Todos los edificios habitables necesitan ventilación, y cuando este sistema se implementa incorrectamente o funciona mal, la mala calidad del aire resultante puede tener consecuencias negativas como olores desagradables y problemas de salud.
La ventilación se puede clasificar en dos subcategorías, ventilación natural y ventilación mecánica. Como su nombre indica, la ventilación natural es aquella que se produce de forma espontánea gracias a los gradientes de temperatura del aire y la convección; mientras que la ventilación mecánica es la ventilación que depende de equipos que consumen energía, como ventiladores o unidades de tratamiento de aire.
Logre un diseño de ventilación que cumpla con los códigos y al mismo tiempo mejore la calidad del aire interior.
Para áreas residenciales, el Código Mecánico de la Ciudad de Nueva York requiere que el sistema de ventilación mecánica proporcione un flujo de aire equivalente al mayor de los siguientes:
- 0,35 cambios de aire por hora, calculados en base a la superficie total del suelo
- 15 cfm (pies cúbicos por minuto) por persona
Cualquier espacio que no tenga calefacción ni se mantenga por debajo de los 50 °F y que no esté sujeto a ocupación continua está exento de estos requisitos. También existen requisitos especiales para cocinas y baños:
- Cocinas: 100 cfm (intermitente) o 25 cfm (continuo)
- Baños: 50 cfm (intermitente) o 20 cfm (continuo)
Ventilación natural a través de ventanas practicables.
La principal ventaja de utilizar ventanas practicables para ventilación natural es que el coste energético es nulo, ya que no existen inyectores ni extractores que consuman energía. La desventaja de la ventilación natural es que es insuficiente por sí sola en muchas aplicaciones, donde el Código Mecánico de Nueva York lo señala y hace obligatoria la ventilación mecánica.
Independientemente de si la ventilación mecánica es obligatoria u opcional, el Capítulo 12 del Código de Construcción de Nueva York exige ventilación natural para todos los espacios habitables, y los medios de ventilación permitidos son ventanas y puertas acristaladas. En el caso específico de ocupaciones clasificadas en el Grupo Residencial R-3, también son válidos lucernarios y paneles traslúcidos como medios de ventilación natural. Se establecen los siguientes requisitos:
- El área total de ventanas o medios de ventilación similares debe ser al menos el 5% del área total del espacio habitable.
- Cada ventana o abertura individual tendrá un área acristalada de al menos 12 pies cuadrados, de los cuales el área que se puede abrir será de al menos 6 pies cuadrados. En baños y tocador, el área mínima de acristalamiento por ventana es de 3 pies cuadrados, con un área de apertura de 1,5 pies cuadrados.
- Las habitaciones adyacentes conectadas a través de una puerta se consideran espacios separados a efectos de ventilación: los requisitos deben determinarse individualmente para cada uno.
- Si hay un sistema de ventilación mecánica que proporcione al menos 40 cfm de aire fresco, el área requerida de ventanas se reducirá al 2,5 % del espacio total. El área de apertura requerida por ventana también se reduce a 5,5 pies cuadrados.
Es importante resaltar que, siempre que exista un entrepiso o una habitación dividida en dos niveles, a la hora de diseñar la ventilación se debe tener en cuenta la superficie total del suelo, y no sólo la superficie del nivel inferior.
Ventilación mecánica compartimentada mediante unidades PTAC o ERV
Cuando los códigos exigen sistemas de ventilación mecánica, existen dos enfoques principales: utilizar sistemas centralizados o compartimentarlos por unidad de vivienda. El segundo enfoque es viable tanto con aires acondicionados terminales integrados (PTAC) como con unidades de ventilación con recuperación de energía (ERV).
La principal ventaja de este enfoque es el aislamiento entre unidades de vivienda, lo que aumenta la calidad general del aire y permite el control individual e independiente de los sistemas de ventilación.
Unidades PTAC
Los aires acondicionados terminales empaquetados funcionan según el mismo principio que los aires acondicionados de ventana: se instalan directamente entre el espacio ventilado y el exterior, extrayendo el aire entrante y calentándolo o enfriándolo según las necesidades actuales de HVAC. La ventaja de los PTAC es que consolidan calefacción, refrigeración y ventilación en una sola unidad y no tienen conductos.
Unidades ERV
La ventilación con recuperación de energía es una alternativa muy eficiente energéticamente, que se basa en utilizar el aire de escape para preacondicionar el aire de entrada y reducir la carga total de refrigeración o calefacción. Su principio básico es el siguiente:
- En verano, el aire de salida se utiliza para preenfriar y deshumidificar el aire de entrada.
- Por el contrario, en invierno el aire de salida precalienta y humedece el aire de entrada.
Es importante tener en cuenta que las unidades ERV solo pueden funcionar con carga completa de HVAC en condiciones específicas de temperatura y humedad. En caso contrario, deben funcionar en conjunto con un aire acondicionado o calentador.
Inyección de aire exterior al pasillo y extracción por el escape del inodoro.
El Código Mecánico de Nueva York no permite que el aire de extracción de los baños se utilice para ventilar otras áreas, pero es válido aspirar aire de otras áreas del edificio. En el caso de los edificios de apartamentos, un sistema de inyección común puede suministrar aire a los pasillos, que luego ingresa a las viviendas individuales antes de ser finalmente expulsada por los ventiladores de los inodoros. Con este sistema de ventilación, hay algunas consideraciones importantes:
- Los extractores de baño soportan toda la carga de ventilación de cada apartamento y deben tener el tamaño correspondiente. El Código Mecánico de Nueva York permite un sistema de escape combinado para cocina y baño.
- Los inyectores que suministran aire exterior a cada pasillo deben proporcionar un flujo de aire que equilibre el escape combinado de todos los apartamentos individuales.
A la hora de instalar la extracción de aire, existen varios espacios libres que se deben tener en cuenta:
- A dos metros de ventanas del mismo apartamento.
- A más de un metro de ventanas de edificios adyacentes o pertenecientes a otro tipo de ocupación en el mismo edificio
- A tres metros de cualquier abertura de entrada de aire y a tres metros por encima de la acera pública.
Una consideración final es que se requieren rejillas, pantallas o contraventanas resistentes a la corrosión para todas las aberturas de entrada y salida. El tamaño de la abertura debe estar entre 1/4 y 1/2 pulgada.
La simplicidad es la principal ventaja de este sistema de ventilación. Cuando todas las puertas de un pasillo están cerradas, la presión positiva tiende a aumentar en el pasillo, mientras que la presión negativa aumenta dentro de las unidades residenciales. Sin embargo, el Código Mecánico no considera que esto sea un problema y la presión tiende a nivelarse a lo largo del día a medida que se abren y cierran las puertas de los apartamentos.
La principal limitación de este enfoque es que la compartimentación es deficiente, lo que tiene algunos efectos que pueden ser perjudiciales para el rendimiento general del sistema de ventilación. El impacto del efecto pila, en particular, puede ser significativo:
- Cuando la temperatura exterior es inferior a la del edificio, el aire tiende a filtrarse hacia el interior del edificio por los niveles inferiores y hacia el exterior por los niveles superiores.
- El efecto contrario se produce cuando la temperatura exterior es más cálida: el aire tiende a filtrarse hacia los pisos superiores y hacia los pisos inferiores.
El efecto general sobre los equipos de ventilación es un mayor consumo de energía y un rendimiento reducido:
- En suelos donde suele entrar aire exterior los extractores tienen que trabajar más
- Por otro lado, los niveles donde las fugas de aire se dirigen al exterior tienden a tener problemas de calidad del aire: el aire puede ingresar desde otros niveles, transportando olores o contaminantes.
Elevadores de ventilación mecánica individuales para cada apartamento.
La construcción de un elevador individual para cada apartamento ofrece un excelente control de la ventilación, ya que el escape de cada unidad está completamente aislado de los demás. También se evitan los problemas con el efecto chimenea: dado que cada unidad de vivienda tiene un sistema de ventilación dedicado, se puede maximizar la estanqueidad del aire entre diferentes áreas sin comprometer la calidad general del aire. Por lo tanto, este enfoque de ventilación mejora la eficiencia energética general de un edificio porque los sistemas aislados no tienen que funcionar contra los movimientos masivos de aire.
La eficiencia de este diseño de ventilación mejora aún más por el hecho de que cada sistema se puede controlar individualmente, algo que no es posible cuando un único sistema de inyección proporciona entrada de aire para todo un piso. El control de la humedad también mejora cuando la ventilación está compartimentada por unidad de vivienda.
Por supuesto, instalar un tubo de ventilación dedicado para cada apartamento implica un coste inicial más alto, ya que cada unidad tiene sistemas de inyección y extracción individuales, y puede que solo sea una opción viable en construcciones nuevas debido a los requisitos de espacio.
Recomendaciones generales de eficiencia energética
El rendimiento del sistema de ventilación se puede mejorar enormemente con el uso de variadores de frecuencia. Básicamente, un VFD ajusta la velocidad del ventilador según la carga de ventilación, en lugar de encenderlo y apagarlo. El control de velocidad es superior a la reducción del ciclo de trabajo porque sus ahorros son cuadráticos, mientras que la reducción del ciclo de trabajo proporciona sólo ahorros lineales.
- Un ventilador que funciona con un ciclo de trabajo del 75% consume aproximadamente el 75% de la energía en comparación con otro con las mismas características funcionando todo el tiempo.
- Por otro lado, un ventilador que funciona al 75% de velocidad consume sólo alrededor del 42% de la energía consumida por un ventilador que funciona a máxima velocidad.
- En este escenario, reducir el ciclo de trabajo al 75% ahorra un 25%, pero operar el ventilador a una velocidad del 75% ahorra un 58% de energía. Es decir, el control de velocidad genera un 33% de ahorro extra.
Junto con la calefacción y refrigeración de espacios, la ventilación desempeña un papel clave en el mantenimiento de las condiciones interiores ideales para la salud y el confort humanos. Existen varios diseños de sistemas potenciales, cada uno con ventajas y limitaciones y, en última instancia, la elección ideal está determinada por las condiciones del proyecto y el presupuesto disponible. Los sistemas de ventilación compartimentados tienden a tener una mayor eficiencia energética a un costo mayor; mientras que los sistemas centralizados tienden a sufrir el efecto de pila en edificios más altos, pero son rentables en edificios de menor altura donde los hábitos de uso son similares en unidades residenciales separadas.
Nota del editor: esta publicación se publicó originalmente en noviembre de 2016 y ha sido reelaborada y actualizada para mayor precisión y exhaustividad.
