Cómo los estándares de calidad del aire pueden mejorar la eficiencia de los edificios

La calidad del aire interior es fundamental para la salud de los ocupantes y también contribuye a la productividad en los entornos empresariales. Muchas condiciones de salud graves se han relacionado con la exposición prolongada a contaminantes del aire, y también hay sustancias que causan irritación inmediata del sistema respiratorio.

Existe la idea errónea de que la calidad del aire interior está reñida con la eficiencia energética. Aunque la ventilación mecánica requiere electricidad, hay formas de mejorar la calidad del aire sin una potencia excesiva del ventilador. Idealmente, un edificio debe recibir suficiente aire exterior para mantener bajas las concentraciones de contaminantes del aire, pero sin desperdiciar energía.


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ASHRAE ofrece dos procedimientos de diseño para ventilación mecánica. El Procedimiento de tasa de ventilación (VRP) utiliza valores de flujo de aire prescriptivos que se basan en la investigación, mientras que el Procedimiento de calidad del aire interior (IAQP) se basa en controlar directamente los contaminantes del aire. Desafortunadamente, muchos códigos de construcción solo aceptan el VRP, ya que no existe una referencia estandarizada para los niveles de contaminación del aire bajo el IAQP.

  • Con el VRP, los contaminantes atmosféricos típicos que se encuentran en cada tipo de edificio se incluyen en las tasas de ventilación prescriptivas.
  • Por otro lado, el IAQP requiere una evaluación de contaminantes del aire durante la etapa de diseño, y el sistema de ventilación se dimensiona en consecuencia.

Si un sistema de ventilación está diseñado directamente para el control de la contaminación del aire, sin valores de flujo de aire prescriptivos, hay dos requisitos muy importantes. Todos los contaminantes relevantes deben identificarse claramente y el sistema de ventilación debe mantener sus concentraciones por debajo de los valores umbral de referencias confiables, como la Organización Mundial de la Salud.

Cómo los umbrales de contaminación del aire pueden mejorar el diseño de ventilación

Las tasas de flujo de aire prescriptivas son fáciles de entender y su procedimiento de cálculo es sencillo. Los ingenieros de HVAC solo deben conocer el área del piso y el número de ocupantes, y luego multiplicar las tasas de aire exterior correspondientes en cfm / pie cuadrado y cfm / persona. Sin embargo, una tasa de ventilación por debajo del valor prescriptivo puede ser adecuada cuando los niveles de contaminación del aire son muy bajos.

Un sistema de ventilación que responde a las concentraciones de contaminantes puede ser más eficiente que uno que responde a la ocupación. Aunque existe una correlación entre el número de personas y la contaminación del aire, existen excepciones:

  • Los productos de limpieza liberan grandes cantidades de compuestos orgánicos volátiles, lo que significa que la contaminación del aire puede ser alta cuando solo unas pocas personas limpian los espacios interiores.
  • Algunos edificios, como los centros de convenciones, se utilizan para diferentes actividades y esto puede cambiar las necesidades de ventilación. Por ejemplo, 2000 personas sentadas en una gran conferencia requieren menos ventilación que 2000 personas en un evento de fitness o baile.

Las tasas de ventilación prescriptivas proporcionan un procedimiento probado y establecido. Sin embargo, un diseño de ventilación basado en los niveles de contaminantes tiene una característica adicional: responder a los cambios en la contaminación del aire incluso cuando la ocupación no cambia. Una norma de contaminación del aire con umbrales para todas las sustancias relevantes simplificaría el proceso de diseño de ventilación con el procedimiento de calidad del aire interior. En gran parte, los códigos de construcción limitan este enfoque porque no existe un estándar de referencia.

Cómo la ventilación reducida logra ahorros en HVAC

Cómo los estándares de calidad del aire pueden mejorar la eficiencia de los edificios

Los sistemas de ventilación tienen un consumo de energía mucho menor que los equipos de calefacción y aire acondicionado. Sin embargo, dado que el sistema de ventilación determina la volumen de aire exterior que debe calentarse o enfriarse, tiene un impacto en la carga total de HVAC. Por ejemplo, si el flujo de aire exterior se reduce en un 50% en un día frío de invierno, la entrada de calefacción necesaria para el aire exterior también se reduce a la mitad. Lo mismo se aplica al aire acondicionado durante el verano, donde un flujo de aire reducido equivale a menos refrigeración.

Los sistemas de ventilación controlados por demanda responden a la ocupación, que a menudo se monitorea con sensores de dióxido de carbono. Un control de ventilación que responda a otros contaminantes del aire podría seguir el mismo enfoque, y la única diferencia es que se consideran más variables. Por ejemplo, los compuestos orgánicos volátiles y el material particulado también se pueden monitorear para el control de la ventilación.

Para maximizar la eficiencia de un sistema de ventilación inteligente, se puede equipar con variadores de frecuencia y motores de eficiencia NEMA Premium. Esta combinación minimiza el consumo de electricidad por cada cfm o aire entregado. En el caso de aplicaciones de potencia fraccionada, los motores de CC sin escobillas ofrecen alta eficiencia con control de velocidad incorporado. Estos también se conocen como motores conmutados electrónicamente.

Recomendaciones de diseño final

Un sistema de ventilación de gran tamaño puede parecer una solución rápida para mejorar la calidad del aire interior, pero este enfoque es costoso e ineficiente. Un sistema de ventilación más grande tiene un costo inicial más alto y más caballos de fuerza requieren más electricidad. Un sistema de ventilación de óptima capacidad con controles de velocidad proporciona una solución mucho mejor, evitando gastos innecesarios.

Diseñar un sistema de ventilación para el control de la contaminación del aire es un concepto prometedor, pero tenga en cuenta que muchos códigos de construcción aún especifican tasas de flujo de aire mínimas de acuerdo con las tablas. Sin embargo, el monitoreo de la contaminación del aire es útil incluso con esta limitación: el sistema de ventilación puede responder a las variaciones en los niveles de contaminación del aire incluso cuando la ocupación no ha cambiado. La eficiencia de la ventilación podría mejorarse integrando un estándar de contaminación del aire en los códigos de construcción. No sería necesario proporcionar un flujo de aire exterior mínimo, siempre que los niveles de contaminantes se mantengan bajo control.