Una de las principales funciones de un sistema de ventilación es reponer el aire interior, evitando la acumulación de compuestos nocivos. En muchos casos, el caudal de aire requerido se establece en función de dos factores: superficie útil del espacio considerado y número de ocupantes. Para los edificios de la ciudad de Nueva York, las tasas de ventilación las establece el Código Mecánico de Nueva York en la Tabla 403.3.
Por ejemplo, los requisitos de flujo de aire para una oficina son 5 CFM por persona y 0,06 CFM por pie cuadrado. Si un terreno de 1000 pies cuadrados. oficina es utilizada por 10 personas, se requeriría la siguiente tasa de ventilación:
- Flujo de aire basado en área = 0,06 CFM/sq.ff. x 1.000 pies cuadrados. = 60 pies cúbicos por minuto
- Flujo de aire basado en ocupación = 5 CFM/persona x 10 personas = 50 CFM
- Flujo de aire total = 60 CFM + 50 CFM = 110 CFM
Puede dimensionar un sistema de ventilación según los pies cuadrados y la ocupación y operar a pleno CFM en todo momento, pero este no es el enfoque más eficiente. En el ejemplo de oficina anterior, si 8 de los 10 ocupantes están ausentes de una reunión, 110 CFM resultará en una ventilación excesiva, un desperdicio de energía del ventilador.
Ahorro de energía con flujo de aire reducido
Operar un sistema de ventilación a máxima potencia todo el tiempo puede no representar un gasto significativo en un área pequeña. Sin embargo, el desperdicio de energía es considerable en los edificios grandes: si un rascacielos utiliza su sistema de ventilación a plena capacidad durante un mes completo, seguramente tendrá una factura energética elevada.
Un modo de operación más inteligente es ajustar el flujo de aire según la ocupación, un concepto llamado ventilación controlada por demanda (DCV) . Siempre que el sistema de ventilación mantenga un flujo de aire mínimo basado en pies cuadrados, el flujo de aire total se puede ajustar a medida que cambia la ocupación. Tenga en cuenta que solo podrá implementar DCV si tiene un sistema de ventilación de volumen de aire variable (VAV), ya que el ajuste del flujo de aire no es posible con un sistema de volumen de aire constante (CAV).
Diseñe su sistema de ventilación para lograr la máxima eficiencia.
Algunos edificios modernos cuentan con sistemas de ventilación que también responden a la contaminación del aire. Por ejemplo, algunas actividades de limpieza y mantenimiento liberan compuestos nocivos durante los períodos de baja ocupación. Para eliminar estas sustancias más rápidamente, el flujo de aire se puede aumentar al valor máximo de diseño, incluso cuando la ocupación es baja.
El control del flujo de aire se puede lograr reduciendo el tiempo de funcionamiento de un ventilador, disminuyendo el CFM promedio. Sin embargo, un enfoque más eficiente energéticamente es reducir la velocidad del ventilador en lugar del tiempo de funcionamiento mediante el uso de un variador de frecuencia (VFD).
- Por ejemplo, reducir el tiempo de funcionamiento de un ventilador en un 10 % genera un ahorro lineal, también del 10 %.
- Por otro lado, reducir la velocidad proporciona un ahorro de energía cúbica en relación a la velocidad . Un ventilador al 90% de velocidad consume sólo el 73% de la energía requerida a máxima velocidad (90% al cubo es 73%).
En este ejemplo simplificado, el control de velocidad proporciona un ahorro de energía del 27%, mientras que un ciclo de trabajo reducido proporciona solo un ahorro del 10%. Tenga en cuenta que los ahorros totales derivados de la reducción de velocidad solo se logran cuando el ventilador se descarga libremente en un espacio abierto y se reducen ligeramente cuando el ventilador debe superar la presión estática. Sin embargo, el control de velocidad es mucho más eficiente que el ciclo de trabajo reducido, incluso cuando se trata de presión estática.
Controlar los sistemas de ventilación en función de la ocupación.
Para la ventilación controlada por demanda, el sistema debe estar equipado con una forma de medir la ocupación. Hay muchas formas de hacer esto y la mejor opción cambia según la aplicación.
- Los sensores de dióxido de carbono ofrecen la mayor precisión, pero también tienen el precio más alto. El metabolismo humano produce dióxido de carbono y su concentración en el aire puede correlacionarse con el número de ocupantes de un espacio.
- Los dispositivos de conteo de personas en las entradas de los edificios son efectivos en aplicaciones donde la mayoría de los ocupantes se congregan en la misma área, como restaurantes y auditorios. Estos dispositivos son menos efectivos cuando un edificio está dividido en muchas áreas interiores con ocupación variable, ya que no hay forma de saber cómo están distribuidos los ocupantes.
- Los controles basados en horarios son eficaces en áreas con patrones de ocupación predecibles, como las aulas. No es necesario detectar la ocupación directamente: se sabe de antemano y el sistema de ventilación se programa en consecuencia.
Los sensores de dióxido de carbono deben usarse en aplicaciones donde los contadores de personas y los controles basados en programación no pueden proporcionar un ajuste confiable del flujo de aire. Por ejemplo, son adecuados para edificios divididos en muchas áreas con ocupación aleatoria.
Además de reducir el consumo de energía de los sistemas de ventilación, el control basado en la ocupación genera ahorros en calefacción y refrigeración. A medida que se reduce el flujo de aire a través de los equipos de calefacción y aire acondicionado, también se reduce la producción requerida.
Control de sistemas de ventilación en función de los niveles de contaminantes atmosféricos.
El control de la ventilación basado en la ocupación genera importantes ahorros de energía, pero hay ciertas aplicaciones en las que este modo de operación puede comprometer la calidad del aire interior. Tenga en cuenta que algunas actividades liberan grandes cantidades de contaminantes al aire, incluso cuando las realizan pocas personas . En estos casos, reducir el caudal de aire al mínimo es contraproducente, ya que el sistema de ventilación tarda más en eliminar las sustancias nocivas de las zonas interiores.
Se pueden implementar dispositivos de monitoreo del aire para rastrear contaminantes clave, como los compuestos orgánicos volátiles (COV). Si la concentración de una sustancia no deseada aumenta, el sistema de ventilación se puede aumentar incluso durante períodos de baja ocupación. Las siguientes son algunas situaciones en las que le gustaría aumentar la ventilación incluso si la habitación está vacía:
- Los productos de limpieza a menudo liberan COV , que irritan el sistema respiratorio humano y provocan condiciones de salud más peligrosas con una exposición prolongada. La ventilación se puede utilizar a plena capacidad durante la limpieza y posteriormente durante el tiempo que sea necesario para eliminar completamente estas sustancias.
- Las paredes recién pintadas y los muebles nuevos también liberan compuestos nocivos . Un sistema de ventilación que responde a los contaminantes puede tener que trabajar más en edificios nuevos o después de renovaciones, pero la calidad del aire interior mejora. Por ejemplo, los muebles de madera suelen estar impregnados de formaldehído, un COV nocivo.
Conclusión
Instalar un sistema de ventilación que funcione con un flujo de aire nominal en todo momento puede parecer la opción más sencilla al principio, pero a la larga genera un importante desperdicio de energía. Los sistemas de ventilación pueden volverse más inteligentes si están equipados con controles que respondan a la ocupación y la contaminación del aire, logrando eficiencia energética y al mismo tiempo proporcionando calidad del aire interior.
