La importancia de los conductos de climatización para la calidad del aire interior

por | Jun 5, 2020 | INNOVACIÓN, SOSTENIBILIDAD | 2 Comentarios

Los proyectistas de edificios han centrado buena parte de sus esfuerzos en tratar de conseguir edificios que tengan cada vez menor demanda energética para ello se recurre en primera instancia a:

Los edificios y la calidad del aire interior
  • Diseñar edificios lo más compactos posible (minimizar la superficie de la envolvente en relación al volumen interior)
  • Orientar correctamente el edificio (en nuestro hemisferio preferir la orientación principal al sur)
  • Controlar el porcentaje de aberturas para obtener ganancias solares suficientes sin incurrir en pérdidas excesivas.
  • Maximizar la protección térmica de los mismos mediante aislamiento en los cerramientos opacos y mejorar las prestaciones térmicas de los huecos.
  • Incorporar protecciones solares preferentemente móviles o estacionales para evitar el sobrecalentamiento en la época veraniega.
  • Minimizar los puentes térmicos ya sea mediante sistemas constructivos adecuados o mediante un tratamiento específico de los mismos.

Una vez incorporados en el edificio todos estos criterios de diseño aparece como demanda energética emergente la transferencia de aire entre el interior y el exterior del edificio.

 

Enfoque energético

Desde un punto de vista puramente energético lo ideal sería que la transferencia de aire fuese lo menor posible siempre que el aire exterior fuese más frio que el interior en invierno o fuese más cálido que el interior en verano.

De la conclusión anterior se desprende que ningún sistema puramente pasivo, sin ningún control desde el propio edificio, no puede dar respuesta a esta necesidad y en consecuencia se precisarán sistemas de ventilación que estén controlados a través de los propios sistemas de climatización.

Los sistemas de aire acondicionado no solo servirán para controlar la temperatura interior de los ambientes sino que podrán adicionalmente controlar el caudal de aire exterior utilizado para minimizar las pérdidas energéticas en invierno o minimizar las ganancias en verano.

Lo anterior es solo cierto si el sistema de climatización utiliza aire exterior y no solo aire recirculado.

Para conducir el aire exterior, extraído y recirculado no hay otro sistema que el de usar conductos de aire acondicionado que distribuyan las necesidades de aire entre los diferentes recintos.

En este sentido pues los conductos de aire acondicionado son un gran aliado en la reducción de las demandas de calefacción y refrigeración por la vía de ajustar a lo estrictamente necesario el caudal de aire exterior introducido en el edificio en función de las temperaturas interiores y exteriores.

Conductos y calidad del aire interior

Enfoque calidad del aire interior

La presencia de conductos de ventilación o climatización con aire exterior en los edificios permite además actuar como un agente que puede controlar la calidad del aire interior en los edificios.

  • Los usuarios de un edificio respiran y en este proceso emiten dióxido de carbono que es una de las fuentes de contaminación inevitables en el edificio.
  • La producción de CO2 por parte de los ocupantes depende de su presencia, tasa de ocupación y de la actividad metabólica de los mismos (nivel de actividad).
  • La forma de mantener el edificio dentro de un rango aceptable desde un punto de vista de calidad de aire es introducir aire limpio desde el exterior y mezclarlo con el interior en función de las necesidades de diluir los contaminantes producidos por la variabilidad de la ocupación.

De los puntos anteriores se desprende que cualquier sistema que no permita modular los caudales de aire en función de las necesidades no podrá dar respuesta a los requisitos de calidad de aire interior. Dicho de otra manera cualquier sistema “estático” que introduzca una cantidad de aire fija o no podrá dar respuesta a la calidad de aire interior o provocará una demanda energética excesiva.

Otra vez vemos pues que el sistema de climatización nos permitirá ajustar en cada momento el caudal de aire para obtener la calidad de aire interior manteniendo la demanda energética controlada. Los sistemas de conductos de clima nos permitirán hacer llegar (o extraer) el aire de las recintos en donde hace falta y no de aquellos en los que resulte innecesario.

Los conductos de aire acondicionado serán pues unos buenos aliados tanto para controlar la calidad de aire como para controlar la demanda energética de los edificios.

Referencias para evaluar la calidad del aire interior

Existen bastantes referencias sobre recomendaciones sobre la calidad del aire interior de los edificios pero la mayoría de ellas no son reglamentarias ni 100% coherentes entre sí.

Por ejemplo la norma EN15251  “Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics” recomienda en el anejo B los siguientes valores por encima de la concentración de CO2 del aire exterior (habitualmente del orden de 400 ppm).

 

 Valores similares se establecen en el RITE en función de las diferentes categorías de calidad de aire.

Otras referencias las encontramos en la ISO 17772 que establece a nivel general el criterio siguiente:

 

 

 

Conductos y calidad del aire interior
Conductos y calidad del aire interior

Otras referencias las encontramos en la ISO 17772 que establece a nivel general el criterio siguiente:

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La modificación del DB HS de 23 de Junio de 2017 establece también algunas referencias para la evaluación de la calidad de aire interior en los edificios.

Se indica que el valor medio anual de la concentración de CO2 no debe ser superior a 900 ppm y que el acumulado anual que exceda de 1.500 ppm no debe ser superior a 500.000 ppm/h.

Se indica también que a falta de datos mejores se considere que la calidad del aire exterior es constante e igual a 400 ppm de CO2.

Conductos URSA AIR y calidad del aire interior: caso de ejemplo

Conductos y calidad del aire interior

La argumentación anterior es suficientemente explicita e indiscutible desde un punto de vista cualitativo.

Trataremos de cuantificar en este ejemplo la situación de un edificio en el que se dispone de un sistema de climatización con una tasa de renovación de aire fija (sin conductos) y el mismo caso en que se dispone una tasa de renovación de aire ajustada a la ocupación (con conductos).

Usaremos como edifico de ejemplo una vivienda unifamiliar aislada de Planta baja y piso tal como se representa en el esquema de la izquierda.

Se ha considerado que el edifico estaría emplazado en Barcelona.  Para la definición de cargas y perfiles horarios se han usado los que se imponen en el DB HE versión 2019

Conductos y calidad del aire interior

Para el primer cálculo edifico con instalación de aire acondicionado con conductos se ha efectuado el cálculo de la concentración de CO2 como indicador de la calidad de aire interior en la planta primera considerando una tasa de infiltración de aire fija de 0,2 Ren/hora y una tasa de ventilación mecánica de 6l/s/persona siguiendo el perfil horario de la ocupación, durante las noches de verano se considera una tasa de ventilación adicional de 4 ren/hora para aprovechar la capacidad de enfriamiento gratuito del aire fresco.

Conductos y calidad del aire interior

Ampliando el grafico para una semana tipo obtenemos:

En el cuadro de la derecha se aprecia que la ventilación mecánica sigue el mismo perfil que la ocupación mientras que la infiltración sigue un valor constante.

Los resultados obtenidos en cuanto a calidad de aire para una semana tipo se representan en el grafico siguiente:

Conductos y calidad del aire interior

Se aprecia que la ventilación mecánica sigue el mismo perfil que la ocupación mientras que la infiltración sigue un valor constante.

Los resultados obtenidos en cuanto a calidad de aire para una semana tipo se representan en el grafico siguiente.

Conductos y calidad del aire interior

Los “picos” de calidad de aire alcanzan valores máximos durante las horas de ocupación con valores de unas 680 ppm de CO2.

Se ha calculado la tasa de renovación de aire media de la hipótesis anterior resultando ser de un valor de 0,54 reh/h.

Un segundo caso sobre el mismo ejemplo se ha calculado considerando idénticas condiciones pero con una tasa de infiltración de aire de 0,2 ren/h (igual que en el caso anterior) y una tasa de ventilación constante de 0,34 ren/h de esta forma la tasa de renovación de aire media es idéntica y la comparación no está sesgada por una diferente renovación de aire.

En este caso tenemos un único sistema de infiltración de aire constante durante todo el tiempo.

Conductos y calidad del aire interior

Se aprecia que excepto durante las noches de verano la tasa de infiltración es constante y por lo tanto independiente de la ocupación.

Y el resultado de la concentración de CO2 se resume en el grafico siguiente para una semana tipo

Conductos y calidad del aire interior

Se aprecia ahora que los “picos” en la evolución de la calidad de aire presentan unos valores máximos de 705 ppm.

CONCLUSIÓN

Podemos concluir que la adopción de sistemas de climatización mediante conductos y aire exterior permiten mejorar la calidad de aire interior incluso manteniendo los mismos caudales medios de ventilación que tendrían edificios con instalaciones sin conductos.

En ningún caso la presencia de conductos conducirá a una peor calidad del aire interior al permitir adaptarse y distribuir mejor las necesidades de ventilación cuando y donde son necesarias.

No se han considerado en este estudio las implicaciones que tendría para la calidad del aire interior que el edifico no estuviese “suficientemente ventilado” por la ausencia de conductos de ventilación o de aporte de aire exterior.

Tampoco se ha considerado el potencial de mejora de la calidad del aire interior que tienen exclusivamente los sistemas que además de conductos incorporan filtros para la purificación del aire exterior.