Determinar los efectos en la calidad del aire

Comprobación de la efectividad de un sistema de ventilación doméstico en Tyler, Texas

Los contratistas del sector de la climatización tienen la oportunidad de ofrecer a sus clientes costos más bajos por sus aires acondicionados y una calidad de aire mejor, todo ello realizando simplemente algunas comprobaciones en su próxima llamada de servicio.

¿No sería genial poder eliminar la ventilación excesiva en las casas y ofrecer una calidad del aire mejor o similar, y con ello mayor confort a un precio más bajo?

El equipo de Armin Rudd y Daniel Bergey de la Building Science Corporation, en colaboración con la Universidad de Texas y el TxAIRE Institute, llevaron a cabo la comprobación de dos casas unifamiliares construidas a modo de casas laboratorio junto a la Universidad de Texas en Tyler. (Las imágenes de este artículo pertenecen a su estudio).

Las casas laboratorio de Tyler ofrecieron una oportunidad irrepetible para realizar una comparación directa entre casas prácticamente idénticas. La única diferencia: la casa 1 tenía un ático con ventilación y la casa 2 carecía de ella.

Es esta prueba, se comparó el consumo de energía y la calidad del aire en general de las dos casas. Esto es lo que descubrieron.

La norma ASHRAE

Puede considerarse que la norma ASHRAE 62.2-2010 contiene a día de hoy la "norma de cuidado" para el funcionamiento y el diseño de sistemas de ventilación en edificios residenciales, aunque todavía tiene vacíos considerables en cuanto a tecnología. La norma ASHRAE 62.2 adopta un enfoque que asume que la casa completa es una zona única correctamente combinada y que no hay diferencia en la efectividad de los sistemas de ventilación centralizados de las casas. Para intentar llevar esta idea a la práctica, el índice de ventilación debe ser lo suficientemente alto como para dar cabida al sistema que peor funciona, que es el de extracción única.

Los sistemas de alto rendimiento que toman el aire exterior de una localización conocida de aire fresco, lo filtran y lo distribuyen en la zona de respiración de los ocupantes (incluyendo los dormitorios donde los ocupantes pasan los periodos de tiempo más extensos) deberían permitir la optimización del índice de ventilación para evitar los problemas de ventilación excesiva.

La ventilación excesiva consume energía sin necesidad y aumenta el riesgo de problemas en la calidad del aire del interior y del aire acondicionado debido a una humedad interior elevada en un ambiente cálido y húmedo.

Los sistemas de ventilación de mayor rendimiento podrían eliminar la ventilación excesiva y ofrecer una calidad de aire y una comodidad similar o mejor a un precio más bajo.

Resultados del estudio de las casas

En la casa 1, la extracción y el suministro integrado del ventilador central (CFIS) con mezclado del sistema central mostraron la mayor uniformidad del índice de cambio de la zona de aire. Un tercio del aire exterior para el sistema de extracción de aire de la casa 1 provenía del ático. El sistema de extracción mostró el mayor recuento de partículas; el CFIS mostró el menor recuento de partículas debido a la filtración del aire.

Análisis de PFT (trazador de perfluorocarbono)

La prueba demostró que el sistema de extracción única era inferior a una estrategia de ventilación centralizada. Esa inferioridad se debía a que la fuente de aire exterior no se encontraba realmente en el exterior (gran parte de ese aire provenía del ático), el aire de ventilación no se distribuía y no había suministro para la filtración de aire.

La mezcla o recirculación de aire de la instalación central puede mejorar el sistema de extracción mediante su distribución y filtración. Por lo contrario, el suministro y los sistemas de ventilación equilibrados demostraron que existe una ventaja significante en el hecho de tomar aire exterior de una localización externa conocida para filtrarlo y distribuirlo.

En la casa 1 (ático con ventilación), todos los sistemas de ventilación redujeron la concentración de formaldehído al nivel de referencia en interiores, que era unas 20 veces mayor que lo que se habría esperado que hubiera en el exterior. El sistema de extracción de aire fue el que menos redujo la concentración de formaldehído en el interior, seguido por la extracción con mezcla, el CFIS (suministro integrado del ventilador central) y la ERV (ventilación con recuperación de energía). En general, los sistemas de CFIS y ERV de las dos casas mostraron una reducción de entre el 60 % y el 70 % en la concentración de formaldehído en la extracción.

Análisis de CH2O

Cómo se llevó a cabo el muestreo de las partículas en suspensión

Durante el periodo casi estable de 12 horas de cada periodo de comprobación del trazador de perfluorocarbono (PFT), el muestreo de partículas en suspensión se realizó en las zonas comunes y en los dormitorios principales de cada casa. Durante algunas comprobaciones, se llevaron a cabo muestreos de partículas en el exterior, en el garaje y en el ático. Se realizó un control de las partículas en seis tamaños (0.3; 0.5; 1; 2; 5 y 10 micrómetros) con un Contador de partículas Fluke 985.

El contador de partículas tiene una eficiencia de conteo del 50 % para 0.3 μm y del 100 % para partículas > 0.45 μm. El índice de flujo de muestras fue de 0.003 m³/min (2.83 l/min). El medidor se programó para completar 48 ciclos de muestreos de 15 minutos durante el segundo período de 12 horas de cada comprobación, tomando un volumen de muestras de 0.04 m³ (42.45 l) en cada ciclo. Estos datos se registraron electrónicamente y se importaron a una hoja de trabajo para su análisis. Únicamente se usaron para el análisis los últimos veintiún ciclos de recuento de partículas de 15 minutos (ciclos de 20 a 40), o las últimas 5.25 horas antes de que los investigadores volvieran a entrar en las casas. El objetivo era analizar los datos más cercanos al estado estable y aislar la carga de partículas atribuible a la operación de diferentes sistemas de ventilación ante la interacción de cualquier ocupante (investigador). La interacción del ocupante puede tener mucha importancia, especialmente en lo que respecta a partículas de mayor tamaño.

Análisis del contador de partículas

Conclusiones sacadas en claro

  • En comparación con los sistemas de extracción de aire, los sistemas de CFIS y ERV mostraron una mejor distribución del aire de ventilación y concentraciones más bajas de partículas, formaldehído y otros COV (compuestos orgánicos volátiles).
  • Los porcentajes de mejora del sistema se calcularon en base a cuatro categorías de factores del sistema: equilibrio, distribución, fuente de aire exterior y filtración de la recirculación.
  • Los factores del sistema recomendados pueden aplicarse para reducir los índices de flujo de aire del ventilador de la ventilación con relación a la norma ASHRAE 62.2-2010 para ahorrar energía y reducir el riesgo en el control de la humedad en climas húmedos.
  • Se prevé que el ahorro de energía en la climatización alcance entre el 8 y el 10 por ciento, es decir, entre $50 y $75 al año.