentru validare în studiile experimentale ce utilizează manechine termice cu algoritmi de reglare adaptivi. Prescripţiile româneşti sunt foarte clare cu privire la aceste aspecte – recircularea aerului este interzisă în mod formal iar schemele de distribuţie trebuie să fie unidirecţionale, pe cât posibil cu flux laminar, tolerându-se perdelele de aer care pot stabiliza fluxul laminar. In ceea ce priveşte recircularea, in marile ţări europene, aceasta este permisă deoarece adoptarea tehnicilor moderne de anestezie, permite utilizarea unor circuite închise pentru gazele anestezice ce permit evitarea emanării unor substanţe cu efect toxic al expunerii pe termen lung pentru echipele medicale [37]. Pe de altă parte, o tendinţă constatată la nivel european este de a se permite combinarea unor scheme de ventilare prin amestec cu cele cu flux unidirecţional pentru exploatarea optimă a avantajelor oferite de fiecare dintre acestea.

2. Obiectiv şi metodă de lucru

Teza de doctorat va reprezenta o prelungire a subiectului abordat de dl. drd. Ing. Laurenţiu Tăcutu vizând propunerea şi dezvoltarea unor dispozitive de ventilare locală bazate pe principiul fluxului laminar local. Tema de cercetare doctorală are mai multe obiective tangibile:

- Să exploreze diferite scheme de ventilare eficiente din punct de vedere energetic, compatibile cu sălile de operație și cu alte localuri cu destinație specială din spitale

- Să conceapă modele de simulare dinamică a unor sisteme de ventilare diferite, care să permită evaluarea consumurilor energetice în diferite situații

- Să furnizeze informații care să permit elaborarea unor politici de prevenție a propagării unor maladii nosocomiale datorate distribuției aerului în spitale.

Cu ajutorul sistemului a aerului integrat în celula experimentală de la UTCB se pot studia diferite strategii de ventilare simulându-se curgerile de aer dintr-o sală de operaţie la scară reală. Astfel se poate combina strategia clasică de ventilare din sălile de operaţie cu flux laminar, cu alte posibilități (aspiraţie şi introducere inferioară, ventilare personalizată în jurul pacientului, etc). Celula a fost echipată de asemenea cu un sistem automatizat de reglare a circuitelor existente în pereții de tip activ. Aceştia conţin la ora actuală 12 circuite cu apă ce se pot încălzi sau raci pentru a simula diferite încărcări termice ale pereţilor sau pentru a menţine uniforme condițiile de temperatură şi umiditate la interiorul celulei climatice. Laboratorul deţine diferite sisteme de măsură state of the art: PIV 2D, 3D, camera rapidă, senzori de temperatură, camere termografice.

3. Finanţare suplimentară disponibilă

Echipa de cercetare în care doctorandul va fi integrat din centrul CAMBI a depus o propunere de proiect cu un subiect apropiat în competiţia EEA Norway Grants în parteneriat cu NTNU – Norwegian Tehnical University of Science , KTH – Royal Institute of Technology Stocholm şi RMA – Royal Military Academy of Brussels.

In paralel, se vor depune propuneri de proiecte europene: EU H2020 [29].

4. Bibliografie

1. Abadie, M., Contribution à l'étude de la pollution particulaire : rôle des parois, rôle de la ventilation, in LEPTAB. 2000, Université de La Rochelle.

2. Fanger, P.O., ed. Thermal Comfort-Analysis and Applications in Environmental Engineering. ed. C.D.T.

Press. 1970. 3. Iordache, V., Statistical prediction model of the outdoor/indoor pollutant transfer. Mathematical

Modelling in Civil Engineering, 2011. 7(1-2). 4. Iordache, V., Etude de l'impact de la pollution atmosphérique sur l'exposition des enfants en

milieu scolaire, in Leptab. 2003, Université de La Rochelle. 5. Blondeau, P., M. Spérandio, and F. Allard., Multicriteria analysis of ventilation in summer period.

Building and Environment,, 2002. 37(2): p. 165-176. 6. Blondeau, P., Etude de l'impact de la pollution atmosphérique sur l'exposition des enfants en

milieu scolaire, National Research Project PRIMEQUAL - PREDIT 2002. 2002, LEPTIAB - University of La Rochelle.

7. Blondeau, P., Contribution a l’evaluation de la qualite globale des ambiances habitee - Role de la ventilation en periode estivale, thèse de doctorat, University of La Rochelle, France. 1996.

8. Meslem, A., Contribution à l'étude du couplage thermique entre un jet et un local climatisé. 1997, INSA Lyon.

9. (DGKH), D.G.f.K., Guidelines (draft): Designing and Operating Heating, Ventilation and Air-Conditioning in Hospitals. Hyg Med, 2002.

10. (VDI), V.D.I., Technische Gebaudeausrustung von Krankenhausern - Building Services in Hospitals HVAC. 2004.

11. Rao, S.K.M., Designing Hospital for better Infection Control. MJAFI, 2004. 60 p. 63-66. 12. ASHRAE, ASHRAE Handbook. 2010. 13. MLAPT, C253-0-94, Instructiuni tehnice de proiectare si executie a elementelor de constructii si

de instalatii pentru camere curate utilizate in domeniul sanatatii. 1994. 14. MLAPT, NP01597 Normativ privind proiectarea şi verificarea construcţiilor spitaliceşti şi a

instalaţiilor 1997. 15. Johnston, I.D.A. and A.R. Hunter, The design and utilization of operating theatres. The Royal

College of Surgeons of England, 1984. 16. Leslie, K. and D.I. Sessler, Perioperative Hypothermia in the high-risk surgical patient. Best

Practice & Research Clinical Anaesthesiology., 2003. 17(4): p. pp. 485-498. 17. Olesen, B.W. and M. Bovenzi, Assessment of the indoor environment in a hospital. Clima

transactions, 1985: p. 195-200. 18. Memarzadeh, F. and A. Manning, Comparison of operating room ventilation systems in the

protection of the surgical site. ASHRAE Transactions 2002. 108(2). 19. Kosonen, R., et al., Impact of heat load location and strength on air flow pattern with a passive

chilled beam system Energy and Buildings, 2010. 42(1): p. 34-42. 20. Havenith, G., I. Holmer, and K. Parsons, Personal factors in thermal comfort assessment: clothing

properties and metabolic heat rate production. Energy and buildings, 2002 43(5): p. 581-591.

21. Gagge, A.P., Rational temperature indices of man’s thermal environment and their usewith a 2-node model of his temperature regulation, in Federation of American Societies for Experimental Biology. 1973, Federation Proceedings. p. pp. 1572-1582.

22. Gagge, A.P., A.P. Fobelets, and L.G. Berglund, A standard predictive index of human response to the thermal environment. ASHRAE Transactions, 1986. 92(2B): p. pp. 709-731.

23. Huizenga, C., Z. Hui, and E. Arens, A model of human physiology and comfort for assessing

complex thermal environments. Building and Environment 2001. 36: p. 691-699. 24. Memarzadeh, F. and A. Manning, Comparison of operating room ventilation systems in the

protection of the surgical site. ASHRAE Transactions, 2002. 108(2). 25. AIA, Guidelines for Design and Construction of Hospital and Health Care Facilities. 2006,

American Institute of Architects.

26. Bosschaerts, W., et al. Air conditioning in High Care facilities for immuno-suppressed and immuno-compromised patients. in Roomvent. 2011. Trondheim.

27. Melhado, M.A., J.L.M. Hensen, and M. Loomans. Review of ventilation systems in operating rooms in view of infection control. in Proceedings of the 6th Int. Postgraduate Research Conf. in the Built and Human Environment. 2006. Technische Universiteit Delft.

28. Melhado, M.D.A., J.L.M. Hensen, and M.G.L.C. Loomans. Review of operating room ventilation standards. in 17th Int. Air-conditioning and Ventilation Conference. 2006. Prague.

29. Commission, E. Call LC-SFS-34-2019, http://ec.europa.eu/research/participants/portal/desktop/en/opportunities/h2020/topics/lc-sfs-34-2019.html. 2018.

Temă de doctorat pentru program individual de studiu în cadrul domeniilor prioritare de dezvoltare: “Aplicație inteligentă în timp real pentru managementul calității aerului în mediul urban” (Conf. dr. ing. Ilinca Năstase)

1. Context activitate de cercetare

Tema de cercetare doctorală intră în domeniul tematic: Energie, mediu şi schimbări climatice.

Obiectivul general al temei de cercetare este de a extinde capabilităţile demonstratorului experimental dezvoltat în cadrul proiectului SMARTSENSE pentru un sistem inteligent care urmăreşte în mod automat nivelul de poluare în zonele urbane, bazat pe o rețea de senzori ce înregistrează valori ale parametrilor de poluare a aerului în timp real pentru a dezvolta modele de predicție pentru populație si autoritățile locale. Pe de o parte, cetățenii vor avea la dispoziție un instrument de conștientizare care să permită participarea efectivă a publicului în politicile de evaluare a calității aerului exterior din zonele urbane. Pe de altă parte, părțile interesate publice (orașele municipale, poliția rutieră, ministerul sănătaţii) vor avea un instrument eficient pentru deciziile lor pe termen scurt, mediu și lung în ceea ce privește acțiunile de control specifice. Unele dintre astfel de acțiuni se pot preconiza automat pe baza scenariilor bine definite și a metodelor de control disponibile la scară urbană (de exemplu, schimbarea automată a vitezei medii impuse pentru trafic, reorientarea șoferilor pe anumite rute specifice).

Poluarea urbană a aerului reprezintă o amenințare din ce în ce mai mare pentru cetățeni, în special în orașele mari, supraindustrializate, știind că traficul este responsabil pentru mai mult de 25% dintre poluanții gazoși și particulele de praf din aer. În Europa, în medie 80% din populație trăiește în zone urbane [1]. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), mai mult de 3,3 milioane de decese sunt atribuite poluării aerului înconjurător, adică 6,7% din totalul deceselor din întreaga lume [2]. Mai exact, 16% sunt cauzate de cancerul pulmonar, 11% de boli cronice obstructive pulmonare și mai mult de 20% dintre acestea de maladii cardiace ischemice și accidentel vasculare cerebrale, toate fiind asociate cu poluarea aerului exterior [3]. Costurile economice ale efectelor derivate au fost cuantificate în 2010 la 1,5 trilioane de euro [4]. Poluanții atmosferici pot fi împărțiți în două grupuri pe baza originii compoziției chimice și a stărilor fizice ale acestora. Potrivit OMS, principalele surse de emisie ale acestor poluanți sunt utilizarea resurselor fosile, a vehiculelor de transport, a centralelor electrice și a producției de petrol și gaze [2]. Poluanți atmosferici principali sunt cei care intră direct în atmosferă, cum ar fi dioxidul de sulf (SO2), oxizii de azot (NO2) și hidrocarburile (HC). Contaminanţii secundari sunt cei care poate fi generaţi în atmosferă prin reacții fotochimice de hidroliză sau oxidare, cum ar fi ozonul (O3). Aerosolii sunt considerați o sursă importantă de poluare în zonele urbane [5, 6]. Aerosolii (particulate matter-PM) includ praful, fumul, ceața și fibrele. PM sunt un amestec complex de specii chimice provenite dintr-o varietate de surse, atât antropice (trafic, activități industriale și procese de ardere în general), cât și naturale (praf suflat de vânt, sare de mare, incendii forestiere, erupții vulcanice). Ele pot fi emise ca poluanți primari sau formați ca produşi secundari prin procese chimice atmosferice din compuşi primari gazoși. Conform ultimului raport al Agenției Europene de Mediu (EEA), din 2014 un număr mare de orașe europene au prezentat valori mai mari decât concentrațiile admise ale standardelor de calitate a aerului pentru PM10 și PM2.5, majoritatea concentrațiilor critice fiind observate în Europa de Est și regiunea Balcanilor [5]. Monitorizarea poluării este un prim pas în rezolvarea acestei probleme, dar se rămâne adesea în faza de monitorizare. Inițiativele și politicile prioritare specifice acestui domeniu sunt elaborate, în cea mai mare parte, în mod izolat, lipsind coerența și, uneori, acestea contra-acționează reciproc [7]. Cantitatea mare de date colectate nu este integrată în aplicații software adecvate, care ar trebui să permită o soluție coerentă pentru problemele de poluare a aerului din mediul urban. În mod ideal, astfel de instrumente de sprijinire a deciziilor politice ar trebui să fie eficiente, ușor de utilizat și capabile să evalueze modificările calității aerului în ceea ce privește calitatea mediului în timp real pentru

introducerea unor scenarii de reducere a emisiilor si pentru anumite acțiuni de control locale. Problematicile legate de poluarea aerului sunt de obicei adresate de proiectele naționale care se concentrează în principal pe combaterea efectelor asupra sănătății particulelor ultrafine și a poluării aerului datorită arderii combustibililor fosili [8]. Pe de altă parte, cele mai multe modele atmosferice folosite în managementul calității aerului nu au o interfață ușor de utilizat care să sintetizeze rezultatele modelului produs de diferitele emisii de poluanți atmosferici și nu oferă o vizualizare adecvată a datelor pentru a sprijini elaborarea politicilor. Pentru a îmbunătăți eficiența sintezei datelor, este necesar să se dezvolte un instrument pentru a traduce cantitatea masivă de date, model pentru vizualizarea relevantă a politicilor [9]. Studiul literaturii de specialitate arată că monitorizarea poluării la scară urbană a fost abordată în mai multe proiecte, chiar și cu scopul dedicat implementării politicilor [10]. Cu toate acestea, comunitățile au nevoie de legătura dintre procesul de monitorizare și luarea de măsuri. Înțelegerea și prezicerea nivelelor de poluare urbană reprezintă o sarcină dificilă deoarece există o multitudine de fenomene atmosferice implicate în creșterea sau scăderea concentrației de poluanți. De exemplu, emisiile de SO2 și NOx sunt descompuse în atmosferă prin reacții omogene [11, 12]. Reacțiile chimice dintre O3 și NO conduc la formarea de NO2 [13] și degradare a lui O3. NO2 (considerat mai toxic decât NO) variază în funcție de prezența ozonului și fotoliza NO, în timp ce concentrația de NOx nu este influențată de oxidarea ozonului și a fotolizei [14]. Pe lângă toate aceste fenomene, nivelurile de concentrație a poluanților în aer liber sunt, de asemenea, rezultatul transportului poluant datorat vitezei și direcției vântului [15], acest efect fiind luat în considerare în Directiva 2008/50 /CE a Parlamentului European și a Consiliului privind calitatea aerului înconjurător cât și un aer mai curat pentru Europa. Alți parametri meteorologici au fost de asemenea identificați pentru a influența concentrația poluanților în mediul urban (temperatura exterioară, umiditatea relativă, radiația solară) [15]. Nivelurile ridicate ale concentrației de O3 apar în timpul lunilor de vară, iar nivelurile sale sunt influențate cel mai mult de temperatura aerului și de radiația solară [15]. Diferitele reacții fotochimice conduc la formarea de ozon. Aceste reacții au loc atunci când compușii organici volatili și azotul se combină în prezența luminii solare [16, 17]. Concentrația poluanților variază de asemenea cu altitudinea [18] datorită unei mici schimbări de O3 între stratosfera și straturile superioare ale troposferei. Alți parametri care par să influențeze concentrația de poluanți sunt legați de mediul urban (activitatea urbană, activitatea industrială, traficul, instalațiile termice și parametrii aferenți calendarului) [19]. În timp ce majoritatea studiilor oferă o mulțime de informații interesante despre nivelele de concentrație a contaminanților și despre diferiții parametri ce influențează aceste concentrații de contaminanți, problema variației timpului și spațiului de concentrație a poluantului în mediul urban rămâne rar studiată având în vedere complexitatea fenomenului. Este evident că sunt necesare mai multe date experimentale, dar este, de asemenea, esențial ca un studiu privind variația poluanților să fie realizat pentru a vizualiza tendințele generale (specifice microclimatului urban) sau cele datorate fenomenelor locale.

2. Obiectiv şi metodă de lucru

Teza de doctorat va reprezenta o prelungire a proiectului de cercetare SMARTSENSE - Aplicație inteligentă în timp real pentru managementul calității aerului în mediul urban cu orientare către categoriile sensibile de persoane PN-III-P2-2.1-PED-2016-1285 Pe parcursul proiectului SMARTSENSE, un demonstrator al unei rețele de senzori la scară mică împreună cu mai multe aplicații software a fost testat într-un cartier reprezentativ din București. O soluție bazată pe GIS (Geographic Information System) permite colectarea de date în timp real din rețeaua senzorilor și va simula achiziția de date de la senzorii virtuali pentru a reda practic întregul cartier în scopuri de testare. Aplicația de monitorizare a poluării atmosferice (APM) a fost proiectată pentru recepționarea de fluxuri mari de date de la senzori și permite transformarea lor pe cale digital, în informații simple, ușor de utilizat și în timp real. Cartierul şi zona pe care a fost testat sistemul propus prin proiectul SMARTSENSE au fost selectate, preliminar, pentru a conține artere grele de trafic, zone verzi, instituții publice dedicate

categoriilor sensibile de populație (o instituție publică de învățământ, un spital, o instituție de îngrijire a vârstnicilor, un campus universitar etc.). Obiectivul general al proiectului SmartSense a fost acela de a dezvolta un demonstrator experimental pentru un sistem inteligent care urmăreşte în mod automat nivelul de poluare în zonele urbane, bazat pe o rețea de senzori ce înregistrează valori ale parametrilor de poluare a aerului în timp real. Rezultatele proiectului vor conduce catre un prototip cu potenţialul de a deveni o unealta de predicție pentru populație si autoritățile locale. Pe de o parte, cetățenii vor avea la dispoziție un instrument de conștientizare care să permită participarea efectivă a publicului în politicile de evaluare a calității aerului exterior din zonele urbane. Pe de altă parte, părțile interesate publice (orașele municipale, poliția rutieră, ministerul sănătaţii) vor avea un instrument eficient pentru deciziile lor pe termen scurt, mediu și lung în ceea ce privește acțiunile de control specifice. Unele dintre astfel de acțiuni se pot preconiza automat pe baza scenariilor bine definite și a metodelor de control disponibile la scară urbană (de exemplu, schimbarea automată a vitezei medii impuse pentru trafic, reorientarea șoferilor pe anumite rute specifice). Acest obiectiv general s-a materializat în următoarele rezultate: (i) dezvoltarea unui prototip experimental al unei platforme dedicate pentru monitorizarea calității aerului exterior într-un mic cartier reprezentativ din București și (ii) dezvoltarea de modele matematice din datele experimentale, în scopul de a furniza predicții pentru puncte spațiale neacoperite și previziuni pe de altă parte. Ambele rezultate reprezintă integrarea unui demonstrator de scara redusa reprezentativ pentru sistemul inteligent propus. Validarea demonstratorului la scara unui cartier pune în evidenţă multiple posibilităţi de extindere viitoare la scara unui oras. Tema de cercetare doctorală are mai multe obiective tangibile:

- Să extindă prototipul experimental dezvoltat in cadrul proiectului SMARTSENSE - Să optimizeze modelele de predicţie a poluarii propuse în carul acestui proiect - Să furnizeze informații care să permit elaborarea unor politici de control a poluării urbane

3. Finanţare suplimentară disponibilă

Echipa de cercetare în care doctorandul va fi integrat vizează depunerea unor propuneri de proiecte europene: EU H2020 [20].

4. Bibliografie

1. Gulia, S., et al., Urban air quality management-A review. Atmospheric Pollution Research, 2015. 6(2): p. 286-304.

2. WHO, Global surveillance, prevention and control of chronic respiratory diseases. A comprehensive approach, ed. W.H. Organization. 2007.

3. Veremchuk, L.V., et al., Urban air pollution, climate and its impact on asthma morbidity. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, 2016. 6(1): p. 76-79.

4. WHO, Reducing global healh risks through mitigation of short-lived climate pollutants. Scoping report for policymakers, W.H. Organization, Editor. 2015.

5. Diapouli, E., et al., Evolution of air pollution source contributions over one decade, derived by PM10 and PM2.5 source apportionment in two metropolitan urban areas in Greece. Atmospheric Environment, 2017. 164(Supplement C): p. 416-430.

6. Daher, N., et al., Characterization, sources and redox activity of fine and coarse particulate matter in Milan, Italy. Atmospheric Environment, 2012. 49(Supplement C): p. 130-141.

7. Sá, E., et al., Climate change and pollutant emissions impacts on air quality in 2050 over Portugal. Atmospheric Environment, 2016. 131: p. 209-224.

8. Cartier, Y., T. Benmarhnia, and A. Brousselle, Tool for assessing health and equity impacts of interventions modifying air quality in urban environments. Evaluation and Program Planning, 2015. 53: p. 1-9.

9. Prasad, K., A.K. Gorai, and P. Goyal, Development of ANFIS models for air quality forecasting and input optimization for reducing the computational cost and time. Atmospheric Environment, 2016. 128: p. 246-262.

10. Borrego, C., et al., Urban scale air quality modelling using detailed traffic emissions estimates. Atmospheric Environment, 2016. 131: p. 341-351.

11. Wright, R.F. and D.W. Schindler, Interaction of acid rain and global changes: effects on terrestrial and aquatic ecosystems. . Water, Air and Soil Pollution, 1995. 85(85): p. 89-99.

12. Munn, T., P. Timmerman, and A. Whyte, Emerging Environmental Issues. Bulletin of the American Meteorological Society, 2000. 81(7).

13. Brimblecombe, P., Air Composition and Chemistry, ed. C.U. Press. 1996 14. Grundström, M., et al., Urban NO2 and NO pollution in relation to the North Atlantic Oscillation

NAO Atmospheric Environment2011. 45: p. 883-888.

15. Haney, J.L., et al., Ozone air quality scoping study for the lower Lake Michigan air quality region: final report. San Rafael, CA: Systems Application, Inc. 1989.

16. Finlayson-Pitts, B.J. and J.N. Pitts Jr, Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere, in Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere. 2000, Academic Press: San Diego. p. xvii-xviii.

17. Notario, A., et al., Variability of oxidants (OX=O3+NO2), and preliminary study on ambient levels of ultrafine particles and VOCs, in an important ecological area in Spain. Atmospheric Research, 2013. 128: p. 35-45.

18. H. Levy, J.D.M., W.J. Moxim, S.C. Liu, Tropospheric ozone – the role of transportJ. Geophysical Research, 1985(90 ): p. 3753-3772.

19. Carnero JA, B.J., de la Morena BA., Surface ozone measurements in the southwest of the Iberian Peninsula (Huelva, Spain). Environ Sci Pollut Res Int. , 2010 17(2): p. 355-68.

20. Commission, E. Call LC-SFS-34-2019, http://ec.europa.eu/research/participants/portal/desktop/en/opportunities/h2020/topics/lc-sfs-34-2019.html. 2018.

21. Ilinca Nastase, Ioan Ursu, Daniela Enciu, Vlad Iordache, Sandel Zaharia, Mihai Gustiuc, Mihnea Sandu, Real Time Monitoring Network System for Urban Air Quality Management, COBEE 2018, Melbourne

22. Florin Bode, Paul Danca, Ilinca Nastase, Amina Meslem and Angel Dogeanu, Developing a realistic CFD model of the air distribution inside a vehicle cockpit, Roomvent 2018, Espoo Finland

23. C. Croitoru, I. Nastase, A state of the art regarding urban air quality prediction models, EENVIRO 2017, accepted for publication in E3S web of conferences

24. Ilinca Nastase, Silviu Ionita, Sandel Zaharia, Vlad Iordache Mihai Gustiuc, Cristiana Croitoru, Real time, mobile application, for urban air quality management, Healthy Buildings Asia 2017

Temă de doctorat pentru program individual de studiu în cadrul domeniilor

prioritare de dezvoltare: “Strategies for a safe and comfortable environment in

Bucharest’s subway system” (Conf. dr. ing. Ilinca Năstase)

5. Context of research Tema de cercetare doctorală intră în domeniul tematic: Energie, mediu şi schimbări climatice.

Subway systems offer the city a lifeline that allows the efficient transport of people without adding to

road congestion and traffic emissions. The numbers are impressive, with over 40 billion subway journeys

being made every year, which is more than five times the current world human population (Rohde,

2017; http://mic-ro.com/metro/table.html). However, one environmental disadvantage of any

underground transport system is that it operates in a confined space that may permit dust accumulation.

Furthermore, much of the inhalable PM in subway platform air is actually produced underground and so

is different from that breathed outdoors (Martins et al., 2015).

In all such systems most “subway sourced” PM is generated by friction between moving train parts such

as wheels and brake pads, giving the particles a peculiarly metalliferous character, with iron being the

classic “subway metal” and accompanied by a distinctive cocktail of trace elements (Martins et al.,

2015, Moreno et al., 2017a). Ferruginous particles released from wheels for example contain trace

amounts of chromium, nickel and cobalt(e.g. Adams et al., 2001, Furuya et al., 2001, Querol et al.,

2012, Salma et al., 2007), levels of which on platforms may rise to 30–40 times higher than outdoors

(Moreno et al., 2017a). Similarly, brake particles can easily be detected in subway air, with unusually high

levels of barium, strontium, zirconium, titanium and antimony released during train braking depending

on the chemistry of the materials being used and how hard the brakes are applied (Martins et al., 2015).

In the Barcelona subway system, for example, brake-derived barium concentrations can rise to 1500 ng

m−3, which is 300 times higher than levels above ground. Train brakes also provide the source of much

particulate carbon released underground, this adding to emissions from electric brushes and pantographs

to make carbon the second most common element present in most subway air systems (Querol et al.,

2012, Martins et al., 2015, Moreno et al., 2017a).

The subway stations likely to have the worst air quality will be those with limited air volume (such as single

tube lines with one narrow platform), weak or inappropriately designed ventilation systems (especially in

deeper stations), a lack of full length platform screen doors protecting the commuter from the uninhibited

free ingress of contaminated tunnel air, and a topography that involves elevation changes and therefore

requires harder braking. In contrast, those subway stations with the best air quality are likely to be larger

and/or newer with good air interchange between the platform and cleaner outdoor street air, have full

length screen doors fitted to all platforms, involve the use of air purifiers, and built along a straight,

horizontal trajectory with trains moving at a speed that minimizes brake and wheel wear. The type of

ventilation system operating in the tunnels and station platforms is a key controlling influence on air

quality common to subways worldwide (e.g. Park et al., 2014, Moreno et al., 2017b; Song et al., 2008),

and can be designed to drive outdoor air into the platforms by impulsion or suck air out of the system by

extraction. Inappropriate design and use of ventilation can result in substantial deterioration of subway

air quality. Night maintenance work can be an important source of fugitive dust underground, so that

work teams need to be encouraged to minimize dust emissions, following best practice guidelines such as

applying liquid dust suppressants to new ballast (Reche et al., 2017).

Although there seems to be no convincing evidence that ferruginous subway PM is worse for commuter

health than traffic exhaust particles breathed above ground, the observation that the trace

metal components of moving train parts can be recognized in subway air prompts the question: are these

materials as least toxic as possible? Some of these contaminating metals, such as manganese,

copper, antimony and chromium, are known to produce toxic effects in humans, although airborne

concentrations in subway platforms are always lower than occupational exposure limits (Martins et al.,

2015, Moreno et al., 2017a). However in these situations the precautionary principle is always the wisest

approach and further research into the toxicity of inhalable friction-generated polymetallic particles is

recommended, particularly PM from brakes and Cu-bearing catenary systems released into subway air.

Similarly, development of materials that emit fewer and potentially less toxic particles would be another

positive way forward, as would protocols designed to reducing brake wear and emissions by slowing trains

where there are sharp curves and high gradients.

There are a number of practical steps that can be taken to improve subway air quality, the first being to

create an informed awareness of the problem. An initial air quality audit will assess the current situation

on station platforms and inside trains. Underground nightwork teams need to minimize creating fugitive

dusts, tunnels and platforms need to be cleaned regularly to avoid the build-up of particulates, and

outdated fan ventilation systems can be replaced by new, more intelligent designs linked to neural

networks monitoring air quality above and below ground. Some of the most innovative subway systems

worldwide, such as that of Seoul, are already using air purifiers on platforms and in trains.

6. Objectives and working methods

The overall aim of the doctoral project is to provide a benchmark study that will lead to real

improvement in subway air quality. The project will be carried out in Bucharest, where the main

pollutant sources will be identified in order to inform the prioritization of cost-effective and low energy

air pollution mitigation strategies.

The project will work with public transport authorities in the city, to improve their awareness of air

quality and encourage them to develop best practice policies for improving underground atmospheric

conditions.

The project’s specific objectives include:

• Determining emission sources and their contribution to air pollution in both platforms and

trains, identifying those that have a potentially higher health risk;

• Evaluating the effect of air quality mitigation measures already used in other subway systems

worldwide (such as different types of break pad compositions, air filters, platform designs, as

well as monitoring techniques, etc..);

• Monitoring air quality and environmental quality in stations and trains

• Developing numerical models for air distribution in stations which will allow the evaluation of

chosen mitigation solutions

• Developing proposals for helping local/national authorities to implement effective air mitigation

measures in subway systems;

• Assisting Bucharest subway services to implement a Strategic Plan designed to reduce air

contamination in subways;

• Acting as a catalyst for the allocation of local/national funds, allowing for the implementation of

air improvement strategies.

Expected results:

A comprehensive database, identifying the main air pollution sources in both platforms and trains in

underground transport systems worldwide, indicating which present potentially higher health risks to

commuters, especially with respect to their chemical composition;

An evaluation of the effect of air quality mitigation measures already used in some subway systems

worldwide;

New guidelines for protocols for helping local and national authorities to achieve effective air pollution

mitigation strategies for subway systems.

7. Supplementary funding of the project

The research team in which the doctoral candidate will be integrated will apply for national and EU

fundings in partnership with METROREX SA

8. References

H. Adams, M. Nieuwenhuijsen, R. Colvile, M. McMullen, P. KhandelwalFine particle (PM2.5)

personal exposure levels in transport microenvironments, London, UK Sci. Total

Environ., 279 (2001), pp. 29-44

K. Furuya, Y. Kudo, K. Okinaga, M. Yamuki, S. Takahashi, Y. Araki, Y. HisamatsuSeasonal

variation and their characterization of suspended particulate matter in the air of subway

stations J. Trace Microprobe Tech., 19 (4) (2001), pp. 469-485

V. Martins, T. Moreno, M.C. Minguillon, F. Amato, E. Miguel, M. De Capdevila, X. QuerolExposure to

airborne particulate matter in the subway system

Sci. Total Environ., 511 (2015), pp. 711-722

T. Moreno, C. Reche, M.C. Minguillón, X. Querol, V. Martins, F. Amato, N. Pérez, R. Bartolí, M. Caba

nas, S. Martínez, C. Vasconcelos, E. DeMiguel, M. Capdevila, S. Centelles, M. Pellot Moreno (Ed.), I

mproving Air Quality in the Subway Environment: Technical Guide, 978-84-697-5167-1(2017)

T. Moreno, C. Reche, M.C. Minguillón, M. Capdevila, E. de Miguel, X. QuerolThe effect of

ventilation protocols on airborne particulate matter in subway systems, Sci. Total

Environ., 584–585 (2017), pp. 1317-1323

D. Park, T. Lee, D. Hwang, et al.Identification of the sources of PM10 in a subway tunnel using

positive matrix factorization, J. Air Waste Manag. Assoc., 64 (2014), pp. 1361-1368

C.A. Pope, R.T. Burnett, M.J. Thun, et al.Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term

exposure to fine particulate air pollution, J. Am. Med. Assoc., 287 (2002), pp. 1132-1141

X. Querol, T. Moreno, A. Karanasiou, C. Reche, A. Alastuey, M. Viana, O. Font, J. Gil, E. de

Miguel, M. CapdevilaVariability of levels and composition of PM10 and PM2.5 in the Barcelona

metro system, Atmos. Chem. Phys., 12 (11) (2012), pp. 5055-5076

R. Reche, T. Moreno, V. Martins, et al.Factors controlling particle number concentration and

size at metro stations, Atmos. Environ., 156 (2017), pp. 169-181

I. Salma, T. Weidinger, W. MaenhautTime-resolved mass concentration, composition and

sources of aerosol particles in a metropolitan underground railway station, Atmos.

Environ., 41 (2007), pp. 8391-8405

J. Song, H. Lee, S.D. Kim, D.S. KimHow about the IAQ in subway environment and its

management?, Asian J. Atmos. Environ., 2 (2008), pp. 60-67

WHO Regional Office for EuropeAir Quality Guidelines: Global Update 2005 – Particulate Matter,

Ozone, Nitrogen dioxide and Sulfur dioxide, WHO Regional Office for

Europe, Copenhagen (2006)

WHOEvolution of WHO Air Quality Guidelines: Past, Present and Future

WHO Regional Office for Europe, Copenhagen (2017)

Infrastructura de cercetare: http://www.cambi.ro/laboratory1.html

CAMBI - CENTRUL DE CERCETARE AVANSATA PENTRU CALITATE AMBIENTALA SI FIZICA

CLADIRILOR

Director: conf. dr. ing. Ilinca NASTASE

Centrul de Cercetare Avansată pentru Calitate Ambientală si Fizica Clădirilor este una dintre cele două structuri de cercetare asociate Departamentului de Sisteme Termo-Hidraulice şi pentru Protecţia Atmosferei din cadrul Facultății de Inginerie a Instalațiilor a Universității Tehnice de Construcții București. Centrul de cercetare CAMBI reunește atât cadre didactice de la UTCB cât şi colaboratori din afara Universității. Membrii săi sunt profesori, conferențiari, şefi de lucrări, cercetători, asistenți universitari, doctoranzi si tineri absolvenți. Aceştia desfăşoară activităţi de cercetare în domeniul calităţii mediului interior, al eficienţei energetice şi al fenomenelor de transfer de căldura si masă în clădiri. In prezent, colectivul CAMBI reuneşte 37 de persoane, dintre care 17 sunt membri permanenți. Centrul de cercetare gestionează activitatea colectivă a trei domenii de cercetare, fiecare cu direcții proprii sau trans-disciplinare. Proiectele de cercetare derulate în cadrul centrului de cercetare CAMBI ilustrează o adevărată munca de echipă şi se remarcă prin rezultate de excepție la nivel naţional.

Calitate Ambientală. Subiectele de cercetare dezvoltate în cadrul acestei direcții generale au drept centru de interes calitatea mediului interior, din clădirili, autovehicule sau alte incinte locuibile. Aceste preocupări se sunt în complet acord cu obiectivele dezvoltării durabile, a clădirilor eficiente si sănătoase. Fizica clădirilor şi fenomen de transfer. Aceasta directie transdisciplinară are drept principal obiectiv dezvoltarea, de mijloace de investigare experimentală a curgerilor de fluide prin mijloace adaptate la scara clădirilor. Este vizat de asemenea studiul experimental cât si modelarea comportamentului dinamic al proceselor de transfer de căldură şi de masă, staționare şi

nestaționare, în elementele ce alcătuiesc clădirile precum si aspecte legate de termotehnica construcțiilor cu aplicație în îmbunătățirea calității mediului interior. Modele matematice şi aplicarea lor în fizica clădirilor. Cercetările dezvoltate în cadrul acestei direcţii acoperă un spectru larg de aplicaţii, cu un accent special pe metode de modelare si simulare a proceselor fizice, firul comun fiind interacţiunea dintre teoriile matematice şi problemele inginerești reale. Centrul de cercetare CAMBI propune şi servicii pentru mediul industrial constând în consultanţă tehnică de specialitate, campanii experimentale de caracterizare a calității aerului, evaluarea confortului termic, şi acustic, măsurări si vizualizări ale curgerilor (jeturi, alte curgeri), determinări experimentale de permeabilitate a clădirilor, analiza bazelor de date cu aplicatii fizice (analiza de semnal, procesare de imagini, metode de tip POD, DMD), cursuri de specializare în metrologie specifică etc.