Mejora de la eficiencia de la ventilación en los edificios de la ciudad de Nueva York

Los sistemas de ventilación consumen el 13% de la energía utilizada en los edificios de oficinas de la ciudad de Nueva York, lo que significa que las mejoras de eficiencia energética que se dirigen a estos sistemas pueden tener un efecto notable en la factura de la luz. La huella energética de la ventilación es mucho menor en los edificios residenciales y representa solo el 1% del uso de energía, dado que los códigos de construcción de la ciudad de Nueva York solo hacen que la ventilación mecánica sea obligatoria en baños y cocinas.

El alto consumo de energía de los sistemas de ventilación en los edificios de oficinas no debería sorprender, dado que las oficinas modernas normalmente no están diseñadas para la ventilación natural. En Nueva York, alrededor del 50% de los espacios de oficinas utilizan unidades de tratamiento de aire (AHU), pero hay amplias oportunidades de mejora:

  • Solo el 29% de los espacios de oficina en Nueva York combinan una AHU con un economizador, que apaga el aire acondicionado y suministra aire exterior directamente cuando las condiciones climáticas son favorables.
  • La ventilación de recuperación de energía y recuperación de calor (ERV y HRV) son aún más raras, y se encuentran solo en el 2% de los espacios comerciales de la ciudad de Nueva York. Los sistemas ERV intercambian calor y humedad entre el suministro y el aire de escape, mientras que los sistemas HRV solo intercambian calor.

¿Cuáles son los beneficios de las mejoras de ventilación en Nueva York?

El Urban Green Council llevó a cabo un estudio con datos de alrededor de 15.000 de los edificios más grandes de Nueva York, que abarcan alrededor del 42% de la superficie de la ciudad. Ellos determinaron que Las mejoras de ventilación tienen el potencial de ahorrar alrededor de 2 billones de BTU de energía por año.. En el caso específico de los edificios de oficinas, las actualizaciones de ventilación pueden ahorrar alrededor de 2700 BTU / pie2 por año. De todas las medidas de conservación de energía, solo la generación in situ tiene un mayor potencial en edificios de oficinas, equivalente a 4,100 BTU / pie2 por año.

El período de amortización de las actualizaciones de ventilación en los edificios de oficinas de la ciudad de Nueva York es de alrededor de 2 años, lo que los convierte en proyectos atractivos desde el punto de vista financiero. Esto equivale a un retorno de la inversión (ROI) anual del 50%.

Aunque el calentamiento del espacio y el agua consumen mucha más energía que la ventilación en los edificios de oficinas, las actualizaciones de esos sistemas tienen un período de amortización más prolongado que las actualizaciones de ventilación. Esto sucede porque la ventilación consume electricidad, que es cara en Nueva York; Por otro lado, la calefacción se basa principalmente en vapor de distrito, gas natural y fuel oil, que tienen un costo menor que la electricidad. En otras palabras, el rendimiento de cada dólar gastado en mejoras de eficiencia es mayor para la ventilación.

Además de ahorrar energía en los edificios de oficinas, la mejora de la ventilación es beneficiosa para la productividad. Esto ha sido verificado por la Universidad de Harvard, la Universidad Médica SUNY Upstate y el Centro de Excelencia de Syracuse luego de realizar una investigación científica sobre el tema. Determinaron que un aumento del 8% en la función cognitiva, logrado con niveles reducidos de dióxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles, puede traducirse en un beneficio económico anual que oscila entre $ 6.500 y $ 10.000 por empleado. Este análisis solo consideró las ganancias de productividad, por lo que el beneficio económico es aún mayor cuando se consideran las mejoras en la salud: la ventilación efectiva minimiza la transmisión de enfermedades infecciosas al tiempo que reduce el número de días de enfermedad por empleado. Incluso en entornos urbanos, el aire interior está generalmente de dos a cinco veces más contaminado que el aire exterior, excepto durante eventos de alta contaminación, como las horas pico de tráfico.

La ventilación mejorada también conduce a espacios de oficina más cómodos. Durante una actualización de ventilación, se pueden analizar y corregir problemas como el ruido y las corrientes de aire. El ruido es perjudicial para la concentración y las corrientes de aire pueden afectar tanto a la concentración como a la salud.

Mejoras de ventilación prometedoras

Los sistemas de ventilación que operan intermitentemente pueden reducir su consumo de energía significativamente si se complementa con un unidad de frecuencia variable (VFD). En términos simples, un ventilador que funciona a velocidad parcial a tiempo completo consume mucha menos energía que uno que funciona intermitentemente a plena capacidad, incluso si ambos están suministrando el mismo flujo de aire promedio. Suponga que se utilizará un ventilador de 5,000 cfm para una aplicación que requiera 4,000 cfm:

  • Si el ventilador funciona intermitentemente el 80% del tiempo para entregar un flujo de aire promedio de 4.000 cfm, consumirá el 80% de la energía necesaria para el funcionamiento a tiempo completo.
  • Sin embargo, la velocidad del ventilador y el consumo de energía tienen una relación cúbica. Si la velocidad del ventilador se reduce al 80% mientras la unidad permanece encendida, la potencia del ventilador se reducirá a solo el 51,2%.

Es importante tener en cuenta que la relación cúbica entre la velocidad y la potencia del ventilador solo se aplica a los ventiladores de descarga abierta, y los ahorros se reducen cuando las unidades de tratamiento de aire deben soplar aire en un conducto presurizado. Sin embargo, la operación a velocidad reducida siempre tendrá un costo de funcionamiento más bajo que la operación intermitente para una capacidad de ventilador dada y un flujo de aire promedio.

Los variadores de frecuencia también se pueden combinar con el monitoreo de ocupación para ajustar la salida del ventilador según la cantidad de personas presentes en un área de oficina. Este concepto se llama ventilación controlada por demanda y es una de las estrategias de control de ventilación más eficientes.

Economizadores son otra actualización prometedora para los sistemas de ventilación. Básicamente, controlan el aire exterior y apagan los sistemas de refrigeración del espacio cuando se puede alcanzar la temperatura requerida solo con aire exterior. Es importante tener en cuenta que los economizadores no reducen directamente el consumo de energía de los ventiladores, pero ayudan a ahorrar en la refrigeración del espacio, un gasto energético de la misma magnitud que la ventilación en los edificios de oficinas.

Sistemas de recuperación de energía También se puede agregar a los sistemas de ventilación para mejorar la eficiencia general de HVAC. Básicamente, estos sistemas intercambian energía entre los flujos de aire de suministro y escape para minimizar los gastos de calefacción, refrigeración, humidificación y deshumidificación. A ventilación de recuperación de calor (HRV) El sistema solo intercambia calor, mientras que un ventilación de recuperación de energía (ERV) El sistema intercambia calor y humedad.

  • En la temporada de frío, el aire exterior suele ser cálido y húmedo. Parte de su temperatura y humedad se transfieren al flujo de aire de escape para reducir la carga en el equipo de aire acondicionado.
  • El proceso inverso se lleva a cabo en la temporada de calefacción, cuando el aire exterior es normalmente frío y seco. En este caso, tanto el calor como la humedad se recuperan del aire de escape.

Ventilación pasiva puede lograr ahorros de energía significativos en nuevas construcciones, si toda la arquitectura del edificio está diseñada para aprovechar la convección natural. Dado que muchos métodos de ventilación pasiva requieren una arquitectura de edificio específica, el concepto solo tiene aplicaciones limitadas en los edificios existentes. La arquitectura del edificio también se puede optimizar para la iluminación natural, que es un gran complemento para la ventilación pasiva; tanto la iluminación como la calefacción consumen grandes cantidades de electricidad en los edificios de oficinas, respectivamente el 18% y el 13% del uso total de energía.

Conclusión

En términos de desempeño financiero, las actualizaciones del sistema de ventilación se encuentran entre las mejoras de edificios más prometedoras disponibles. Estas mejoras pueden reducir el consumo de energía no solo del sistema en sí, sino también de los equipos de calefacción y refrigeración asociados. Además, la ventilación mejorada puede hacer que los ambientes interiores sean más saludables, más cómodos y más productivos. Algunas de las actualizaciones más efectivas son los variadores de frecuencia para motores de ventiladores, ventilación controlada por demanda, economizadores y sistemas de recuperación de energía.