-1- Contenido 1 Introducción 5 2 Principios . 6 2.1 Propósito . . 6 2.2 Método general 7 2.3 Estrategia de control. 10 2.4 Tecnología de medida 12 2.5 Sondas para la ventilación controlada en función de la demanda. 16 2.5.1 Resumen. 16 2.5.2 CO2. 16 2.5.3 Mezcla de gases (VOC). 18 2.6 Reglas sencillas para elegir una sonda. 20 2.7. Correcta ubicación de las sondas 21 2.8 Equipos controlados. 22 3 Rentabilidad económica y otros beneficios . 23 3.1 Ventajas no materiales . 23 3.2 Ventajas materiales del cliente 24 4 Aplicaciones.. 27 4.1 Configuraciones principales de la instalación. 27 4.2 Mejoras 28 4.2.1 Economizador tx2. 28 4.2.2. Sistema de revitalización del aire (AVS). 29 5 Ejemplos de aplicación . 30 5.1 Ejemplo general de ventilación controlada en función de la demanda 31 5.2 DESIGO RXC. 35 5.2.1 Sistema de impulsión-extracción de aire de conducto único y batería de recalentamiento o reenfriamiento . 37 5.3 DESIGO PX. 38 5.3.1 Sistema de ventilación para aire de impulsión o extracción con compuerta y ventilador a una velocidad . 38 5.3.2 Sistema parcial de climatización con compuertas de mezcla, recuperación de energía, batería de calor, batería de frío y ventiladores de varias velocidades 39 5.3.3 Sistema de climatización con compuertas de mezcla, recuperación de energía, batería de calor, batería de frío, humidificador de aire y ventiladores de varias velocidades. 40 5.4 SED2 (control de ventiladores de velocidad variable basado en la demanda)... 41 5.4.1 Unidad de tratamiento de aire con batería de calor, batería de frío, filtro y ventiladores de impulsión y extracción de aire controlados con variadores de velocidad. 41 43 5.5 SyncoTM 100.. 5.5.1 Sistema de ventilación con baterías de calor y frío para aire. 43 5.5.2 Sistema de ventilación con baterías de calor y frío para aire. 44 5.6 SyncoTM 200. 45 5.6.1 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla . 45 5.6.2 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla . 46 5.7 SyncoTM 700. 47 5.7.1 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla y batería de calor . 47 5.7.2 Sistema de ventilación con intercambiador de calor de placas y batería de calor. 48 5.7.3 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla y batería de calor 49 5.7.4 Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla y baterías de calor y frío .. 50 5.7.5 Sistema de climatización parcial con intercambiador de calor de placas, y baterías de calor y frío . 51 5.7.6 Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla, batería de calor y humidificador . 52 5.7.7 Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla, batería de calor y humidificador . 53 5.7.8 Sistema parcial de climatización con compuertas de mezcla, batería de precalentamiento, humidificador y baterías de refrigeración y recalentamiento . 54 -2- 5.7.9 Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla, batería de frío, batería de calor y humidificador de aire.. 5.7.10 Sistema de climatización con compuertas de mezcla, batería de precalentamiento, batería de frío, humidificador, deshumidificador y batería de recalentamiento 6 Especificaciones de la ventilación controlada en función de la demanda.. 7 Artículos técnicos . 8 Normas y estándares . 9 Glosario . -3- 55 56 57 59 61 67 1 Introducción Para lograr un alto nivel de eficiencia global en un edificio, no basta con usar los mejores componentes disponibles. También deben coordinarse los componentes, y no sólo en términos de tecnología, sino también en la forma en que operan. No obstante, incluso con subsistemas perfectamente coordinados, el consumo de energía será demasiado alto si los subsistemas no basan su funcionamiento en la demanda actual (por ejemplo, si el acumulador de agua helada o enfriada se carga innecesariamente, o si la instalación de climatización sigue funcionando cuando el edificio está vacío). Los sistemas tienden a caer en la anarquía. Los usuarios se vuelven descuidados; los puntos de consigna, las curvas de características, las horas de conmutación, etc., se modifican. Pero el propio uso también cambia continuamente. En un sistema de control de ventilación en función de la demanda, la demanda de renovación de aire se mide continuamente con sondas de calidad de aire interior o sondas IAQ (sondas de CO2 o de mezcla de gases (VOC); mientras, un controlador ajusta continuamente la cantidad de aire exterior que se envía a la estancia para que coincida con la demanda actual (medida). El objetivo de este folleto es mostrar: • • • • Fig. 1 Las ventajas que la ventilación controlada en función de la demanda ofrece al cliente. Qué significa “ventilación contralada en función de la demanda” Cómo se implementan estos sistemas en la práctica, tanto en instalaciones nuevas como en las ya existentes. Los puntos a tener en cuenta en cada etapa, desde la ingeniería hasta la puesta en marcha y el funcionamiento Criterios para el alto rendimiento global de edificios -4- 2 Principios Aparte de su evidente papel en el mantenimiento del confort térmico en interiores, la función principal de un sistema de tratamiento de aire es garantizar una buena calidad de aire interior (IAQ) con un coste energético mínimo. Una forma cada vez más habitual de lograr este objetivo en el mercado actual es la ventilación controlada en función de la demanda. Es una forma de operar un sistema de tratamiento de aire con un efecto óptimo independientemente de la carga, pero especialmente con cargas pequeñas, por medio de sondas y estrategias de control especiales para mantener una buena calidad de aire interior (IAQ), pero ajustando el índice de ventilación a una demanda de renovación de aire calculada. Conviene mencionar que esta técnica es significativamente mejor que el funcionamiento controlado mediante un conmutador horario. Hoy día existen sondas que obtienen de forma fiable la demanda de renovación de aire en condiciones de poca carga, y la disponibilidad de sondas adecuadas es un requisito imprescindible para la ventilación controlada en función de la demanda y para una buena calidad de aire interior. Dos rasgos esenciales de la ventilación controlada en función de la demanda son la incorporación de bandas de tolerancia térmica (tal como se especifica en la norma DIN EN 13779, por ejemplo) y el uso de estrategias de control especiales para reducir el índice de impulsión de aire o, incluso, para apagar la instalación temporalmente. Los beneficios de la ventilación controlada en función de la demanda son una reducción de los costes del funcionamiento y un mantenimiento automático del confort interior independientemente de las condiciones de funcionamiento. Las características esenciales del control de ventilación en función de la demanda se describen en la norma VDMA 24 773, “Demand-controlled ventilation – Definitions, requirements and control strategies” (Ventilación controlada en función de la demanda: Definiciones, requisitos y estrategias de control), escrito por especialistas de Belimo, Honeywell, Johnson Controls, LTG, Messner Technik, Sauter y Siemens [1, 2]. 2.1 Propósito En lugares públicos con un número grande pero variable de visitantes (Fig. 2), los sistemas de ventilación y climatización manuales o controlados mediante conmutador horario sólo explotan parcialmente el potencial de ahorro asociado con el uso racional de la energía (calefacción, refrigeración y electricidad). Esto se debe a que la demanda de renovación de aire no es constante durante el día, ni de un día al siguiente. En realidad, depende del número siempre cambiante de ocupantes y de su actividad (Fig. 4). Controlando la ventilación en función de la demanda, la cantidad de aire introducida en la habitación se ajusta de forma continuada a la demanda actual, lo que produce una reducción de costes sin afectar al bienestar IAQ. Fig. 2 Ejemplos de aplicación de la ventilación controlada en función de la demanda -5- ¿Qué sistemas son adecuados? Se puede incluso modernizar un sistema de ventilación o sistema de climatización total o parcial ya existente para que ofrezca ventilación en función de la demanda. Los criterios principales para lograr rentabilidad económica son los siguientes: • Ocupación variable según el día • Sistemas con un caudal de aire superior a los 2.000 m3/hora. • Sistemas de control de temperatura con banda de energía cero o “zona muerta” (p. ej. calefacción cuando la temperatura ambiente desciende por debajo de 21 °C, y refrigeración cuando pasa de 25 °C. 2.2 Método general El volumen de aire exterior mínimo para un sistema de tratamiento de aire generalmente se diseña para proporcionar un caudal de aire exterior específico por persona y hora. Normalmente, este se basa en un espacio totalmente ocupado (condiciones de carga nominal, Fig. 3). La normativa DIN, entre otras, exige que el caudal de aire exterior se diseñe en función de la máxima ocupación Para usar la energía racionalmente, el caudal de aire exterior debe reducirse cuando el espacio sólo está ocupado parcialmente. → Control de ventilación en función de la demanda con sondas CO2 o VOC. Fig. 3 Reducción del caudal de aire exterior en un espacio parcialmente ocupado. Sin embargo, la experiencia demuestra que es la excepción, y no la regla, que un espacio tenga la ocupación asumida en la fase de ingeniería. En muchos espacios, el nivel de ocupación varía sustancialmente tanto a lo largo del día como de un día al siguiente. Durante los periodos de poca ocupación, el sistema de ventilación mecánica podría funcionar temporalmente en una etapa de ventilador menor, o a velocidad de ventilador reducida (o incluso apagarse), sin que la calidad del aire interior sufra un deterioro perceptible (Fig. 4). Operar el sistema de esta forma (en base a la demanda) puede ahorrar una cantidad significativa de energía, generalmente utilizada para distribuir y acondicionar el aire interior. Llegado el caso, sin embargo, debe tenerse en cuenta que usar racionalmente la energía no significa ahorrar energía a cualquier precio. Existe una relación directa entre la calidad de aire interior y la comodidad general de los ocupantes de un espacio. Y los costes energéticos suelen ser bajos en comparación con los sueldos o el coste de un trabajo no terminado. El objetivo de la ventilación en función de la demanda es mantener una buena calidad de aire interior durante las horas de ocupación normal. No obstante, en un espacio parcialmente ocupado se puede reducir la ventilación tanto como sea posible (Fig. 4). -6- Fig. 4 Resultados de las medidas en la cantina de la Universidad de Zurich • • El número de personas que acude a un restaurante varía mucho durante el día En determinados momentos, la ventilación mecánica puede reducirse significativamente sin sacrificar de forma perceptible la calidad de aire interior, garantizando que el sistema opere en la etapa 2 de ventilador sólo durante los picos de ocupación. El caudal de aire enviado durante el resto de periodos por la etapa 1 del ventilador es demasiado alto. La solución es la ventilación en función de la demanda. Principios de la ventilación controlada en función de la demanda La ventilación controlada en función de la demanda se crea añadiendo un lazo de control IAQ a un sistema de control de confort térmico existente (Fig. 5). Una sonda IAQ evalúa continuamente la necesidad de renovación de aire y la convierte en una señal de demanda de aire exterior. La sonda IAQ evalúa la calidad del aire interior tal como lo percibiría una persona al entrar por primera vez en el espacio. Las sondas actuales son sondas CO2 y/o sondas VOC (siglas en inglés de Compuestos Orgánicos Volátiles). Puede consultar las definiciones, especificaciones y los datos de prueba en la norma VDMA 24 772: “Sensors for the measurement of indor air quality” (Sondas de medida de calidad de aire interior). No obstante, un sistema de control de ventilación en función de la demanda no se consigue simplemente añadiendo un lazo de control IAQ. Otro rasgo muy significativo es que el control mediante programa horario se sustituye por un número de conmutadores de demanda. Durante las horas potenciales de ocupación definidas por el programa horario, el sistema de tratamiento de aire sólo se enciende en caso de que se mida una demanda (de calefacción o refrigeración, ventilación, humidificación o deshumidificación, etc., consulte la Fig. 7). Fig. 5 Principio de la ventilación controlada en función de la demanda -7- • • • El sistema de control de confort térmico existente se suplementa con un lazo de control IAQ (Fig. 5). Este tiene un efecto predefinido sobre el caudal de aire exterior (etapas o velocidades del ventilador, compuertas modulantes o todo/nada, sistemas de purificación de aire ajustables, ventanas, rejillas de ventilación, etc.). Una sonda IAQ evalúa continuamente la necesidad de renovación de aire y la convierte en una señal de demanda de aire exterior. Las sondas disponibles son sondas CO2 y VOC. El sistema se activa con conmutadores de demanda en lugar de con conmutadores horarios (Fig. 6). Dado que para la ventilación controlada en función de la demanda no es necesario instalar más equipos controlados, los sistemas existentes pueden modernizarse con facilidad. Fig. 6 Activar el sistema en base a las señales de demanda durante los periodos de espera. • • Cuando el sistema de tratamiento de aire se activa mediante un conmutador horario, la instalación no comienza a funcionar de forma inmediata. En su lugar, cambia a modo espera y no comenzará a operar realmente hasta que se registre una demanda (Fig. 7). La protección antihielo y la monitorización de los límites mínimo y/o máximo de la temperatura o humedad ambiente operan de forma constante. Fig. 7 Conmutadores de demanda para confort térmico e IAQ -8- Por razones de higiene ambiental y salud, en edificios nuevos o recién amueblados también puede ser recomendable hacer funcionar el sistema fuera de las horas normales de ocupación para acelerar la eliminación de emisiones no deseadas, procedentes de los tejidos o muebles nuevos. 2.3 Estrategia de control Al implementar la ventilación controlada en función de la demanda existen tres categorías a tener en cuenta. Se basan en: Tipo de control del ventilador • Todo/nada • Control por etapas (p. ej. 0/1/2) • Control de velocidad variable Método de recuperación de calor • Intercambiador de calor • Compuertas de mezcla para aire recirculado • Rueda térmica A continuación (Fig. 8) se ilustra el principio para el control de un sistema de climatización parcial, controlado en función de la demanda, para calefacción/refrigeración y recuperación de calor con placa intercambiadora de calor. La calidad de aire interior se controla ajustando la velocidad del ventilador (control todo/nada, multietapa o de velocidad variable). El control de la IAQ funciona de forma similar en sistemas en los que se utiliza una rueda térmica para la recuperación de calor. Fig. 8 Implementación de la ventilación controlada en función de la demanda basada en el ejemplo de un sistema de climatización parcial con calefacción/refrigeración y recuperación de calor con placa intercambiadora de calor. -9- A continuación (Fig. 9) se ilustra el principio para el control de un sistema de climatización parcial controlado en función de la demanda para calefacción/refrigeración y recuperación de calor con compuertas de mezcla. Inicialmente, la calidad del aire interior se controla reduciendo la proporción de aire recirculado hasta alcanzar el 0%. La velocidad del ventilador no deberá subir al máximo hasta que la cantidad de aire exterior introducido en respuesta a una demanda de renovación de aire continua alcance el 100%. Fig. 9 Implementación de la ventilación controlada en función de la demanda, ejemplo basado en un sistema de climatización parcial con calefacción/refrigeración y recuperación de calor con placa intercambiadora de calor. -10- • Al contrario que en el sistema con recuperación de calor a través de placas, el lazo de control IAQ en este caso actúa no sólo sobre el ventilador, sino también sobre las compuertas de mezcla. • Dado que distribuir el aire consume una cantidad de energía significativa, se recomienda la siguiente estrategia de control: – Siempre que sea posible, el ventilador deberá operar a caudal mínimo. La proporción de aire exterior se determina tanto mediante la temperatura como mediante el sistema de control IAQ. – Si el aire exterior proporciona calefacción o refrigeración gratuitas, parece lógico operar el sistema en un 100% de aire exterior. – Si el aire exterior necesita ser calentado o enfriado, deberá diseñarse una estrategia de control que satisfaga las necesidades del cliente. Se recomienda una técnica en la que la proporción de aire exterior venga determinada por la temperatura o por la demanda IAQ, la que sea mayor. – Ante una calidad de aire interior deteriorada, el primer paso sería reducir la proporción de aire recirculado a cero. La velocidad de los ventiladores no subiría hasta que el sistema operara a un 100% de aire exterior. Si la demanda de renovación de aire persiste, el ventilador puede aumentar la velocidad al máximo tanto tiempo como sea necesario. • El resto de principios para la ventilación controlada en función de la demanda (Fig. 8) se aplica por igual a este ejemplo. • Ubicación de la sonda: Consulte la sección 2.7. 2.4 Tecnología de medida Se han realizado serios esfuerzos, especialmente desde la crisis energética de 1973, para reducir la permeabilidad al aire del conjunto estructural de los edificios, y lograr así reducir las pérdidas de calor provocadas por la ventilación. No obstante, mejorar la impermeabilidad del conjunto estructural del edificio lleva a una acumulación de sustancias nocivas en el aire interior. Dado que la mayoría de la gente pasa hasta un 90% de su tiempo en interiores, la calidad del aire interior es una cuestión de primordial importancia. Al hablar de IAQ es importante diferenciar los siguientes conceptos: • Monitorización de concentraciones máximas admisibles (valores CMA) y límites de exposición ocupacionales (OEL) • IAQ percibida • Elusión de riesgos de infección • Protección contra explosiones • Monitorización de radón Hace mucho tiempo que se sabe que las impurezas del aire pueden ser dañinas para los humanos. El objetivo principal debe ser, por tanto, limitar la emisión de contaminantes reconocidamente dañinos para evitar su acumulación en el aire interior. Pero la experiencia demuestra que siempre quedan trazas, las cuales deben eliminarse ventilando. La contaminación producida por sustancias dañinas en lugares de trabajo está legislada (valores CMA y OEL en el puesto de trabajo), y no se trata aquí. Se aplica lo mismo a los riesgos de infección, la protección contra explosiones y la monitorización del radón. -11- Según la percepción humana, las condiciones ambientales interiores se determinan fundamentalmente en términos de temperatura del aire del ambiente y las superficies circundantes y por el movimiento, la humedad y la calidad del aire. Desde el punto de vista de la higiene del aire, la ventilación de un espacio debe ser tal que satisfaga los siguientes requisitos: La acumulación de sustancias nocivas no debe poner en peligro la salud, la calidad del aire debe ser confortable, y el nivel de humedad no debe ser tan alto como para dañar los materiales. Sin embargo, ventilar en exceso implica malgastar energía. En los edificios residenciales, y en muchos edificios de oficinas, las estancias se ventilan abriendo las ventanas. Pero, por razones evidentes, por muy adecuado que sea este método de ventilación, no siempre es posible. Durante décadas se ha equipado a los sistemas de tratamiento de aire y a los ambientes con sondas de medida IAQ con el objetivo de mejorar la calidad del aire interior mientras se hacía un uso óptimo de la energía. Las sondas que se han hecho un hueco en el mercado son las sondas CO2 y las sondas VOC, que miden la presencia de sustancias orgánicas en el aire interior. ¿Qué entendemos por IAQ “percibida”? El concepto IAQ no se puede definir con precisión, y siempre seguirá siendo un concepto subjetivo porque cada persona tiene una respuesta individual, y también porque la calidad del aire interior se ve afectada por multitud de gases en el aire. Sin embargo, en los últimos años la calidad del aire interior ha sido el tema de variados proyectos de investigación y conferencias a nivel internacional [3]. Reviste especial interés el trabajo del profesor R.O. Fanger, quien cuantificó la percepción subjetiva de la calidad del aire interior realizando pruebas con un grupo de personas, y quien, partiendo de su estudio, definió dos nuevas unidades: El “olf” y el “decipol” [4, 5]. Las sondas de decipoles aún no están disponibles. Una sonda de decipoles ideal responde del mismo modo que la nariz humana. Dado que, como ya se ha declarado, la calidad del aire interior no puede medirse objetivamente, se ha definido el concepto “IAQ admisible”. Este se aplica al aire que no contiene concentraciones nocivas de ningún contaminante conocido y que la gran mayoría (un 80% o más) de las personas expuestas a él acepta sin reparos. Los tipos y concentraciones máximas de sustancias consideradas nocivas deben decidirlas las autoridades pertinentes. Un valor orientativo de la IAQ admisible debe basarse en la evaluación de un recién llegado (alguien que acaba de entrar en una habitación ya ocupada), ya que el sentido del olfato de los humanos se acostumbra rápidamente a los olores. La gente que lleva algún tiempo en una habitación es considerablemente menos sensible a la contaminación producida por los olores que al entrar por primera vez en la misma. Fuentes de contaminación en el aire interior Dado que la IAQ se ve afectada por la ventilación, también es necesario considerar la calidad del aire exterior introducido en el espacio. Esto tiene una particular importancia en áreas densamente pobladas en las que se emiten localmente grandes cantidades de contaminantes atmosféricos y, debido a las circunstancias, pueden acumularse estas sustancias nocivas. Las fuentes principales son el tráfico motorizado, los sistemas de combustión y las compañías industriales y comerciales. Es particularmente crítica la contaminación causada por óxido de nitrógeno, ozono (en los meses de verano) y dióxido de azufre. Las partículas de polvo y el monóxido de carbono que transporta el aire también pueden alcanzar valores críticos en las calles urbanas. En edificios equipados con sistemas de ventilación mecánica no deberán ponerse entradas de aire exterior cerca de fuentes de contaminación. -12- Las fuentes de contaminación del aire interior no se limitan a las del aire exterior (Tabla 1): Los seres humanos (a través del dióxido de carbono, los olores corporales y el humo del tabaco), los sistemas de tratamiento de aire, los materiales de construcción, el mobiliario, la combustión de gas para calefacción o cocinar y el uso de agentes de limpieza y productos para el hogar, todos, contribuyen a la contaminación del aire. La concentración de una sustancia en el aire interior se basa esencialmente en el equilibrio entre el índice de emisiones y el índice de intercambio de aire. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha generado una lista de los 28 contaminantes de aire más frecuentes y su información básica. Siempre que sea posible, deberá evitarse la contaminación del aire interior tratando las fuentes de emisión, no con medidas de ventilación. El aire procedente de estancias de fumadores, almacenes o estancias en las que se usan fotoquímicos no debe mezclarse con el aire de impulsión [7]. Sustancias que causan contaminación del aire interior en edificios de oficinas. En oficinas y edificios públicos, generalmente se asume que los seres humanos son la fuente principal de contaminación ambiental (a través del olor corporal y el humo de tabaco). No obstante, las investigaciones de Fanger muestran que, en realidad, esta hipótesis no se puede aplicar de forma generalizada. En edificios de oficinas con ventilación mecánica en los que se permite fumar, se descubrió que existían distintas fuentes de contaminación ambiental y en las proporciones que se detallan a continuación: 13% Seres humanos 25% Tabaco 29% Materiales de la habitación 42% Sistemas de ventilación y climatización [8] Aire exterior Biosfera Vehículos motorizados Comercio e industria Polen Óxido de nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarburos, partículas en suspensión, oxidantes como el ozono Hidrocarburos, dióxido de azufre, partículas en suspensión, óxido de nitrógeno Fuentes humanas Metabolismo Actividades humanas Dióxido de carbono, olores corporales, vapor de agua Humo de tabaco, partículas en suspensión, agentes limpiadores, aerosoles (disolventes y compuestos orgánicos) Materiales de construcción y mobiliario Aglomerados Materiales de aislamiento Humidificadores de aire Pinturas Adhesivos Conjunto estructural del edificio Subterráneos Aldehídos (por ejemplo, formaldehídos) Compuestos orgánicos, aldehídos Microorganismos (esporas fúngicas, bacterias) Disolventes, compuestos orgánicos, metales pesados Disolventes (adhesivos para alfombras, pinturas, etc.), aldehídos Radón, asbesto o amianto, protectores para madera (como el pentaclorofenol) Radón Tabla 1 Resumen de los principales agentes contaminantes del aire interior y sus fuentes ([9] página 26). -13- En relación con lo expuesto anteriormente, es importante tener en cuenta que los índices de emisión de los sistemas de ventilación mal mantenidos eran 30 veces superiores que aquellos para los mejor mantenidos. En el caso de materiales en la estancia, se descubrió que las emisiones individuales podían variar un 45%. Estos problemas pueden evitarse seleccionando materiales adecuados y manteniendo apropiadamente el sistema. Sustancias indicadoras en la ventilación controlada en función de la demanda Dióxido de carbono (CO2). El CO2 es un componente natural del aire. Se produce como resultado de la combustión de compuestos que contienen carbono. Desde los tiempos preindustriales, la proporción de dióxido de carbono en el aire exterior ha subido de aproximadamente 280 ppm (0,028 de porcentaje en volumen) a aproximadamente 350 ppm. Los seres humanos exhalan CO2 de forma continua (a una velocidad de aproximadamente 20 l/h en el caso de los trabajadores sedentarios). En habitaciones ocupadas, esto da lugar a unas concentraciones medias de CO2 en función del suministro de aire exterior (consulte la Tabla 2). Las investigaciones han demostrado que existe una relación entre el dióxido de carbono y los olores corporales emitidos, simultáneamente, por el cuerpo humano [9, 10]. Esto hace posible que se pueda usar el contenido de CO2 del aire interior como indicador de la contaminación provocada por el cuerpo humano, siempre que no haya fumadores ni otras fuentes de contaminación del aire interior (consulte la sección anterior). Aquí, es importante tener en cuenta que las concentraciones de dióxido de carbono presentes normalmente en el aire interior (menos de 2.500 ppm) no son significativas en términos de salud. El límite de exposición profesional (OEL), o concentración máxima admisible en el lugar de trabajo, es de 5.000 ppm. Los estudios muestran que puede lograrse un confort normal de calidad de aire interior con un suministro de 24 m3 de aire exterior por persona y hora (correspondientes a una concentración de CO2 de 1.000 ppm). Aire exterior suministrado por persona [m3/h por persona] 3,8 8,5 14,9 25,6 Concentración de CO2 [ppm] 5.000 2.500 1.500 1.000 Tabla 2 Valores del estado de equilibrio de la concentración de CO2 en una estancia en función del suministro de aire exterior. Humo de tabaco El humo de tabaco es uno de los contaminantes más comunes del aire interior, tanto en viviendas privadas como en oficinas. La concentración de humo de tabaco en el aire interior no es fácil de definir, ya que el humo de tabaco es una compleja mezcla de varios miles de componentes individuales. Los contaminantes más significativos son partículas muy finas en suspensión, aldehídos, aminas nitrogenadas, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono [11]. Debe tenerse en cuenta que, normalmente, el humo de tabaco no tiene la misma concentración en toda la habitación. Las sustancias potencialmente indicativas como el monóxido de carbono o las partículas en suspensión agregadas son, técnicamente, casi imposibles de medir. Sin embargo, las sondas VOC han demostrado tener mucha respuesta ante el humo del tabaco, mientras que las sondas CO2 no. -14- 2.5 Sondas para la ventilación controlada en función de la demanda 2.5.1 Resumen Las sondas usadas hoy día para medir automáticamente la IAQ normalmente detectan la concentración de gases en sustancias indicativas o mezclas de gases seleccionados. En la actualidad no existen sondas capaces de detectar todos los gases presentes y evaluar su peligrosidad o su efecto en nuestro bienestar. Las sondas selectivas miden la concentración de un único tipo de gas, como el contenido de CO2 en el aire. Las sondas VOC, por el contrario, miden la influencia sopesada de distintos tipos de gas. Tanto las sondas CO2 como las sondas VOC han demostrado su valía en la práctica. Siemens también ofrece sondas combinadas CO2/VOC (gamas QPA y QPM). Consulte los detalles en las hojas técnicas pertinentes. 2.5.2 CO2 La tecnología infrarroja en detectores de gas se ha convertido en la tecnología más extendida para medir concentraciones de CO2 en edificios. El CO2 es un potente absorbente de luz infrarroja de longitud de onda de 4,2 µm. Este dato puede utilizarse para determinar la concentración de CO2 en el aire. Esencialmente existen dos tipos de configuraciones, las cuales se abordan a continuación. A) Fotómetro de filtro infrarrojo con sensor piroeléctrico Fig. 10 Principio de medida con un sensor piroeléctrico • • • El sensor de aire de la célula de medición se expone a emisiones de luz infrarroja. Cuanto mayor es la concentración de CO2 en la célula de medida, menos luz recibe el sensor. La máxima señal de salida se registra cuando mengua la concentración de CO2. La luz emitida por la fuente de luz pasa a través de la cámara de medida y llega al sensor a través del filtro de interferencia óptica. El propósito del filtro de interferencia es garantizar que al sensor sólo le llegue la luz con una longitud de onda de 4,2 µm (la longitud de onda que absorbe el CO2). Ahora, a mayor concentración de CO2 en la célula de medida, menor luz recibe el sensor. La célula de medida intercambia aire con el ambiente a través de pequeñas aberturas en la célula. Para aumentar la sensibilidad, el interior de la célula de medida es, a menudo, reflectante, y se están haciendo esfuerzos para mejorar la longitud efectiva del rayo del luz por medio de la reflexión. La máxima señal de salida se produce a una concentración cero de CO2. La influencia de la desviación de la fuente de luz y la sonda se soluciona bien recalibrando la sonda regularmente, bien vinculando la sonda a un canal de referencia. El primer método implica dispositivos de coste relativamente alto, y el segundo origina costes altos de servicio. Por esta razón, la mayoría de fabricantes ha decidido equipar la sonda con un mecanismo de recalibración automática, a menudo llamado algoritmo ABC (calibración automatizada de fondo). La idea que está detrás de esto es que todos los edificios tienen momentos en los que no están en uso. Es en esos momentos cuando la concentración de CO2 en el edificio desciende hasta su valor mínimo, un valor casi idéntico al de la concentración conocida del aire exterior. Esta -15- información se puede usar para recalibrar la sonda automáticamente y a intervalos regulares. Desafortunadamente, este método no siempre produce buenos resultados en todos los edificios. Por ejemplo, el algoritmo no es fiable en los edificios que están en uso 24 horas al día, siete días por semana. Además, la sonda sólo proporciona lecturas fiables tras un largo periodo (hasta una semana) de adaptación al edificio. Esto es una desventaja en la fase de puesta en marcha, ya que es imposible comprobar de forma inmediata el buen funcionamiento toda la instalación de servicios del edificio. Por esta razón, Siemens decidió usar el principio de vincular la sonda con un canal de referencia. No se usa el algoritmo ABC. Las sondas CO2 de Siemens no necesitan recalibrarse durante al menos 8 años y, una vez instaladas, pueden funcionar de forma inmediata. B) Optómetro de filtro infrarrojo con sensor optoacústico Fig. 11 Principio de medida con un sensor optoacústico • • • El sensor de aire de la célula de medición se expone a emisiones pulsadas de luz infrarroja. Esto provoca que las moléculas de CO2 vibren, produciendo un pulso de presión. Un micrófono mide la variación periódica de la presión. La luz emitida por la fuente de luz entra en la célula de medida a través del filtro de interferencia óptica. El filtro de interferencia óptica sólo permite pasar la luz con una longitud de onda de 4,2 µm (la longitud de onda que absorbe el CO2). Si el haz de luz pulsado golpea cualquier molécula de CO2, parte de esta luz se absorbe y se produce un cambio en la vibración de la molécula. Si una molécula estimulada de esta forma choca con otra molécula, por ejemplo de nitrógeno o agua, la molécula de CO2 transmite la energía de su vibración a la otra molécula, provocando que la última aumente su velocidad. El aumento de velocidad hace que la presión de la célula de medida suba, lo que puede detectarse con el micrófono. -16- Si no hay CO2 en la célula de medida, no se producen ondas de presión. Así, el punto cero viene claramente definido por el principio físico. La señal de salida es prácticamente linear. No es necesario que el interior de la cámara de medida sea reflectante. Por desgracia, los micrófonos no son muy fiables, y su señal de salida a menudo depende de la humedad circundante. Además, los ruidos externos pueden provocar falsas mediciones. 2.5.3 Mezcla de gases (VOC) Las sondas de mezcla de gases o sondas VOC detectan gases y vapores oxidables (combustibles), entre los cuales están el olor corporal, el humo de tabaco y las emisiones producidas por materiales (muebles, moquetas, pinturas, adhesivos, etc.). La práctica demuestra que, en gran medida, estas sondas obtienen la IAQ tal como la percibe la gente, y que han demostrado ser valiosas en numerosos sistemas [12, 13, 14, 15, 16]. ¿Cómo funcionan las sondas VOC? Esencialmente, los detectores de gas basados en el principio de Taguchi constan de un tubo semiconductor sinterizado y de un calefactor interno (Fig. 12). El tubo semiconductor es muy poroso, lo que proporciona una gran cantidad de superficie. El semiconductor está hecho de dióxido de estaño (SnO2) y actúa como convertidor catalítico. Fig. 12 Sondas VOC (principio de Taguchi) Estos detectores funcionan con una reacción reversible basada en el principio de reducciónoxidación (Fig. 13). En condiciones ideales, los gases y vapores que entran en contacto con la superficie del detector se oxidan para producir CO2 y vapor de agua. El oxígeno necesario para la oxidación se obtiene del dióxido de estaño (SnO2). Durante este proceso se liberan electrones, alterando así la resistencia del semiconductor. Este cambio en la resistencia puede medirse en forma de cambio de voltaje. El dióxido de estaño parcialmente reducido vuelve a oxidarse con el oxígeno del aire, volviendo a generar SnO2. Impera un estado de equilibrio dinámico entre la oxidación y la reducción y, dado que este es un proceso catalítico, no se produce degradación del SnO2. La sensibilidad de los detectores viene determinada por el número y extensión de los puntos de contacto entre las partículas de material sinterizado, el aditivo y la temperatura del detector (determinado por el filamento calefactor). -17- Fig. 13 Principio de funcionamiento de las sondas VOC Medición de amplio espectro Las sondas VOC tienen un amplio espectro de medición. En otras palabras, las señales de la sonda no indican el tipo de gases detectados, ni su concentración (Fig. 14). No obstante, debido a la compleja y siempre variante composición del aire interior, es una ventaja que las sondas IAQ sean de amplio espectro. Las sondas que se usan para medir la IAQ tienen que ser lo suficientemente sensibles como para medir gases y vapores en concentraciones de ppm. Tipo TGS 812: Curva de características para varios gases de prueba Fig. 14 Sonda VOC: Curvas de características para varios gases de prueba Compensación automatizada de los efectos de la humedad y la temperatura Las sondas VOC no sólo responden a los gases y vapores combustibles, sino también a la humedad del aire interior. Dado que el elemento sensible se calienta, la temperatura ambiente también afecta al valor de medida. Siemens ha desarrollado y patentado un algoritmo que automáticamente compensa estas dos influencias. Esto también significa que se puede prescindir de la calibración periódica de la sonda. Descubrimientos con las sondas VOC Las sondas VOC se usan con gran efectividad en áreas donde se permite fumar: Restaurantes, comedores, salas de conferencias, salas de actos, etc., pero también, por ejemplo, en pabellones deportivos. -18- A modo de ejemplo, la Fig. 15 muestra las curvas de la calidad de aire interior y el control en función de la demanda de la velocidad de ventilación de un restaurante durante un periodo de tiempo. Se usaron dos sondas VOC de igual valor específico. El sistema es un sistema parcial de climatización con secuencias de calor y frío y control de ventiladores de 2 etapas. Se usa un intercambiador de calor de placas a modo de sistema de recuperación de calor. La estrategia de control se ilustra en la Fig. 8. Cuando el restaurante tiene pocos clientes, el sistema de ventilación opera en la etapa 1 o se desactiva del todo. A mediodía se activa automáticamente la etapa 2 de ventilación. Sin perjuicio alguno de la calidad de aire interior, esta estrategia ofrece un ahorro significativo si se compara con el funcionamiento convencional, tanto manual como basado en un programa horario. Calidad de aire con sondas de mezcla de gases Fig. 15 Ventilación controlada en función de la demanda en un restaurante [17] • • • • • Sistema parcial de climatización con calefacción/refrigeración e intercambiador de calor de placas. Control de ventiladores con 2 etapas. Variable de referencia de dos sondas VOC de igual valor específico. Estrategia de control como en la Fig. 8. En los momentos en los que sólo hay un pequeño número de comensales, la instalación funciona en la etapa 1 o se desactiva por completo. Durante el mediodía, automáticamente se activa la etapa 2 del ventilador. En comparación con la operación convencional, tanto manual como basado en un programa horario, se puede lograr una reducción de costes significativa sin impacto alguno sobre la IAQ. -19- 2.6 Reglas sencillas para elegir una sonda A continuación puede encontrar información sencilla que le ayudará a determinar cuál de los dos tipos de sonda usar (consulte también la Fig. 16): 1. Si la fuente de contaminación principal de un espacio proviene de sus ocupantes, la concentración de CO2 es la variable de referencia más adecuada para operar el sistema de tratamiento de aire en función de la demanda. Las aplicaciones ideales son, entre otras, museos, teatros, salas de lectura, cines, y oficinas de diseño abierto. 2. El humo de tabaco sólo puede ser detectado con sondas VOC. 3. Si no predomina ninguna de estas dos fuentes, deberán medirse y evaluarse ambas variables. La sonda que mida la demanda más alta determinará el volumen de entrada de aire exterior. 4. Si el aire del espacio está muy contaminado debido a las emisiones de los materiales, se necesitará una ventilación basada en la carga, bien a corto plazo o de forma continua. Esto reduce el rendimiento económico de la solución. Por tanto, es importante mantener las fuentes de contaminación de este tipo lo más bajo posible. 5. ¿Sondas de ambiente o sondas de conducto? En principio, la calidad de aire interior puede medirse tanto en el propio ambiente como en el conducto de extracción de aire. – Las sondas de ambiente permiten desactivar la instalación por completo, maximizando el ahorro energético. También pueden colocarse de forma que detecten directamente las fuentes de contaminación principales. – Las sondas de conducto se usan en su mayor parte en sistemas VAV. Registran un valor medio para la IAQ. 6. Número de sondas: Para espacios de hasta 400 m2 y geometría sencilla, generalmente basta una sonda. Fig. 16 Guía para seleccionar el tipo adecuado de sonda IAQ para una aplicación dada. • • Las sondas CO2 son ideales cuando predomina el olor corporal de los presentes. Deberán usarse sondas VOC en las áreas en las que se permita fumar. -20- 2.7. Correcta ubicación de las sondas Para lograr una buena IAQ en la habitación, la sonda no sólo debe estar expuesta a las fuentes de olor principales, sino que también debe estar en una posición que le permita medir el efecto del sistema de ventilación Tenga en cuenta que los olores se propagan no solo a través de las corrientes de aire, sino también por difusión. Así, por ejemplo, cuando alguien fuma en un restaurante, el humo de tabaco se detecta rápidamente incluso en las áreas poco ventiladas. También deberá tenerse en cuenta este aspecto al instalar sondas para aplicaciones en las que la primera impresión sea importante; por ejemplo, en recepciones de hoteles, restaurantes o tiendas. En el caso de las sondas de ambiente, los mejores resultados se producen, generalmente, al ubicar la sonda cerca de la toma de extracción de aire. Si es necesario ventilar a carga base continua durante todas las horas de uso del espacio, la sonda puede ubicarse, por supuesto, en el aire de extracción. NO junto a puertas, nichos, muebles o percheros. NO junto a lámparas, radiadores, ni expuesto a la luz solar directa. NO detrás de cortinas o percheros, y no junto a máquinas de café, ni otros equipos que generen calor. Fig. 17 Dónde no instalar las sondas. 2.8 Equipos controlados Puede cambiar la IAQ ajustando el caudal de aire exterior de una de las siguientes formas. • Aumentando el caudal de aire por medio de ventiladores continuamente variables o de varias velocidades. • Reduciendo la proporción de aire recirculado en sistemas con compuertas de mezcla. • Abriendo la compuerta en un sistema VAV. -21- 3 Rentabilidad económica y otras ventajas Implementar la tecnología es una cosa pero, antes de abordar información más específica, es imprescindible constatar aquellas ventajas claramente identificables para el cliente. La naturaleza de las mismas puede ser material o no material. Las ventajas que ofrece la ventilación controlada en función de la demanda son: • Suministro automático de la ventilación óptima. • Una creciente sensación de bienestar y una mayor productividad. • Ahorro energético de entre el 20 y el 70% y, por tanto, menos daño medioambiental. • Buena IAQ, respaldada por evidencias documentales. Fig. 18 Ventajas de la ventilación controlada en función de la demanda 3.1. Ventajas no materiales • – Funcionamiento totalmente automático El operador no necesita prestar atención a la instalación de tratamiento de aire. Si la sonda IAQ determina una demanda de renovación de aire, el caudal de aire se ajusta a los requisitos reales. – Si se abren puertas o ventanas en primavera y otoño, el sistema de ventilación se desactiva automáticamente. Volverá a activarse automáticamente cuando haya una nueva demanda de ventilación mecánica. – Tras un periodo de uso, el espacio se ventila automáticamente para evitar que los tejidos y el mobiliario absorban olores como, por ejemplo, el del humo del tabaco. • Confort óptimo – plantilla satisfecha y motivada. En caso de sistemas de ventilación sobredimensionados o de salidas de aire mal colocadas, la ventilación controlada en función de la demanda aumenta realmente el confort, ya que la reducción del funcionamiento a caudal máximo está estrechamente relacionada con una reducción de ruido y corrientes. El modo en que las personas responden a una baja calidad de aire interior es similar al modo en que reaccionan a una temperatura ambiente inadecuada. Cuando alguien entra en un ambiente cuyo aire está viciado, su primera reacción es abrir la ventana. Si esto no es posible, su impresión general de bienestar y su productividad se verán afectadas por la deficiente IAQ. Economizar en IAQ no es economizar: Los costes de personal son incomparablemente superiores a los costes de energía. -22- 3.2 Ventajas materiales del cliente Las ventajas materiales de la ventilación controlada en función de la demanda dependen de hasta qué punto puede reducirse el volumen de aire suministrado al ambiente sin perjudicar el confort térmico o el confort IAQ. La Tabla 4 muestra los valores empíricos del ahorro energético. Ejemplo: control de ventilador a 2 etapas. Fig. 19 Comparada con un sistema controlado mediante un programa horario (área gris claro), la ventilación controlada en función de la demanda muestra una reducción significativa de las horas de funcionamiento (área gris oscuro). • Salas de lectura • Oficinas de diseño abierto Promedio del 40% del personal presente Promedio del 90% del personal presente • Salas de recepción, centrales de reservas, áreas de embarque en aeropuertos • Salas de exposiciones y pabellones deportivos • Salas de reuniones, salas de conferencias, teatros y cines • Restaurantes y comedores 20 – 50% 20 – 30% 3 – 5% 20 – 60% 40 – 70% 20 – 60% 30 – 70% Los valores se basan en los resultados del proyecto IEA, Anexo 18 “Sistema de ventilación controlada en función de la demanda” [11, 12, 13] y en la experiencia de distintas compañías de control. Tabla 4 Valores empíricos que muestran el potencial de ahorro energético en aplicaciones típicas de ventilación controlada en función de la demanda. Para cuantificar las ventajas materiales que la ventilación controlada en función de la demanda ofrece al cliente, se ha bosquejado un modelo de cálculo basado en las restricciones y suposiciones de la Tabla 5. El estudio se basa en un edificio del sector servicios, ocupado 2.750 horas al año. La influencia de las ganancias internas de calor se incluyó de forma simplificada al calcular la demanda de calor (18 °C de temperatura de impulsión , 22 °C de temperatura de aire recirculado y recuperación de calor por intercambiador de calor de placas). -23- La Fig. 20 muestra el periodo de amortización del capital adicional invertido en función de las dimensiones del sistema (caudal de aire) y la reducción promedio de caudal de aire lograda. Fig. 20 El periodo de amortización del capital adicional invertido además del coste de una solución convencional es una función del caudal nominal y el porcentaje de reducción de caudal logrado al usar un sistema de ventilación controlado en función de la demanda • • • • El periodo de amortización decrece exponencialmente a medida que crecen las dimensiones del sistema. Para sistemas que gestionan 10.000 m3/h, el tiempo de amortización generalmente no llega a un año (reducción media del caudal de aire >40%). La relación entre el periodo de amortización y la reducción de caudal media obtenida tampoco es lineal. Para un sistema que gestiona 3.000 m3/h y ha reducido el caudal de aire un 20%, el periodo de amortización es de 5 años. Si se logra una reducción normal del 40%, el periodo de amortización baja a 2,2 años. No obstante, mejorar la reducción del caudal hasta el 60% sólo acorta el periodo de amortización unos 0,7 años. El modelo de cálculo demuestra claramente que los sistemas con caudales nominales superiores a los 2.000 m3/h siempre deben incorporar ventilación controlada en función de la demanda. Si se tienen en cuenta las ventajas no materiales, esta técnica merece la pena incluso en sistemas más pequeños. Además, conviene recordar que mejorar sistemas existentes es muy sencillo. • • Caudal nominal de aire Caudal de aire exterior por persona • Reducción media del caudal de aire debido a la ventilación controlada en función de la demanda Horas de ocupación del edificio Temperaturas: aire de impulsión/ambiente Eficacia del sistema de recuperación de calor Diferencial de presión a través del sistema de tratamiento de aire a caudal nominal Grados día de calefacción/días de calefacción Inversión de capital en equipo adicional (nuevo sistema) Coste de electricidad (precio kWh) Coste de calefacción Interés del capital • • • • • • • • • 1.000 a 10.000 40 20 – 40 – 60 2.750 18/22 40 1200 3.000/200 1.000 Tabla 5 Restricciones y suposiciones del periodo de amortización ilustrado en la Fig. 20. -24- 0,1 0,04 0 m3/h m3/h por persona % h por año °C % Pa HDD/HD € €/kWh €/kWh % El impacto principal sobre el periodo de amortización es la reducción de costes lograda al reducir la energía utilizada para distribuir el aire y para calentarlo hasta la temperatura de impulsión. Criterios que potencian el ahorro: • Grandes caudales de aire. • Instalaciones con muchas horas de funcionamiento. • Precios altos de la energía (especialmente de la electricidad). • Clima frío Factores negativos: • Variaciones de presión pequeñas en todo el sistema. • Buen sistema de recuperación de calor. • Alto nivel de rendimiento. • Interés de capital alto. -25- 4 Aplicaciones 4.1 Configuraciones principales de la instalación Tipo 1 – Sistemas de sólo ventilación • • • • • • – Aplicaciones típicas: Restaurantes, comedores y cafeterías. Máximos beneficios posibles para el cliente, ya que el sistema de ventilación solo se activa si existe una demanda de renovación de aire. Posibilidad de ventilar mediante ventanas. Calefacción por radiadores y válvulas termostáticas, o solución equivalente. Funcionamiento totalmente automático con posibilidad de intervención manual. Estrategia de control: – El sistema de ventilación sólo se activa en respuesta a una demanda de renovación de aire (modulada o con variadores de velocidad). Control de la temperatura: Aire de impulsión/cascada ambiente con limitación de la temperatura del aire de impulsión. Tipo 2 – Sistema de ventilación con calefacción en modo recirculación • • • – – – Aplicaciones típicas: Pabellones deportivos, salas de conciertos, teatros, museos, salas de lectura, salas de fiestas y salas multiuso. Tres modos de funcionamiento: Modo con gente presente, modo sólo calefacción y modo “Protección del edificio”. Estrategia de control: • Con gente presente: – La instalación opera en función de las demandas de renovación de aire o calefacción. Si se permite fumar, las sondas CO2 y VOC se usan en paralelo. • Modo calefacción o modo “Protección del edificio”: Control IAQ inactivo. 100% aire recirculado. Caudal de aire y temperatura del aire de impulsión conformes a la estrategia de ventilación. Tipo 3 – Sistema de climatización • • • – – – – • Aplicaciones típicas: Edificios de oficinas, pabellones deportivos, salas de conciertos, cines y teatros, museos, salas de lecturas, salas de fiestas, salas multiuso, tiendas y centros comerciales. Tres modos de funcionamiento: Modo con gente presente, sólo calefacción, modo “Protección del edificio”. Estrategia de control: • Con gente presente: La instalación opera en función de las demandas de renovación de aire o de calefacción y refrigeración. Si se permite fumar, las sondas CO2 y VOC se usan en paralelo. • Modo calefacción o modo “Protección del edificio”: Control IAQ inactivo. 100% aire recirculado. Caudal de aire y temperatura del aire de impulsión conformes a la estrategia de ventilación. Nota: En modo refrigeración, la ventilación controlada en función de la demanda no sólo ahorra energía de refrigeración, sino que, dependiendo de las condiciones de humedad, también puede ahorrar en la energía que se utiliza para deshumidificar el aire exterior. -26- 4.2 Mejoras Las mejores soluciones globales son aquellas en las que el sistema de tratamiento de aire proporciona tanto confort térmico como confort IAQ (confort olfativo). Puede que, inicialmente, el confort IAQ implique ventilar hasta reducir o eliminar por completo los olores no deseados. El sistema de revitalización del aire va aún más lejos: perfuma el ambiente añadiendo aceites esenciales al aire de impulsión. 4.2.1 Economizador tx2 Los sistemas de climatización convencionales a menudo usan como variables controladas la temperatura y humedad relativas, y controlan la función de recuperación de energía en base a la entalpía Este método no siempre produce los mejores resultados, y tiene ciertas limitaciones generales en términos de tiempo de respuesta. Se logran soluciones mejores si, en lugar de la humedad relativa dependiente de la temperatura, se usa la humedad absoluta “x” como variable controlada. La humedad absoluta se calcula a partir de la temperatura de medida “t” y la humedad relativa <p. En sistemas parciales y totales de climatización, la ventilación controlada en función de la demanda se logra controlando la temperatura y humedad del ambiente no como una consigna constante, sino al borde de la zona de confort (Fig. 21) e incorporando la medida de la IAQ en la estrategia de control. Por ejemplo, mientras la medida de temperatura ambiente permanezca dentro del margen de confort de 20 a 24 °C, el sist ema parcial de climatización no se activará a no ser que se produzca una demanda de renovación de aire (por medio de una sonda CO2 y/o VOC). Se aplica el mismo principio a la humedad ambiente de un sistema total de climatización. Fig. 21 Zona de confort en el gráfico h,x. Dado que la calefacción, la refrigeración, la humidificación y la deshumidificación no consumen la misma energía ni tienen el mismo coste, parece lógico optimizar también estos procesos. Con la estrategia de recuperación de energía “tx2”, el sistema de recuperación de calor se gestiona de modo que minimice la suma de señales de medida sopesadas para los procesos de calefacción, refrigeración, humidificación y deshumidificación. La estrategia de recuperación de energía se basa en el gráfico h,x. A cada proceso se le asigna un vector del gráfico h,x y un incremento. Los factores reflejan el efecto teórico de cada proceso. El incremento equilibra los diferentes costes de los cuatro procesos. Este proceso patentado se describe detalladamente en el folleto “Economizador tx2 – h,x control dirigido” [18]. -27- 4.2.2. Sistema de revitalización del aire (AVS) La gente no siempre responde favorablemente al aire suministrado por un sistema de ventilación o climatización. Filtrar el aire no sólo elimina los olores no deseados, sino también aquellos que tienen efectos positivos. En el interior de las ciudades, las sustancias olfativas de efecto positivo normalmente son insuficientes. El sistema de revitalización del aire es un método que permite introducir sustancias olfativas naturales en el aire de impulsión para proporcionar una sensación de frescor natural. En este proceso es importante respetar tanto los parámetros técnicos como los aromáticos. La intensidad percibida está muy relacionada con la dosis, la humedad y la temperatura del aire interior. El nivel de intensidad debe mantenerse entre los umbrales de detección e identificación. -28- Rueda térmica Producto X X AQ Volumen de aire variable X X AQ Volumen de aire variable X X Volumen de aire variable X X X VAV Volumen de aire variable X Modulado X Varias velocidades X Todo/Nada Climatización parcial de aire Nombre de la aplicación Capítulo Intercambiador de calor de placas Volumen de aire Refrigeración Aire recirculado Recuperación de calor Calefacción Humidificación Tratamiento de aire Genérico Aplicación DESIGO RXC Rango 5 Ejemplos de aplicación X A1958 5.1 RXC10.1 VAV01 5.2 RXC32.1 VAV01 AQ RXC32.1 VAV02 sólo aire impuls. AQ RXC32.1 VAV03 sólo aire impuls. AQ RXC31.1 VAV04 AQ RXC31.1 VAV05 AQ RXC31.1 VAV06 Volumen de aire variable AQ RXC10.1 VAV07 radiador Volumen de aire variable AQ RXC31.1 VAV08 radiador Volumen de aire variable AQ RXC31.1 VAV10 radiador eléc. Volumen de aire variable AQ RXC31.1 Volumen de aire variable DESIGO PX Sistema de ventilación SED2 X Climatización total de aire Synco 100 Volumen de aire variable X Climatización parcial de aire Synco 200 X Sistema de ventilación Synco 700 Volumen de aire variable X Sistema de ventilación X Sistema de ventilación X Sistema de ventilación X Climatización parcial de aire X X Climatización parcial de aire X X Climatización parcial de aire X Climatización parcial de aire X Climatización total de aire X X Climatización total de aire X Climatización total de aire X X X X X AQ X X X X 5.3.1 Ahu20 5.3.2 Ahu40 5.3.3 Climatización parcial de aire X X Climatización total de aire X X X X AQ SED2 Aplicación 10 5.4 X X AQ RLM162 ADCZ01 LM1 HQ 5.5.1 Climatización parcial de aire X X AQ RLA162 ADCZ02 LA1 HQ 5.5.2 RLU220 AAZD01 LU2 HQ 5.6.1 RLU222 AAZD02 LA1 HQ 5.6.2 X AQ VAV14 techo frío, radiad. Vnt10 AQ Sistema de ventilación AQ AQ AQ X X AQ RMU710B AEA001 U1B HQ 5.7.1 AQ RMU710B ADAE02 U1B HQ 5.7.2 AQ RMU710B AEA006 U1B DE 5.7.3 X RMU720B AEC001 U2B DE 5.7.4 AQ X X AQ X AQ X AQ X X AQ X X AQ X AQ X X RMU720B ADCE03 U2B HQ 5.7.5 RMU720B AEDB01 U2B HQ 5.7.6 5.7.7 RMU720B AEDB03 U2B DE RMU730B AEZH02 U3B HQ 5.7.8 X RMU730B AEHB03 U3B DE 5.7.9 X RMU730B AEZH1 U3B DE 5.7.10 X AQ: Controlado en función de la calidad de aire. X: Función disponible. Tabla 6 La tabla ofrece una vista general de las soluciones disponibles para ventilación controlada en función de la demanda. (*) Comentario relacionado con SyncoTM 700: Los bloques de función dedicados de los ventiladores de aire de impulsión y extracción pueden, simplemente, adaptarse al control de velocidad variable basado en la IAQ o la presión. -29- 5.1 Ejemplo general de ventilación controlada en función de la demanda De la descripción de la aplicación Aerogyr A1958: Medida de la calidad de aire interior por medio de sondas combinadas CO2/VOC. La IAQ medida controla la renovación de aire de la siguiente manera: – La velocidad/etapa del ventilador se ajusta en base a la demanda de renovación de aire actual. – En sistemas con mezcla directa del aire recirculado, el volumen de aire exterior se adapta a la demanda de renovación de aire actual. Fig. 22 Ejemplo de ventilación controlada en función de la demanda Descripción de funciones A continuación se describen la estrategia del control basado en la demanda y las interfaces del sistema de control de temperatura. La demanda de renovación de aire se mide con una combinación de sondas CO2/VOC. La señal de CO2 es un indicador ideal del número de personas de una habitación, mientras que la señal VOC detecta fuentes de olor como el humo de tabaco, los muebles y tejidos, los agentes limpiadores, etc. Se usa un selector de valor máximo para que la demanda de renovación de aire siempre venga determinada por la mayor de ambas señales. El resto de entradas y salidas dependen del tipo de instalación (tipo de ventilador, método de recuperación de calor, etc.) y de la estrategia de control necesaria (programa horario, control manual, detectores de presencia, etc.). Fig. 23 Estrategias de control para la ventilación controlada en función de la demanda. -30- Estrategias activación del sistema A) B) Sistema con programador horario y mando imperativo manual Sistema con programador horario y detector de presencia Fig. 24a y 24b Estrategias para liberar el sistema Funciones Las funciones descritas a continuación son específicas de la instalación. • Ventilación básica: Puede usarse a modo de opción. Si la ventilación básica está activa, se mantiene la temperatura de confort; normalmente, cuando hay gente en el edificio. • Preventilación: La IAQ debe ser la adecuada antes de que la gente ocupe el espacio. Puede ajustarse la duración del periodo de preventilación (debería ser suficiente con dos cambios de aire). En el periodo de preventilación, el sistema de ventilación funciona a máxima velocidad de ventilador y con la proporción de aire exterior que determine la demanda de temperatura y/o la IAQ. • Activación manual: Puede activarse temporalmente el ventilador con un botón de mando imperativo. El sistema de ventilación operará los ventiladores a máxima velocidad con un volumen de aire exterior controlado. • Detección de ocupación: En aquellos ambientes que no se usen habitualmente se pueden instalar detectores de presencia que determinen si el ambiente está ocupado, o no. Si hay gente, el sistema funcionará a velocidad 1 del ventilador. • Coordinación con el controlador de temperatura: Con independencia de la ventilación en función de la demanda, el controlador de temperatura debe determinar si se logra el confort térmico mientras la instalación está en servicio. -31- Órdenes de conmutación y posicionamiento A continuación se describen las secuencias de salida de tres sistemas de ventilación característicos: A) • • Sistema con ventiladores de 2 velocidades Si se deteriora la calidad de aire interior, el sistema se activa a velocidad 1 de ventilador. Si la IAQ sigue deteriorándose, se activa la velocidad 2 del ventilador. Fig. 25 Velocidad del ventilador en función de la IAQ (Calidad de aire interior) B) • • • Sistema con mezcla directa de aire recirculado Tras un periodo de activación (si fuera necesario), la compuerta de aire exterior se desplaza hasta la posición mínima predefinida y, si la calidad de aire interior continúa deteriorándose, se abre gradualmente. La batería de calor de aire debe estar dimensionada para operar a un 100% de aire exterior, ya que la compuerta de aire exterior se puede abrir por completo si la concentración de CO2/VOC sigue subiendo. Un selector de valor máximo determina cual de las dos demandas es mayor (renovación de aire o temperatura). Fig. 26 Tasa de mezcla de aire recirculado y aire exterior en función de la IAQ (Calidad de aire interior) -32- C) • • • Sistema con ventiladores a dos velocidades y mezcla directa de aire recirculado Si se deteriora la calidad de aire interior, el sistema se activa a velocidad 1 de ventilador. La compuerta de aire exterior se desplaza hasta la posición mínima predefinida y, si la IAQ continúa deteriorándose, se abre gradualmente. El sistema cambia a máxima velocidad de ventiladores si la concentración de CO2/VOC del ambiente sigue aumentando. Fig. 27 Control combinado de mezcla de aire y velocidad del ventilador Puesta en marcha • • • • • • • • • Compruebe que las sondas se han montado correctamente (evite nichos y estanterías. Si monta una sonda en el conducto de extracción de aire, seleccione una ubicación lo más cercana posible a la toma de aire. Compruebe la tensión de alimentación y el cableado de los controladores, las sondas y otros equipos. Compruebe las funciones de control de la aplicación y, si procede, conecte la sección eléctrica y el panel de control. Una vez conectada la parte eléctrica, la sonda se activará sin necesidad de configuración alguna. Transcurridos 30 minutos, puede comprobar el funcionamiento de la sonda VOC con un poco de algodón y alcohol, y el de la sonda CO2 simplemente respirando sobre ella. El sistema deberá activarse al cuando se alcance el umbral de conmutación preestablecido. Puede ajustarse el valor específico de la sonda VOC con respecto a la demanda de ventilación por CO2 utilizando puentes en las sondas QPA/QPM para calidad de aire interior. La configuración de fábrica deberá adecuarse a las aplicaciones normales. Active el lazo de control IAQ programado. Configure los parámetros temporales y estabilícelos junto con el lazo de control de temperatura. -33- 5.2 DESIGO RXC Descripción de la biblioteca de aplicaciones RXC, aplicaciones VAV Control IAQ con VAV Todas las aplicaciones VAV admiten control dependiente de la calidad de aire, una función que sólo se usa en los modos Confort y Preconfort. La configuración del control IAQ se selecciona en la herramienta DESIGO RXT 10, en el menú “Device”, que está en “Configuration, Settings, Air quality”. Medición de la calidad de aire interior La IAQ se mide con un sensor instalado en el ambiente (por ej. QPA/QPM) o en el conducto de extracción de aire. Fig. 28 Configuración de los parámetros de control IAQ en la herramienta de puesta en marcha y servicio RXT10. La calidad de aire interior se puede medir con una sonda conectada localmente a la entrada X1 o a través del bus LON. En este caso, la señal del bus tiene prioridad sobre la sonda local de la entrada X1. La entrada de hardware X1 del controlador se puede configurar para permitir la conexión de una sonda IAQ local. Parámetros Entrada X1 Configuración básica Sonda de temperatura Para la conexión vía bus LON se usa la siguiente variable de red: nviSpaceCO2 Entrada X1 Descripción Rango del valor Contaminación por CO2 del aire interior. 0...5.000 ppm Si la sonda no envía un valor de medida válido (0 ppm) o si el valor de la variable de red es “invalid”, la función se desactiva y la señal de demanda IAQ se establece en un caudal del 0%. Si sólo se necesita el valor de medida de la sonda local, pero no la función de control IAQ, esta última puede desactivarse. Sin embargo, el valor de medida seguirá mapeándose a la variable de red nvoSpace CO2. -34- Parámetros Rango (ppm) CO2 max. CO2 limit Configuración básica 2.000 1.250 1.000 Rango Resolución 0...5.000 0...5.000 0...5.000 1 1 1 El parámetro “Range” especifica el valor máximo de la sonda, que se corresponde con la señal 0...10 V CC de la entrada X1. El valor de medida de la sonda IAQ conectada localmente a la entrada X1 se puede leer a través del sistema de automatización y control de edificios. Para ello se usa la siguiente variable de red: nvoSpaceCO2 Entrada X1 Descripción Contaminación por CO2 del aire interior. Rango del valor 0...5.000 ppm Nota: El valor de salida 0xFFFF (65535) indica un error (sonda defectuosa, etc.). Determinación de la consigna IAQ Si el valor IAQ del ambiente está por debajo del límite CO2 programado, se controla según Vmin. Si se supera este valor, el caudal aumenta lentamente hasta que, por fin, al valor Máx. CO2, el controlador opera a Vmax (consulte la Fig. 29). Vmin se determina con la menor de las dos consignas de calefacción y refrigeración, y Vmax con la mayor. La diferencia entre CO2 max y el límite de CO2 debe ser mayor o igual que 100 ppm. La consigna del límite de CO2 para control IAQ debe ser mayor que 250 ppm. Si se define una consigna de 0 ppm, el proceso de control IAQ se desactiva y la señal de demanda de caudal de aire del sistema de control IAQ se establece en 0%. Fig. 29 Control IAQ en función del contenido de CO2 La consigna de volumen resultante se basa en la señal de demanda de temperatura o la señal de control IAQ, la mayor de las dos. -35- 5.2.1 Sistema de impulsión-extracción de aire de conducto único y batería de recalentamiento o reenfriamiento VAV05 • Control de volumen de aire de impulsión • Control de temperatura ambiente • Control IAQ • Batería de recalentamiento/refrigeración de aire o batería de cambio de régimen • Señal de cambio de régimen vía bus LON • Cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión Diagrama de la instalación R1 Unidad de ambiente con sonda de temperatura B3 Sonda IAQ (ambiente o conducto) B4 Sonda de temperatura ambiente/impulsión D1 Contacto de ventana D2 Detector de presencia D3 Señal de cambio de régimen vía bus LON YS Control de aire de impulsión YE Control de aire de extracción YR Batería de recalentamiento/refrigeración de aire Diagramas de función V Caudal TR Temperatura ambiente SpH Consigna efectiva de calefacción SpC Consigna efectiva de refrigeración VmaxH Volumen máximo, calefacción VminH Volumen mínimo, calefacción maxC Volumen máximo, refrigeración VminC Volumen mínimo, refrigeración Y Señal de salida YR Batería de recalentamiento/reenfriamiento H Secuencia de calor C Secuencia de frío -36- 5.3 DESIGO PX 5.3.1 Sistema de ventilación para aire de impulsión o extracción con compuerta y ventilador a una velocidad Aplicación Vnt10 Diagrama de la instalación AlmFnct Función de alarma AQual Sonda IAQ (opcional) Btn Botón (opcional) Dmp Compuerta de aire (opcional) EILdEn Activación de la carga eléctrica (opcional) Fan Ventilador (opcional) Fil Filtro (opcional) FireDet Detector de incendio (opcional) OcSta Estado de ocupación (opcional) OpModSwi Selector de modo de funcionamiento (opcional) R Ambiente Sched Programa horario (opcional) TiOnBtn Botón Activar con retardo a la parada (opcional) TR Sonda de temperatura ambiente (opcional) Diagrama de función TR Temperatura ambiente AqR Calidad de aire interior FanSpd Velocidad de ventilador -37- 5.3.2 Sistema parcial de climatización con compuertas de mezcla, recuperación de energía, batería de calor, batería de frío y ventiladores de varias velocidades Aplicación Ahu20 Diagrama de la instalación AQual Componente externo de sonda IAQ {AQualCtl} Ccl Batería de refrigeración de aire DmpMx Compuertas de mezcla ErcEne Recuperación de energía FanEx Ventilador de extracción de aire, 2 velocidades FanSu Ventilador de impulsión de aire, 2 velocidades Diagramas de función AqR Calidad de aire interior FanSpd Velocidad del ventilador Max. Máximo Min Mínimo Sp Consigna SpC Consigna de refrigeración SpH Consigna de calefacción SpTSu SpTSuC SpTSuH TOa TR TSu Yctl R PreHcl TCtr Tex TOa TSu Ambiente Batería de precalentamiento Controlador de temperatura: Sonda de temperatura de aire de extracción Sonda de temperatura exterior Sonda de temperatura de aire de impulsión Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, refrigeración Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Sonda de temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador -38- 5.3.3 Sistema de climatización con compuertas de mezcla, recuperación de energía, batería de calor, batería de frío, humidificador de aire y ventiladores de varias velocidades Aplicación Ahu40 Diagrama de la instalación AQual Sonda IAQ (opcional) Ccl Batería de refrigeración (opción) DmpMx Compuertas de mezcla (opción) Erc Recuperación de energía (opción) FanEx Ventilador de extracción de aire (opción) FanSu Ventilador de impulsión de aire (opción) HuEx Sonda de humedad de aire de extracción HuSu Sonda de humedad de aire de impulsión Diagramas de función AqR Calidad de aire interior FanSpd Velocidad del ventilador HuR Humedad ambiente HuSu Humedad del aire de impulsión Max. Máximo Min Mínimo Sp Consigna SpC Consigna de refrigeración SpH Consigna de calefacción HuOa PreHcl R ReHcl Tex TOa TSu XCtr SpLo SpTSu SpTSuC SpTSuH TOa TR TSu Yctl YctlLm -39- Sonda de humedad de aire exterior Batería de precalentamiento (opción) Ambiente Batería de recalentamiento (opción) Sonda temperatura de aire extracción (opción) Sonda de temperatura de aire exterior Sonda de temperatura de aire de impulsión Controlador de temperatura y humedad Consigna inferior Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, refrigeración Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador Salida del controlador de limitación 5.4 SED2 (control de ventiladores de velocidad variable basado en la demanda) 5.4.1 Unidad de tratamiento de aire con batería de calor, batería de frío, filtro y ventiladores de impulsión y extracción de aire controlados con variadores de velocidad Aplicación estándar Uso • • • • Aplicación 10 Edificios de oficinas Edificios públicos Teatros Colegios y universidades Opciones • Unidad de protección antihielo para proteger la batería de calor • Monitorización del filtrado con conmutador de presión diferencial Diagrama de la instalación -40- Diagrama de función Ventiladores controlados en función de la demanda AQ 1) M1 2) M1 3) M1 AQ SEL Min Calidad de aire interior Ventilador 1 de impulsión de aire Ventilador 2 de impulsión de aire Ventilador 3 de impulsión de aire Consigna IAQ Velocidad mínima del ventilador Descripción de funciones Funciones básicas • A medida que se deteriora la IAQ (según las mediciones de CO2 o VOC de la sonda B1), la velocidad del ventilador aumenta. Cuando mejora la IAQ, la velocidad del ventilador se reduce al mínimo, ahorrando así energía • Conmutación todo/nada a través de la entrada 1 • Alarma externa a la entrada digital 2; en caso de alarma, se detiene el ventilador • Función de ventilación acelerada a través de la entrada digital 3 (rpm = 100%) • Mensaje de error a través de la salida de relé 1 • Indicación de funcionamiento a través de la salida de relé 2 -41- 5.5 SyncoTM 100 5.5.1 Sistema de ventilación con baterías de calor y frío para aire Aplicación estándar ADCZ01 LM1 HQ SyncoTM 100 RLM162 Control de temperatura del aire de extracción, incluyendo limitación mínima de la temperatura del aire de impulsión y control IAQ. Sistema de ventilación con baterías de calor y frío para aire, ventilador de impulsión y extracción, y filtro. Uso • Edificios de oficinas • Almacenes • Pabellones deportivos • Colegios • Teatros Opciones • Protección antihielo para la batería de calor • Monitorización del filtrado con conmutador de presión diferencial Diagrama de la instalación Diagramas de función TSup Tex SEL Z9 Y1 Y2 Y Y1min -42- Xdz Temperatura del aire de impulsión Temperatura del aire de extracción Consigna Entrada de control de limitación Batería de calefacción Batería de refrigeración Señal de control Señal de control de limitación (0…10V CC) Zona muerta AQ M1 2) M1 1) SELAQ B1 Min Calidad de aire Ventilador de impulsión de aire Ventilador de aire de extracción Consigna de calidad de aire Sonda de calidad de aire Velocidad mínima del ventilador Aplicación estándar Control de temperatura ambiente, control IAQ incluido. ADCZ02 LA1 HQ SyncoTM 100 RLM162 Sistema de ventilación con baterías de calor y frío para aire, ventilador de impulsión y extracción, y filtro. Uso • Edificios de oficinas • Almacenes • Pabellones deportivos • Teatros Opciones • Monitorización del filtrado con conmutador de presión diferencial 5.5.1 Sistema de ventilación con baterías de calor y frío para aire Diagrama de la instalación Diagramas de función TR SEL AQ Y1 Y2 Y M1 2) M1 1) B1 Min Xdz -43- Temperatura ambiente Consigna Calidad de aire Batería de calefacción Batería de refrigeración Señal de control Ventilador de impulsión de aire Ventilador de aire de extracción Sonda de calidad de aire Velocidad mínima del ventilador Zona muerta 5.6 SyncoTM 200 5.6.1 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla Aplicación estándar Control de la IAQ AZD01 LU2 HQ SyncoTM 200 RLU220 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla Sistema de ventilación para espacios en los que la proporción de aire exterior se incrementa al deteriorarse la IAQ (medida en ppm) para evitar olores no deseados y mejorar el confort. Las aplicaciones más comunes incluyen cocinas, áreas públicas (como restaurantes y bares) y edificios con mucha ocupación, pero intermitente (como teatros y cines). Opciones: • Selector remoto de consigna absoluta • Consigna externa adicional con selector de valor máximo Diagrama de la instalación Diagramas de función SET MAX AqR Yctl Consigna Calidad de aire interior Salida del controlador -44- 5.6.2 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla Aplicación estándar Control de IAQ y ventilador AAZD02 LU2 HQ SyncoTM 200 RLU222 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla Sistema de ventilación para espacios en los que la proporción de aire exterior se incrementa al deteriorarse la IAQ (medida en ppm) para evitar olores no deseados y mejorar el confort. Las aplicaciones más comunes incluyen cocinas, áreas públicas (como restaurantes y bares) y edificios con mucha ocupación, pero intermitente (como teatros y cines). Opciones: • Selector remoto de consigna absoluta • Funciones dependientes de la temperatura exterior • Consigna externa adicional con selector de valor máximo • Ventilador de 2 velocidades Diagrama de la instalación Diagramas de función SET MAX AqR Yctl TOa Sp Consigna Calidad de aire interior Salida del controlador Temperatura exterior Consigna -45- 5.7 SyncoTM 700 5.7.1 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla y batería de calor Aplicación estándar Control en cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión AEA001 U1B HQ SyncoTM 700, RMU710B Sistema de ventilación con compuertas de mezcla y batería de calor Diagrama de la instalación Diagramas de función AqR Max. Min Sp SpH SpTSu SpTSuH TOa TR TSu Yctl Calidad de aire interior Máximo Mínimo Consigna Consigna de calefacción Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador -46- 5.7.2 Sistema de ventilación con intercambiador de calor de placas y batería de calor Aplicación estándar Control de temperatura del aire de impulsión, control IAQ incluido. ADAE02 U1B HQ SyncoTM 700 MU710B Sistema de ventilación con intercambiador de calor der placas y batería de calor Diagrama de la instalación Diagramas de función AqR FanSpd Sp SpTSuH TOa TSu Yctl Calidad de aire interior Velocidad del ventilador Consigna Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura del aire exterior Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador -47- 5.7.3 Sistema de ventilación con compuertas de mezcla y batería de calor Aplicación estándar Control en cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión AEA006 U1B DE SyncoTM 700, RMU710B Sistema de ventilación con control en función de la demanda basado en la temperatura ambiente y la IAQ, con batería de calor y compuertas de mezcla Diagrama de la instalación Diagramas de función Max. Min Sp SpH SpTSu AqR SA SpTSuH TOa TR TSu Yctl FanSpd Máximo Mínimo Consigna Consigna de calefacción Consigna de temperatura de impulsión Calidad de aire interior Intervalo de conmutación Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador Velocidad del ventilador -48- 5.7.4 Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla y baterías de calor y frío Aplicación estándar Control en cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión AEC001 U2B DE SyncoTM 700 RMU720B Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla y baterías de calor y frío Diagrama de la instalación Diagramas de función Max. Min Sp SpC SpH SpTSu SpTSuC TOa TR TSu Yctl AqR FanSpd Máximo Mínimo Consigna Consigna de refrigeración Consigna de calefacción Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador Calidad de aire interior Velocidad del ventilador -49- 5.7.5 Sistema de climatización parcial con intercambiador de calor de placas, y baterías de calor y frío Aplicación estándar Control en cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión con control de IAQ. ADCE03 U2B HQ SyncoTM700 RMU720B Sistema de climatización parcial con intercambiador de calor de placas y baterías de calor y frío Diagrama de la instalación Diagramas de función AqR FanSpd Max. Min Sp SpC SpH SpTSu SpTSuC SpTSuH TOa TR TSu Yctl Calidad de aire interior Velocidad del ventilador Máximo Mínimo Consigna Consigna de refrigeración Consigna de calefacción Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, refrigeración Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador -50- 5.7.6 Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla, batería de calor y humidificador Aplicación estándar Control en cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión con control de humedad. AEDB01 U2B HQ SyncoTM700 RMU720B Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla, batería de calor y humidificador. Diagrama de la instalación Diagramas de función AqR HuR HuSu Max. Min Sp SpC SpH SpHuMax Calidad de aire interior Humedad ambiente Humedad del aire de impulsión Máximo Mínimo Consigna Consigna de refrigeración Consigna de calefacción Consigna máxima de humedad SpLo SpTSu SpTSuC SpTSuH TOa TR TSu Yctl YctlLm -51- Consigna inferior Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, refrigeración Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador Control del límite de salida del controlador 5.7.7 Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla, batería de calor y humidificador Aplicación estándar AEDB03 U2B DE Control en cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión con SyncoTM 700 RMU720B control de humedad. Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla, batería de calor y humidificador Diagrama de la instalación Diagramas de función Max. Min Sp SpH SpTSu SpTSuH HuR HuSu Máximo Mínimo Consigna Consigna de calefacción Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Humedad ambiente Humedad del aire de impulsión SpLo TOa TR TSu Yctl YctlLm FanSpd AqR SpHu Max -52- Consigna inferior Temperatura del aire exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador Limitación de la salida del controlador Velocidad del ventilador Calidad de aire interior Consigna máxima de humedad 5.7.8 Sistema parcial de climatización con compuertas de mezcla, batería de precalentamiento, humidificador y baterías de refrigeración y recalentamiento Aplicación estándar Control en cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión con control de humedad. AEZH02 U3B HQ SyncoTM700 RMU720B Sistema de climatización parcial con compuertas de mezcla, batería de precalentamiento, humidificador y baterías de refrigeración y recalentamiento Diagrama de la instalación Diagramas de función AqR HuR HuSu Max. Min Sp SpC SpH SpHuMax SpHi Calidad de aire interior Humedad ambiente Humedad del aire de impulsión Máximo Mínimo Consigna Consigna de refrigeración Consigna de calefacción Consigna máxima de humedad Consigna superior SpLo SpTSu SpTSuC SpTSuH TDwp TOa TR TSu Yctl YctlLm -53- Consigna inferior Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, refrigeración Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura del punto de rocío Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador Limitación de la salida del controlador 5.7.9 Sistema de climatización con compuertas de mezcla, batería de calor, batería de frío y humidificador Aplicación estándar Control en cascada de temperatura ambiente/aire de impulsión con control de humedad. AEHB03 U3B DE SyncoTM700 RMU720B Sistema de climatización con compuertas de mezcla, batería de calor, batería de frío y humidificador Diagrama de la instalación Diagramas de función AqR HuR HuSu Max. Min Sp SpC SpH SpHuMax SpLo Calidad de aire interior Humedad ambiente Humedad del aire de impulsión Máximo Mínimo Consigna Consigna de refrigeración Consigna de calefacción Consigna máxima de humedad Consigna inferior SpTSu SpTSuC SpTSuH TOa TR TSu Yctl YctlLm FanSpd -54- Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, refrigeración Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador Limitación de la salida del controlador Control de velocidad del ventilador 5.7.10 Sistema de climatización con compuertas de mezcla, batería de precalentamiento, batería de frío, humidificador, deshumidificador y batería de recalentamiento Aplicación estándar Control en cascada de temperatura de ambiente/aire de impulsión con control de humedad AEZH01 U3B DE SyncoTM700 RMU720B Sistema de climatización con compuertas de mezcla, batería de precalentamiento, batería de frío, humidificador, deshumidificador y batería de recalentamiento Diagrama de la instalación Diagramas de función AqR HuR HuSu Max. Min Sp SpC SpH SpHuMax SpHi SpLo Calidad de aire interior Humedad ambiente Humedad del aire de impulsión Máximo Mínimo Consigna Consigna de refrigeración Consigna de calefacción Consigna máxima de humedad Consigna superior Consigna inferior SpTDwp SpTSu SpTSuC SpTSuH TDwp TOa TR TSu Yctl YCtlLm -55- Consigna de temperatura del punto de rocío Consigna de temperatura de impulsión Consigna de temperatura de impulsión, refrigeración Consigna de temperatura de impulsión, calefacción Temperatura del punto de rocío Temperatura exterior Temperatura ambiente Temperatura del aire de impulsión Salida del controlador Limitación de la salida del controlador 6 Especificaciones de la ventilación controlada en función de la demanda Resumen Ventilación controlada en función de la demanda para garantizar una IAQ y unas condiciones térmicas interiores confortables en ambientes con periodos de ocupación y número de ocupantes variables. Y (texto detallado pendiente de añadir al resumen): Texto detallado El programa de control debe satisfacer las siguientes funciones: • Conmutadores/software de demanda para confort térmico e IAQ – Si la temperatura ambiente está por debajo de la consigna de calefacción, o por encima de la consigna de refrigeración, el sistema de ventilación funcionará independientemente de la IAQ. – Si la temperatura ambiente medida está dentro de la banda de energía cero (zona muerta) del confort térmico, el sistema funcionará exclusivamente si la IAQ no es satisfactoria. – En sistemas de climatización completos se aplican los mismos principios para la humedad – No obstante, puede ser necesaria una ventilación básica para eliminar la contaminación del aire interior generada por los materiales del edificio, o para mantener los índices de presión estática • El lazo de control IAQ sirve para minimizar el consumo energético y los costes de funcionamiento y mantenimiento con cualquier carga, pero especialmente con cargas bajas • Opción 1: La concentración de CO2 se determina con una sensor óptico infrarrojo con una luz de referencia integrada • Opción 2: La IAQ se determina con una sonda combinada CO2/VOC que consta de un sensor óptico infrarrojo con una fuente de luz de referencia integrada para medir el CO2, y de un elemento semiconductor de dióxido de estaño calentado para las mediciones VOC. Un sistema de control por microprocesadores procesa las señales CO2 y VOC para producir una señal de demanda. Esta señal de demanda es el resultado de seleccionar el mayor de los dos valores procedentes de las sondas CO2 y VOC. Un algoritmo autoadaptativo compensa las influencias del entorno. En el sistema de control, el punto de interrupción de la señal VOC se puede corregir a diario en un proceso autoadaptativo basado en la calidad del aire exterior, vía software, para adaptar la señal VOC para que tome en cuenta el tipo de uso de la estancia. • La estrategia de control de la sonda y el controlador combinados consta de las siguientes funciones: – Programa horario definido por el cliente para apagar la instalación cuando el edificio no está en uso – Programa horario de preventilación para airear los ambientes antes de ser ocupados, con funciones de protección de la instalación cuando esta funciona sólo con aire exterior – Botones para las opciones de control manual de duración y función preventilación – Ventilación continua al final del periodo de ocupación, durante un periodo de retardo máximo a la parada ajustable, con circuito “esperar” y apagado de la instalación una vez se alcanza la consigna IAQ por primera vez – Ventilación controlada en función de la demanda, con cambio de régimen automático a modo Confort durante el periodo de uso del edificio (a través del controlador PID), combinada con otras estrategias de temperatura y humedad y adaptada a los componentes disponibles en la instalación -56- – Opción estándar para la conexión detectores de presencia, para cambio de régimen automático a modo espera, que respondan a la temperatura, la humedad y la IAQ – Secuencias de control para modo mezcla de aire, con aire recirculado y control a dos velocidades, opcionalmente control a una velocidad u operación a través de variadores de velocidad (dependiendo de los componentes de la instalación), con cambio de régimen determinado mediante parámetros Opción 1: Versión ambiente La carcasa de la sonda y la placa de montaje del elemento sensible pueden separarse para montarlas por separado. El elemento sensible y los componentes electrónicos pueden instalarse y retirarse sin desconectar el cableado. Opción 2: Versión conducto La célula de medida está completamente aislada de la electrónica y los terminales de conexión de la interfaz para evitar que la medición se vea afectada por el aire ajeno al conducto. No es necesario alinear la carcasa de la sonda con el flujo de aire. -57- 7 Artículos técnicos [1] VDMA -Einheitsblatt 24773: Bedarfsgeregelte Lüftung – Begriffe, Anforderungen, Regelstrategien, marzo 1997 [2] Bedarfsgeregelte Lüftung – Automatisierungskonzept mit Zukunft; TAB Technik am Bau 6/1997, Simon Meier, Siemens Building Technologies [3] Congresos de calidad de aire interior: Indoor Air'78, Copenhague; Indoor Air'81, Amherst; Indoor Air'84, Estocolmo; Indoor Air'87, Berlín Occidental; Indoor Air'90, Toronto; Indoor Air'93, Helsinki; Indoor Air'96, Nagoya; Indoor Air'99, Edimburgo; Indoor Air'02, Monterrey: Actas de congreso completas disponibles en librerías. Otras conferencias sobre calidad de aire: Roomvent/Healthy Buildings. Estas conferencias también tienen lugar cada tres años. Actas de congreso completas disponibles en librerías. [4] Olf und decipol – die neuen Masseinheiten für die empfundene Luftverschmutzung, Gesundheitsingenieur – Haustechnik – Bauphysik – Umwelttechnik 109 (1988), S. 216-219, P.O. Fanger [5] A Trained Panel to evaluate Perceived Air Quality Ph. Bluyssen, H. Kondo, J. Pejtersen, L. Gunnarsen, G. Clausen, P.O. Fanger [6] Air Quality Guidelines for Europe; Publicaciones regionales OMS, European Series No. 23, Organización mundial de la salud OMS, Oficina regional para Europa, Copenhague [7] Luftschadstoffe in Innenräumen: Exposition und gesundheitliche Auswirkungen Bericht über eine WHO-Tagung, WHO, EURO-Berichte und Studien 78 [8] Air Pollution Sources in Offices and Assembly Halls, Quantified by the Olf Uniit Energy and Buildings 12 (1988), S. 7-19. P.O. Fanger, L. Lauridsen, Ph. Blussen, G. Clausen [9] Raumluftqualität und Lüftung in Schweizer Bauten, Schriftenreihe des Bundesamtes für Energiewirtschaft Studie Nr. 44, J. Schlatter und H.U. Wanner [10] Minimum Ventilation Rates and Measures for Controlling Indoor Air Quality, Technical Note AIVC 26, octubre 1989 [11] Bedarfsgeregelte Lüftung – Derzeitiger Kenntnisstand (junio 1989) Internationale Energie-Agentur IEA, Dr. W. Raatschen, Dornier GmbH, Friedrichshafen [12] Sensoren für eine Bedarfsgeregelte Lüftung – Hintergrundinformation zum VDMA Einheitsblatt 24 772 CCI 4/1991, Simon Meier, Siemens Building Technologies [13] Mischgassensoren als Führungsgrösse für Bedarfsgeregelte Lüftungen HeizungKlima 4/1992, Simon Meier, Siemens Building Technologies [14] Bedarfslüftung – ein grosses Energie-Sparpotential liegt brach Heizung Lüftung Haustechnik HLH 9/1994, S. 459-465, Simon Meier, Siemens Building Technologies [15] Bedarfslüftung: Komfort bei reduzierten Kosten Technik am Bau TAB 10/1995, Simon Meier, Siemens Building Technologies [16] Sensoren für IAQ: Mischgasfühler? Ja! – CO2-Fühler? Ja! CCI 13/1995, Simon Meier, Siemens Building Technologies [17] 5-Stern-Luft in Restaurant – mit Bedarfslüftung Heizung und Lüftung 4/1994, S. 26-29, Simon Meier, Siemens Building Technologies [18] Economizer tx2 – h,x-geführte Regelung Brochure – Siemens Building Technologies – Nº. de pedido: CB 20199 [19] Olfaktorische Behaglichkeit – ein neuer Ansatz für die empfundene -58- Raumluftqualität KI Luft- und Kältetechnik 2/2003, Diotima von Kempski [20] REZ Raumluft-Essenzen-Zugabe – ein kleiner Leitfaden über Grundlagen und Anwendungsmöglichkeiten, Fachwissen aktuell, Promotor-Verlag, 1999, Diotima von Kempski [21] Air and Well Being – A Way to more Profitability, Tagungsband der Healthy Buildings-Konferenz 2003, Singapore, julio 2003, Diotima von Kempski [22] REZ Raumluft-Essenzen-Zugabe und Raumluftqualität – ein Widerspruch oder eine notwendige Ergänzung? Wohnungsmedizin und Bauhygiene, abril 2001, Diotima von Kempski [23] Raumluftqualität – Belastung, Bewertung, Beeinflussung, Verlag C.F. Müller Karlsruhe, 1993, ISBN 3-7880-7451-5, J. Witthauer, H. Horn, W. Bischof -59- 8 Normas y estándares Austria Europa IDA 1 IDA2 IDA3 IDA 4 20-70 (30-105) >54 (>108) 34-54 (72-108) 22-36 (43-72) <22 (<43) 12-15 25-30 (30-70) Reino Unido EEUU Referencia Basado en área m3/h*m2 Pasillos Basado en nº. de personas m3/h por pers. Basado en área m3/h*m2 Tiendas Basado en nº. de personas m3/h por pers. Basado en área m3/h*m2 Restaurante Basado en nº. de personas m3/h por pers. Basado en área m3/h*m2 Aulas auditorio sala de lectura Basado en nº. de personas m3/h por pers. Basado en área m3/h*m2 Basado en nº. de personas m3/h por pers. Basado en área m3/h*m2 Basado en nº. de personas m3/h por pers. Basado en área m3/h*m2 Basado en nº. de personas m3/h por pers. Salas de conferencias [ÖN6000.3] ≥400* [EN13779] 400-600* 1,32,5 <1,3 <1000* 0,3 h-1 Oficina de diseño abierto 1000 no aplic. >2,5 Alemania Suiza Oficina individual CO2 (ppm) Basado en área m3/h*m2 General Basado en nº. de personas m3/h por pers. País 6000-1000* 10001500 1000 1500 40 (60) 700* 36 4 60 (80) 6 20 (40) 10-20 30 (50) 15 30 (50) 8 20 (40) 3-12 [DIN 1946-2] [SIA382/1] (4,7) (4,7) 36 (4390) 36 (22) 29 36 (1829) 29 (11) 4,7 [BS5720:1979] 3,6-5,4 0,9 [ASH-RAE62] Tabla 7 Vista general de los estándares de ventilación * Por encima del nivel exterior ( ) Si se permite fumar, deberán tenerse en cuenta los valores entre paréntesis IDA 1: Calidad de aire interior alta IDA 2: Calidad de aire interior media IDA 3: Calidad de aire interior moderada IDA 4: Calidad de aire interior baja Citas de los estándares Austria [ÖN6000-3] Esta norma austriaca se centra sólo en la concentración de CO2 para determinar el caudal de aire exterior por persona. Los caudales de aire exterior mínimos se basan en un porcentaje de CO2 (en volumen) de 350 ml/m3 = 350 ppm en el aire exterior, y una concentración máxima admisible de CO2 de 1.000 ppm en el aire interior. Nota: Los caudales mínimos de aire exterior especificados varían en función de la actividad física prevista para el espacio. En ambientes en los que se permite fumar, el caudal mínimo de aire exterior de la tabla debe multiplicarse por un factor de, al menos, 1,5. Alemania [DIN 1946-2] Deben respetarse los caudales mínimos de aire exterior mostrados para los distintos tipos de espacios de la tabla. En todos los casos se aplica el valor más alto. En ambientes con fuentes adicionales de olores no deseados (p. ej. humo de tabaco), el caudal mínimo de aire exterior por persona debe aumentarse en 20 m3/h. Para contaminación de aire interior por vertidos de origen humano, se puede usar el contenido de CO2 del aire como baremo de comparación. El contenido de CO2 del aire no puede superar el 0,15% = 1.500 ppm (concentración por volumen). El valor recomendado es de 0,1%. -60- Gran Bretaña [BS 5720:1979] Se necesita un suministro de aire exterior para mantener una atmósfera razonablemente libre de olores (diluir los olores corporales y el humo de tabaco) y para diluir el dióxido de carbono exhalado. Esta cantidad se puede valorar por persona y está relacionada con la densidad ocupacional y la actividad dentro del espacio. La proporción de aire exterior introducido en un edificio puede variar para lograr un funcionamiento económico. Deben tenerse en cuenta los cambios en la carga del edificio y el sistema deberá estar diseñado de modo que se mantenga el máximo rendimiento operacional en condiciones de carga parcial. Se proporciona una tabla con ejemplos típicos de espacios climatizados, como oficinas, tiendas, restaurantes, etc., y valores detallados en dm3/s por persona y/o dm2/s por área. Suiza [SIA382/1] Los caudales de aire exterior en zonas de no fumadores se basan en los requisitos de confort. Generalmente, los sistemas de ventilación deberán dimensionarse de modo que se pueda mantener una concentración de CO2 en el interior de 0,10% = 1.000 ppm (correspondiente a una diferencia de 0,06 a 0,07% entre el aire interior y el aire exterior). Esto implica un caudal de aire exterior de 25 a 30 m3 por persona y hora. Desde el punto de vista higiénico, es perfectamente admisible una concentración de CO2 del 0,15% (correspondiente a una diferencia del 0,11 al 0,12% comparado con la concentración en el aire exterior), y esto puede lograrse con un caudal de 12 a 15 m3 por persona y hora. Las encuestan muestran que con una concentración de CO2 del 0,15%, el 85% de los usuarios del ambiente juzgan la IAQ como satisfactoria. En ambientes en los que se permite fumar, es necesario un caudal de aproximadamente 30 a 40 m3 por persona y hora para evitar una considerable falta de confort, y aproximadamente de 60 a 70 m3 por persona y hora para evitar molestias. En ambientes desocupados o sólo parcialmente ocupados, se recomienda, por razones de salud, mantener un intercambio de aire de al menos 0,3 h-1, o garantizar una adecuada ventilación acelerada (purga) antes de usar la estancia. EEUU [ASHRAE62] La IAQ se considerará aceptable siempre que se mantengan los índices de ventilación mostrados en la tabla, si la calidad del aire exterior introducido es aceptable. Los seres humanos del edificio emiten CO2, vapor de agua y contaminantes, incluyendo aerosoles biológicos y sustancias orgánicas volátiles. Los criterios de confort (olor) relacionados con los vertidos biológicos se satisfacen si la ventilación produce una concentración de CO2 que supere en menos de 700 ppm la concentración del aire exterior. Nota: La norma ASHRAE contiene una tabla muy detallada de todos los tipos posibles de ambientes, proporcionando en cada caso un máximo de ocupación prevista y el caudal de aire necesario por persona y hora, o el caudal en función del área. Además, la relación entre índice de ventilación y concentración de CO2 en el interior se ilustra detalladamente. -61- Europa [EN 13779] Nueva norma europea “Ventilación de edificios no residenciales” El CEN (Comité Europeo de Normalización) aprobó la nueva norma europea EN 13779 “Ventilación de edificios no residenciales – requisitos que deben cumplir las instalaciones de ventilación y acondicionamiento de ambientes” el 16 de enero de 2004. Los organismos nacionales de normalización de los países que se indican a continuación están obligados a implementar esta norma europea: Alemania, Austria, Bélgica, Chipre, Dinamarca, Eslovaquia, Eslovenia, España, Estonia, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Irlanda, Islandia, Italia, Letonia, Lituania, Luxemburgo, Malta, Noruega, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa y Suiza. La nueva norma diferencia cuatro categorías de calidad de aire interior (IDA): IDA 1 Calidad de aire interior alta IDA 2 Calidad de aire interior media IDA 3 Calidad de aire interior moderada IDA 4 Calidad de aire interior baja Tabla 8 Las cuatro categorías de calidad de aire interior, tal como se definen en la nueva norma EN 13779 ¿Cómo se definen las categorías de calidad de aire interior (IDA)? En aplicaciones prácticas, la norma especifica cinco métodos para cuantificar la categoría de la calidad de aire interior. Los valores reales figuran en la Tabla 9. 1. Clasificación directa por nivel de CO2; adecuada para aquellos ambientes ocupados en los que no se permite fumar y la contaminación procede fundamentalmente del metabolismo humano. 2. Clasificación directa según la calidad de aire interior percibida, en decipols. Este método aún no está completamente aceptado y es difícil de aplicar en la práctica. 3. Clasificación indirecta por la tasa de aire exterior por persona: Este es un método práctico bien asentado y útil en todas aquellas situaciones en las que un ambiente tenga un uso humano normal. Estos valores a menudo se utilizan para diseñar el sistema. En la Tabla 9 se indican los índices de aire exterior que suministra el sistema de ventilación por cada persona normal sedentaria con una tasa metabólica de aproximadamente 1,2 met. A ser posible, el diseño del proyecto deberá basarse en datos reales de presencia humana. No obstante, si no se dispone de los valores, la norma especifica los valores representativos de la Tabla 10. 4. Clasificación indirecta por caudal de aire por superficie de suelo: En algunos casos, se puede utilizar este método para diseñar un sistema para recintos no destinados a la ocupación humana y que no tienen un uso claramente definido (p. ej. almacenes). 5. Clasificación por niveles de concentración de contaminantes específicos: Este método de clasificación es adecuado en las situaciones que impliquen emisiones significativas de contaminantes específicos. -62- Categoría IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 Nivel de CO2 por encima del nivel de aire exterior (ppm) Rango Valor por típico defecto ≤400 350 400-600 500 600-1000 800 >1000 1200 Calidad de aire interior percibida (decipol) Rango Valor por típico defecto ≤1 0,8 1,0 – 1,4 1,2 1,4 – 2,5 2,0 >2,5 3,0 (% insatisfecho) Rango Valor por típico defecto ≤15 12,7 15 – 20 17,6 20 – 30 25,6 >30 33,3 Tasa de aire exterior por persona* 3 (m /h por persona) Rango Valor por típico defecto >54 72 36 – 54 45 22 – 36 29 <22 18 Tabla 9 Las distintas categorías de calidad de aire interior con sus clasificaciones pertinentes. Clasificación directa: Por nivel de CO2 o por calidad de aire percibida Clasificación indirecta: Por tasa de aire exterior por persona De las normas EN13779 y CR1752. * Valores para áreas de no fumadores. Para áreas de fumadores, multiplique los valores por 2. A ser posible, el diseño del proyecto deberá basarse en datos reales de presencia humana. No obstante, si no se dispone de valores, se recomiendan los datos de la Tabla 10: Tipo de uso Oficina de diseño abierto Oficina pequeña Sala de reuniones Grandes almacenes Aulas Sala de hospital Habitación de hotel Restaurante Área de suelo neto en m2 por persona Rango típico Rango predeterminado 7 – 20 12 8 – 12 10 2–5 3 3–8 4 2–5 2,5 5 – 15 10 5 – 20 10 1,2 – 5 1,5 Tabla 10 Supuestos de diseño para superficie de suelo por persona En la norma se definen las siguientes categorías de control de IAQ: Categoría Estado del sistema IDA – C1 Sin control IDA – C2 Control manual mediante conmutador IDA – C3 Según un programa horario IDA – C4 Control de ocupación: Según la presencia (interruptor de luz, detector infrarrojo) IDA – C5 Control de presencia según cantidad de personas IDA – C6 Control directo mediante sondas de medición de los parámetros de aire interior (CO2 o VOC) Tabla 11 -63- Relacionado con la IAQ La norma establece explícitamente que el cliente y el ingeniero de diseño deberán acordar y especificar: • La IAQ deseada para el usuario del edificio, es decir, IDA 1, IDA 2, IDA 3 o IDA 4 • El método de clasificación que el cliente desea aplicar (consulte el cuadro “Categorías IDA”) • El uso de cada ambiente • La ocupación humana (el número de personas que puede ocupar el ambiente durante mayor periodo de tiempo). Además, también deberá declararse la actividad. El nivel de ocupación se proporcionará en forma de programa horario. Si no se declaran estos valores, se recomiendan los valores de la Tabla 10: • Caudal de aire exterior por estancia. Si no se declara nada, deberá usarse la tasa de aire exterior por persona de la categoría IDA 2 (véase la Tabla 9) • Tipo de control del entorno interior (IDA-C1 a IDA-C6) Comentarios e interpretación Resulta obvio que la forma más fácil de garantizar que el edificio funciona de acuerdo con esta norma es usar la ventilación controlada en función de la demanda basada en el CO2. Aunque la norma no lo indica explícitamente, se puede leer entre líneas debido a que invita a una clasificación directa de aire por nivel de CO2. Otros métodos para clasificar el aire se denominan “aún no totalmente aceptada”, “difícil de usar en la práctica” o “indirecta” y “usada en el diseño del sistema”. Además, la norma invita a utilizar control “directo” en función de la demanda basado en CO2 o VOC, pero no a utilizar ninguno de los otros métodos. Si se usa un control directo mediante sondas de medida de concentración de CO2 en el aire interior (método IDA – C6), el usuario y el operador del edificio siempre pueden garantizar y documentar la calidad de aire interior (IDA). Esto es cierto incluso si las previsiones de ocupación del diseño eran incorrectas (véase la Tabla 10). La ventilación controlada en función de la demanda basada en el CO2 compensa los errores y garantiza un funcionamiento económico y acorde a la IAQ acordada. Es de esperar que esta nueva norma, que será válida en toda Europa, cree una demanda adicional de ventilación controlada en función de la demanda. [AIVC] Revisión de criterios de ventilación internacional, estanqueidad al aire, aislamiento térmico y calidad de aire interior, M.J.Limb, International Energy Agency, Documento AIC-TN55, 2001 [ASHRAE62] ANSI/ASHRAE Norma 62-2001, Sociedad americana de ingenieros de calefacción, refrigeración y aire acondicionado, Inc., 2001 [ASTMD6245] ASTM D6245-98(2002) Guía de la norma sobre la utilización de concentraciones de dióxido de carbono en interiores para evaluar la calidad de aire interior y la ventilación [BS 5720:1979] Norma británica BS5720. 1979, Procedimiento a seguir en la ventilación mecánica y la climatización de edificios [CR 1752] Ventilación en edificios – Criterios de diseño para el entorno interior, INFORME CEN, dic. 1998 [DIN1946-2] -64- DIN 1946 –Parte 2, Calefacción, ventilación y climatización – Requisitos relacionados con la salud, norma VDI, Deutsches Institut für Normung e.V. 1994, Berlín [EN 13779] Norma europea, Ventilación de edificios no residenciales – Requisitos que deben cumplir las instalaciones de ventilación y acondicionamiento de ambientes, CEN, Bruselas, septiembre de 2004 [ÖN6000-3] Norma austriaca: Sistemas de ventilación Normas básicas, higiene y requisitos psicológicos de espacios ocupados [SIA382/1] Norma suiza: Requisitos técnicos para sistemas de ventilación, 1992, Schweizerische Normen Vereinigung, Zúrich 1992 [VDI4300-9] Borrador de código de buenas prácticas: Medición de la contaminación del aire interior – Estrategia para la medición de dióxido de carbono (CO2) -65- 9 Glosario IAQ admisible Se aplica al aire que no contiene concentraciones nocivas de ninguna sustancia perniciosa conocida y que la gran mayoría (un 80% o más) de las personas expuestas a él acepta sin reparos. Sistema de climatización Véase “Sistemas de tratamiento de aire”. Sistemas de tratamiento de aire Estos abarcan los sistemas de ventilación (calefacción con o sin recuperación de calor), sistemas de climatización parciales (calefacción y humidificación y/o refrigeración, con o sin recuperación de calor) y sistemas de climatización completos (los cuatro procesos con o sin recuperación de calor). Sistema de revitalización del aire Un sistema registrado en el que se mezclan sustancias olfativas naturales agregando aceites esenciales al aire de impulsión del sistema de tratamiento de aire. En este proceso deben respetarse parámetros técnicos y aromáticos. Sonda CO2 Miden en ppm la concentración de CO2 en el aire interior o en el aire de extracción. Un valor típico de la concentración en el aire exterior es de 350 a 500 ppm. Consigna ambiente típica: 1.000 a 1.500 ppm. Valor CMA/OEL: 5.000 ppm. Principios de medida: Sensores optoacústicos y piroeléctricos. Los sensores optoacústicos tienen definido un punto cero estable. Banda de confort, zona de confort La zona de temperatura ambiente y humedad en la que no es necesario calefactar/refrigerar o humidificar/deshumidificar. Por ejemplo: 22 °C ± 2 °C; 45% h.r. ±15% h.r., o, en el caso de la IAQ, una concentración de CO2 menor que 1.500 ppm. 1.000 ppm se corresponden con una caudal de aire exterior de 25m3/h por persona, y 1.500 3 ppm con 15 m /h por persona. decipol (dp) La IAQ percibida también puede expresarse en decipol (dp), donde 1 dp es la calidad del aire de un espacio con una fuente de contaminación de un olf ventilada con 10 l/s de aire puro. Conmutadores de demanda Durante el periodo (definido en el programa horario) en que un edificio está potencialmente en uso, el sistema de tratamiento de aire sólo se activa si se produce una demanda por medición (demanda de calefacción/refrigeración, demanda de renovación de aire, demanda de humidificación/deshumidificación, etc). Los controladores todo/nada funcionan como conmutadores de demanda. Todas las señales de demanda tienen igual importancia. Si las variables de medida están dentro de la zona asociada al confort (zona muerta), el sistema de tratamiento de aire se desactivará. -66- Ventilación controlada en función de la demanda En un sistema de control de ventilación en función de la demanda, la demanda de renovación de aire se mide continuamente con sondas de calidad de aire interior (sondas CO2 o VOC), y un controlador ajusta continuamente la cantidad de aire exterior que se envía al ambiente para que coincida con la demanda real (medida). Esta técnica es significativamente mejor que el control por conmutación horaria. El sistema de tratamiento de aire se activa en base a las señales de los conmutadores de demanda. Dado que para la ventilación controlada en función de la demanda no se necesitan equipos controlados adicionales, actualizar los sistemas existentes es sencillo. Economizador tx2 Estrategia de control utilizada para optimizar el uso de energía para el tratamiento térmico (calefacción/refrigeración; humidificación/deshumidificación) del aire interior. Dado que los cuatro procesos consumen mucha energía, aunque en distinto grado, se minimiza la suma de las señales de medida de demanda. Gráfico h,x Se puede usar un tipo de gráfico psicométrico para determinar todas las propiedades termodinámicas de la humedad del aire sin realizar cálculos. Sustancia indicativa Siempre que no se permita fumar y que no existan otras fuentes de contaminación del aire interior, el contenido de CO2 del aire interior es un indicador de la contaminación provocada por las personas de una habitación. El humo de tabaco es otra de las sustancias indicativas. Sonda de calidad de aire interior (IAQ) Sonda utilizada para medir la calidad de aire del ambiente o del conducto de extracción de aire. Si la causa principal de la contaminación del aire de un recinto son las personas que lo ocupan, la variable de referencia más adecuada para operar el sistema de tratamiento de aire en función de la demanda es la concentración de CO2. Las aplicaciones ideales son museos, teatros, salas de lectura, cines y oficinas de diseño abierto. El humo de tabaco sólo puede ser medido con sondas VOC. Valor CMA Concentración máxima admisible. Esta concentración de una sustancia permitida legalmente en un lugar de trabajo también se conoce como límite de exposición profesional (OEL). La CMA es lo suficientemente pequeña como para no afectar a la salud de las personas que se exponen a ella durante 8 horas. Para CO2: 5.000 ppm. Tasa metabólica (M) Tasa de energía producida por el cuerpo humano. La tasa metabólica varía según la actividad. Se expresa en la unidad met o en W/m2 (1 met=58,2 W/m2). Un met es la energía producida por unidad de superficie de área por una persona sedentaria en reposo. La superficie de área de una persona promedio es aproximadamente 1,8 m2 [CR 1752]. Olf La contaminación de aire creada por una persona normal (un oficinista adulto y sedentario promedio, con sensación térmica neutra). -67- Acción olfativa/olf La olfatometría utiliza el sensible sentido del olfato humano para detectar y analizar olores. Si bien ha sido posible clasificar otras percepciones sensoriales de forma generalmente válida, no ha sido posible demostrar lo mismo con los olores. No obstante, se han realizado repetidos esfuerzos para establecer un modelo viable mediante jurados. Sistema parcial de climatización Véase “Sistemas de tratamiento de aire”. IAQ percibida Se define como el porcentaje de personas insatisfechas. Es decir, las personas que se prevé percibirán el aire como inaceptable justo después de entrar en el espacio. ppm Partes por millón. Variable de medida usada para cuantificar la concentración de CO2. Ubicación de la sonda Para garantizar una buena IAQ, la sonda debe colocarse en una posición en la que quede expuesta a las fuentes de olor principales pero, al mismo tiempo, también esté expuesta a los efectos del sistema de ventilación. En este contexto, es importante tener en cuenta que los olores se propagan no sólo mediante corrientes de aire, sino también por difusión. Symaro Gama de sondas para edificios Siemens. Synco Gama de controladores Siemens. Sistema de ventilación Véase “Sistemas de tratamiento de aire”. VOC VOC = Compuestos orgánicos volátiles. Sonda VOC Las sondas VOC miden la presencia de gases y vapores combustibles en el aire interior (humo de tabaco, olor corporal, emisiones de los materiales del recinto). Estas sondas están especialmente recomendadas en aplicaciones tipo restaurantes, salas de conferencias, pabellones deportivos y salas de reuniones. Sondas VOC Véase “sondas de mezcla de gases”. -68- Respuestas de infraestructura. Las megatendencias que impulsan el futuro Las megatendencias (cambios demográficos, urbanización, cambio climático y globalización) dan forma al mundo actual. Además, tienen un impacto sin precedentes en nuestras vidas y en sectores vitales de nuestra economía. Tecnologías innovadoras para responder a los problemas asociados más difíciles A lo largo de sus 160 años de historia de acreditada investigación y talento tecnológico, con más de 50.000 patentes activas, Siemens ha ofrecido a sus clientes innovaciones continuas en las áreas de atención sanitaria, energía, industria e infraestructura, tanto global como localmente. Aumento de la productividad y eficiencia mediante la gestión de todo ciclo vital del edificio Building Technologies ofrece soluciones inteligentes integradas para la industria, los edificios comerciales y residenciales y la infraestructura pública. Durante todo el ciclo vital de la instalación, nuestra oferta (global y consecuente con el medio ambiente) de productos, sistemas, soluciones y servicios en el campo de tecnología de instalaciones eléctricas, automatización de edificios, seguridad contra incendios y seguridad electrónica, garantiza: – óptimo confort y el mayor rendimiento energético en edificios, – protección y seguridad para las personas, los procesos y los bienes, – mayor productividad del negocio. Siemens Switzerland Ltd Industry Sector Building Technologies Division International Headquarters Gubelstrasse 22 6301 Zug Suiza Tel +41 41 724 24 24 Siemens Building Technologies Industry Sector Brunel House Sir William Siemens Square, Frimley Camberley Surrey, GU16 8QD Reino Unido Tel +44 1276 696000 Siemens Ltd Industry Sector Building Technologies Division Units 1006-10 10/F, China Resources Building 26 Harbour Road Wanchai, Hong Kong Tel +852 2870 7888 La información de este documento contiene descripciones generales de las opciones disponibles, que no siempre son aplicables en los casos individuales. Por tanto, las características necesarias deberán especificarse, para cada caso individual, antes de cerrar el contrato. © Siemens Switzerland Ltd • Nº de pedido 0-92166-es • 10902 www.siemens.com/buildingtechnologies -69-