Calidad de aire interior (IAQ) Sistema de ventilación equilibrada

Calidad de aire interior (IAQ)

Sistema de ventilación equilibrada

Sistema de ventilación solo escape

Cesar Iván Ceballos Segura

Pontificia Universidad Javeriana Cali, Cali, Colombia

Contenido

Introducción        2

Teoría        2

Sistema de ventilación de solo escape        3

Sistema de ventilación equilibrado        4

Base Experimental        4

Análisis        5

Conclusiones        6

Bibliografía        7

Tablas

Tabla 1. Diseño experimental utilizado        5

Tabla 2. Diferencial de presión en el interior de la casa.        5

Tabla 3.Tasa de cambio de aire (h-1) para toda la casa        5

Figuras

Figura 1. Sistema de ventilación solo escape.        3

Figura 2.Sistema de ventilación equilibrada        4

Figura 3. Concentración media interna de α-pineno y tolueno deuterado por tipo de sistema de ventilación.        6

Introducción

El ambiente interior tiene un impacto significativo en la salud y la comodidad de los ocupantes. Éste está definido por una serie de elementos como parámetros térmicos y de humedad, ventilación, iluminación, acústica, olores, y es necesario garantizar un entorno interior de calidad con respecto a esos factores [M. Kraus ´´Indoor Environment in Residential Prefabricated Buildings¨]. La mayoría de los elementos del entorno interno se ven afectados por el método y la intensidad de ventilación. En el contexto de lograr ahorros de energía, las construcciones actuales se caracterizan por un alto nivel de estanqueidad del edificio. Cuanto más baja es la fuga de aire del edificio, mayor es la hermeticidad. La hermeticidad es la capacidad de la construcción de no dejar salir el aire [M. Kraus ´´Indoor Environment in Residential Prefabricated Buildings¨]. El suministro inadecuado de aire fresco afecta negativamente la calidad del ambiente interior y aumenta el riesgo de incidencia del síndrome del edificio enfermo (SBS) .Los síntomas del síndrome del edificio enfermo implican el deterioro del asma y las alergias dolor de cabeza, fatiga durante el día, depresión, insomnio o trastornos del sueño y disminución de la concentración. Un 80% de los edificios europeos sufren del síndrome (SBS) [M. Kraus, “Airtightness as a key factor of sick building syndrome (SBS)”].

La ventilación es el proceso de suministro y/o extracción de aire de un espacio con el propósito de controlar los niveles de contaminantes de éste, la humedad o la temperatura. Como primer paso esencial para limitar la exposición a contaminantes en interiores, una ventilación adecuada (combinada con infiltración) es un medio crítico para establecer y mantener la IAQ. El aire que ingresa al edificio suele ser una mezcla de aire de suministro de ventilación, que es la porción deseada, y el aire infiltrante, causado por las condiciones climáticas externas y la presión negativa frecuente en el hogar [B Ouazia, Residential balanced ventilation and its impacts on indoor pressure,ventilation and IAQ]. Incluso las diferencias muy pequeñas de unos pocos Pascales son suficientes para generar flujos de aire entre interiores y exteriores. Se considera importante equilibrar la ventilación y esto podría lograrse mediante el uso de un sistema de ventilación de recuperación de calor o energía.

Este artículo presenta dos sistemas de ventilación: ventilación de solo escape y una ventilación de recuperación de energía equilibrada, con objetivo de comparar su eficacia a la hora de mantener la calidad de aire interior (IAQ).

Teoría

Uno de los parámetros más importantes en la mecánica de fluidos es, lógicamente, el caudal. Se puede definir el caudal como la cantidad de fluido que circula a través de una sección por unidad de tiempo. Esta definición es válida para cualquier tipo de fluido, si bien el fluido utilizado en el ámbito de la ventilación es el aire. Ahora, cuando hablamos de ventilación, la unidad en que medimos es la de renovaciones de aire por hora. Una vivienda normal tiene entre 6 y 12 renovaciones por hora. Esto significa que a 50 pascales de presión (esto no lo hay todos los días), todo el volumen de aire de la casa se está sustituyendo por aire de fuera entre 6 y 12 veces cada hora. Según viviendasaludable.es esto pasa en el 90% de las viviendas en Europa con las ventanas cerradas. Los desplazamientos de aire durante la ventilación se producen siempre en respuesta a gradientes de presión.

En Colombia la NTC 5183: ¨Ventilación para una calidad aceptable del aire en espacios interiores¨  en la Tabla 2 sección 6 nos brinda una extensísima tabla que comprende cantidad de aire por persona para todo tipo de edificaciones desde hospitales hasta viviendas hasta centros comerciales etc.  

El sistema de ventilación mecánica es  eficiente ya que renueva el aire viciado en su justa medida y permite el ahorro energético. Este funciona mediante un  recuperador de calor que tiene láminas muy finas con pequeñas aberturas por las que circulan el aire que viene de la calle y el que sale del interior, dicho aire puede mezclarse continuamente, parcialmente o no mezclarse. A través de esas láminas conductoras, se produce un intercambio de calor de manera que la temperatura pasa del aire interior al exterior, llegando a recuperarse casi toda [M. Padilla, ¨ Natural Ventilation of Buildings through Light Shafts. Design-Based Solution Proposals¨].

Hay dos patrones de flujo de ventilación conocidos como ventilación de mezcla y desplazamiento. La ventilación de mezcla ocurre cuando no hay efectos de densidad o cuando se introduce aire de diferente temperatura para que se mezcle con el aire dentro del espacio. La ventilación por desplazamiento se produce cuando se introduce aire de diferente temperatura para que se establezca una estratificación estable. Esto se logra al introducir aire frío a niveles bajos o aire caliente a niveles altos.Dado que el requisito de ventilación para la eliminación del calor es mucho mayor que el requerido para la calidad del aire, la ventilación por desplazamiento proporciona una estrategia de ventilación más eficiente, especialmente en verano.

En la ventilación también podemos utilizar algunas técnicas naturales ya que las paredes, el piso y el techo alrededor de un espacio pueden almacenar o liberar calor, y sus temperaturas determinan los intercambios radiantes y la temperatura de confort. En climas cálidos, la masa térmica se puede utilizar para proporcionar enfriamiento durante el día si se expone al aire frío durante la noche. Esta estrategia, llamada refrigeración nocturna, y otras, como hacer correr agua fría a través de tuberías en pisos y techos, se está convirtiendo en parte del diseño de ventilación natural, particularmente en edificios comerciales [P. F. Linden¨ The fluid mechanics of natural ventilation¨]. La cantidad de enfriamiento que se logra depende de la masa de la estructura que se enfría. Esto está determinado por el flujo de aire que pasa por la estructura durante la fase de enfriamiento y las propiedades térmicas de la estructura misma.

En este artículo hablaremos brevemente de dos tipos de ventilación mecánica que suelen ser los más utilizados:

Sistema de ventilación de solo escape

La ventilación solo escape tiende a consistir en un ventilador, comúnmente un ventilador de baño eficiente, que expulsa el aire interior. El aire de maquillaje exterior se introduce en la casa a través de fugas en el recinto de esta. Tiende a despresurizar la casa.[pic 1]

[pic 2]

Sistema de ventilación equilibrado (ERV)

Los sistemas de ventilación equilibrada son una combinación de métodos de escape y suministro que proporcionan un flujo de aire de suministro interior y de escape exterior aproximadamente igual. Un sistema equilibrado puede incluir un ventilador de recuperación de calor (HRV) o un ventilador de recuperación de energía (ERV).

[pic 3]

[pic 4]

Base Experimental

Se evalúan los dos sistemas de ventilación en base al experimento realizado por el CCTH (The Canadian Center for Housing Technology) en el cual en casas gemelas se evaluó los dos sistemas. Los criterios de rendimiento utilizados incluyeron: caracterización de la presión del edificio (presión diferencial), pruebas de gas trazador de perfluorocarbono (PFT) (tasas de cambio de aire de la casa), muestreo de compuestos orgánicos volátiles (COV) y  consumo de energía en toda la casa.

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