sábado, 5 de febrero de 2011

Ventilación en Edificios de Viviendas


Con la reciente aparición del NUEVO RITE y el Código Técnico de la Edificación, ha aparecido la obligatoriedad de ventilar las viviendas, para tener una calidad mínima del aire interior de las mismas.
Efectuando dichos cálculos y definiendo las características de diseño del sistema existen malas interpretaciones, las cuales vamos a intentar subsanar con el presente artículo.

El RITE establece en su punto IT 1.1.4.2.1. que los edificios de viviendas dispondrán de un sistema de ventilación para:
·         Viviendas.
·         Trasteros.
·         Almacenes de residuos.
·         Garajes.

Para el diseño de dichas ventilaciones el RITE nos remite al DB-HS-3.
Referido al sistema de ventilación de las viviendas, el HS-3 establece que las viviendas tendrán unas aberturas de admisión y de extracción, que aportarán unos mínimos caudales de ventilación.
En este punto nos surge la siguiente duda: como podemos tener caudales de ventilación superiores a 0,5 m3/s (18.000 m3/h), ¿será obligatoria la recuperación de calor?.
No, la ventilación de viviendas viene regulada, y se debe diseñar bajo los criterios de la sección HS-3 del CTE. A este documento remite el RITE, y en él no obliga a dicha recuperación. En cualquier caso dicha recuperación sería voluntaria, aún pudiendo ser aconsejable.

Los mencionados caudales de ventilación se calcularán del siguiente modo:
Caudales de admisión:
·         Dormitorios: 18 m3/h por ocupante.
·         Salón-comedor: 10,8 m3/h por ocupante.
El número de ocupantes en los dormitorios, se considerara igual a:
·         1 en cada dormitorio individual.
·         2 en cada dormitorio doble.
Y, en el comedor y en cada sala de estar, el número de ocupantes será la suma de todas las personas contabilizadas en los dormitorios.

Criterios de arquitectura cifran en 8 m2 la frontera entre dormitorio individual y dormitorio doble.
Caudales de extracción:
·         Baños/Aseos: 54 m3/h por local.
·         Cocinas: 7,2 m3/h por m2.
           
Adicionalmente, existirá una red de evacuación independiente de ventilación de las campanas extractoras.
Hagamos un ejemplo de cálculo de caudales y secciones de rejillas de un sistema de ventilación para viviendas:
Sea una vivienda que consta de:
·         1 dormitorio doble.
·         2 dormitorios individuales.
·         2 baños.
·         1 cocina de 10 m2.
·         1 salón-comedor.
Tendremos los siguientes caudales de admisión de aire a la vivienda:
·         Dormitorio doble: 36 m3/h.
·         Dormitorio individual: 18 m3/h.
·         Salón comedor: 4 x 10,8 = 43,2 m3/h.
TOTAL, admisión = 115,2 m3/h.

Tendremos, a su vez, los siguientes caudales de extracción de aire de la vivienda:
·         Baños: 54 m3/h.
·         Cocina: 10 x 7,2  = 72 m3/h.
TOTAL, extracción = 180 m3/h.
Como los caudales vienen establecido como caudales de admisión y extracción mínimos, debemos cumplir con ambos criterios, y por tanto equilibrar ambos caudales.
Tenemos una diferencia de: 180 – 115,2 = 64,8 m3/h.
Caudal que hemos de introducir, lógicamente por el salón, por lo que el caudal introducido en el salón será de:
43,2 + 64,8 = 108 m3/h.
Así, lo caudales de admisión y de extracción serán ambos iguales: 180 m3/h.
Conocidos los caudales de admisión ya podemos diseñar la calefacción y las renovaciones horarias.
Hemos de hacer hincapié en que el aire exterior entra en la vivienda por salones y dormitorios, por lo que es en estas habitaciones donde debemos acondicionar dichos caudales. No en baños, o cocinas, donde los caudales son de extracción, y el aire que llega a estos recintos ha sido tratado térmicamente en salones y dormitorios.
El HS-3 establece la sección útil de las aberturas de admisión y extracción:
S (cm2) = 4 x q (l/s)
Por tanto para lo caudales finales obtenidos (tras el equilibrio) tendremos unas aberturas de:
·         Dormitorio doble: 40 cm2.
·         Dormitorio individual: 20 cm2.
·         Salón: 120 cm2.
·         Baños: 60 cm2.
·         Cocina: 80 cm2.
Estas rejillas pueden ser las:
·         Aberturas de la carpintería exterior, cuando esta sea de clase 0 ó 1 (según la norma UNE 12.207:2000), pero en zonas climáticas A ó B .
·         aberturas de admisión, aberturas dotadas de aireadores o aberturas fijas de la carpintería, en el resto de zonas climáticas (Madrid se considera zona climática D-E según la altitud de la población). En estas zonas solo pueden utilizarse carpinterías clase 2, 3 ó 4.  
Las rejillas de admisión se colocarán a una altura mínima de 1,80 m, y estarán orientadas hacia el techo.
Y para las rejillas de paso, la sección útil será de 70 cm2, o la resultante de aplicar:
S (cm2) = 8 x q (l/s)
Para el ejemplo desarrollado, tendremos unas aberturas de:
·         Dormitorio doble: 80 cm2.
·         Dormitorio individual: 70 cm2.
·         Salón: 240 cm2.
·         Baños: 120 cm2.
·         Cocina: 160 cm2.

Ventilación en Locales


En el artículo anterior tratábamos de aclarar las novedades en cuanto a los sistemas de ventilación en edificios de viviendas, según el RITE 2.007 y el DB HS 3 del CTE. Quedó pendientes el resto de los usos de los edificios.
En edificios no residenciales el RITE nos remite a la Norma UNE EN 13.779: 2.005 “Ventilación de los Edificios no Residenciales. Requisitos de Prestaciones de los Sistemas de Ventilación y Acondicionamiento de los Recintos”.
Recordemos que la finalidad de un sistema de ventilación es evitar elevadas concentraciones de contaminantes que pueden tener efectos en la salud y el entorno de los ciudadanos, como consecuencia de respirar aire de baja calidad. La normativa actual, tanto CTE, como RITE, tiene como objetivo prioritario la mejora de la calidad del aire, junto con la mejora de los sistemas de climatización, para que sean más eficientes, de menor consumo y emisiones tóxicas a la atmósfera.
Esta nueva Norma UNE 13.779 anula y viene a sustituir a la UNE 100.011, citada en el RITE 1.998. En ella, se marcan los requisitos y prestaciones de los sistemas de ventilación y acondicionamiento de los locales destinados al bienestar de las personas, siempre, dentro de edificios de uso no residencial.
El RITE recoge en la Instrucción Técnica 1.1. la mayoría de los valores de bienestar térmico y calidad del aire interior.
Respecto a la calidad del aire interior el RITE establece 4 categorías, denominadas IDA, en función del uso de los locales:

Categoría
Calidad
Uso
IDA 1
Óptima
Guarderías.
IDA 2
Buena
Oficinas, aulas, museos, residencias de ancianos y estudiantes (locales comunes), salas lectura y piscinas.
IDA 3
Media
Edificios comerciales, cines, teatros, salones de actos, habitaciones hotel, restaurantes, cafeterías, bares, salas de fiestas, gimnasios y salas de ordenadores.
IDA 4
Baja


Estos valores serán válidos para locales donde no esté permitido fumar, en caso contrario, estos valores serán el doble de los indicados anteriormente. Dichas zonas estarán delimitadas y los cerramientos serán estancos al aire, y en depresión con respecto a los locales contiguos.
En los edificios de uso hospitalario serán de aplicación los criterios de la Norma UNE 100.713: 2.005, “Instalaciones de acondicionamiento de aire en hospitales”.
Para garantizar la calidad del aire interior, el caudal de aire exterior de ventilación necesario se calculará por alguno de los siguientes métodos:
Ø  Método indirecto de caudal de aire exterior por persona, de acuerdo con la siguiente tabla:

Categoría
dm3/s persona
m3/h persona
IDA 1
20
72
IDA 2
12,5
45
IDA 3
8
29
IDA 4
5
18

Para el cálculo del número de personas, en ausencia de datos reales, podemos recurrir a la tabla 22 de la citada norma, “Hipótesis de diseño por superficie de suelo por persona” (m2/persona):

Tipo Uso
Intervalo
Valor Típico
Oficinas panorámicas
7 a 20
12
Oficina pequeña
8 a 12
10
Sala Reuniones
2 a 5
3
Centro Comercial
3 a 8
4
Aula
2 a 5
2,5
Habitación Hotel
5 a 20
10
Restaurante
1,2 a 5
1,5

Este método de cálculo del caudal de aire exterior, es válido cuando la actividad metabólica es, alrededor, de 1,2 met (1 met = 58 W/m2, de superficie de piel del cuerpo humano, recordemos que una persona puede tener un valor de 1,8 m2 de superficie de piel, aproximadamente).
Recordemos brevemente, la producción de calor de las personas para diferentes actividades (temperatura de 24 ºC):
  • Recostado = 0,8 met (80 W/persona).
  • Sentado, relajado = 1,0 met (100 W/persona).
  • Actividad sedentaria (oficina, colegio, laboratorio) = 1,2 met (125 W/persona).
  • Actividad ligera, de pie (compras, laboratorio, industria ligera) = 1,6 met (170 W/persona).
Ø  Método directo por calidad del aire percibido:
Este método está basado en el método olfativo descrito en el informe CR 1.752. Este método todavía no está totalmente aceptado y es difícil de usar en la práctica. Por ello, solo debería utilizarse en aplicaciones donde esté disponible toda la información necesaria sobre las tasas de emisión.
En función de la calidad del aire percibida en decipols (unidad olfativa) obtendremos la calidad del aire interior según la siguiente tabla:

Categoría
Decipols
IDA 1
0,8
IDA 2
1,2
IDA 3
2,0
IDA 4
3,0


Ø  Método directo por concentración de CO2:
Si el método indirecto de caudal de aire exterior por persona, era idóneo para personas con una actividad metabólica de 1,2 met y baja producción de sustancias contaminantes por fuentes distintas del ser humano. Este método es idóneo para locales con elevada actividad metabólica como:
  • Salas de fiesta.
  • Locales para el deporte y actividades físicas, etc.
El CO2 es un buen indicador de emisión de bioefluentes humanos. En la siguiente tabla se ofrecen los niveles de CO2, por encima del nivel del aire exterior:

Categoría
ppm CO2
IDA 1
350
IDA 2
500
IDA 3
800
IDA 4
1.200

Ø  Método indirecto de caudal de aire por unidad de superficie:
En espacios no definidos, por ejemplo, en zonas de almacenamientos, o espacios no dedicados a la ocupación humana permanente, se pueden utilizar los siguientes valores en recintos de hasta 3 metros y para un tiempo de funcionamiento del 50 % (para recintos más altos, y para tiempos de funcionamiento menores, el caudal debe ser mayor):

Categoría
l/(s.m2)
IDA 1
No aplicable este método
IDA 2
0,83
IDA 3
0,55
IDA 4
0,28

Ø  Método de dilución (por niveles de concentración de contaminantes específicos):
Si tenemos suficiente información sobre todas las emisiones interiores, podemos obtener el volumen de aire necesario, aplicando la siguiente fórmula:
Donde,
Q, es el Caudal de Impulsión.
q emitido, es la emisión contaminante.
q máxima, es la concentración máxima permitida de la sustancia contaminante.
c impulsión aire, es la concentración contaminante en el aire de impulsión.
Esta fórmula es válida para una situación estable con una emisión constante de larga duración. Para emisiones con periodos más cortos no será válida.
En el caso de contaminantes diferentes, será necesario comprobar todos los contaminantes relevantes para determinar cuál es el más crítico.
En el proceso de diseño del sistema, se necesita  considerar la calidad del aire exterior del edificio. Para ello situaremos las tomas de aire donde el aire sea menos contaminante, a la vez, que utilizar algún elemento de filtrado. Este elemento de filtrado se seleccionará en función de la calidad del aire interior y exterior.
La calidad del aire exterior se clasifica en 5 niveles en función de las concentraciones de contaminantes:

Categoría
Descripción
ODA 1
Aire puro (puede contener polen)
ODA 2
Altas concentraciones de partículas.
ODA 3
Altas concentraciones de gases contaminantes.
ODA 4
Altas concentraciones de gases contaminantes y partículas.
ODA 5
Muy altas concentraciones de gases contaminantes y partículas.

Los contaminantes gaseosos a considerar en la evaluación del aire exterior son:
ü  Monóxido de carbono.
ü  Dióxido de azufre.
ü  Óxidos del nitrógeno.
ü  Componentes orgánicos volátiles (COVs, como el benceno, etc).
En cuanto a las partículas, queda referido a la cantidad total de partículas sólidas o líquidas en el aire. Vienen referidas en pm10, o sea, materia de diámetro de hasta 10 µm.
La contaminación, y en consecuencia el ODA, no pueden establecerse para toda una ciudad. Por ejemplo en Madrid se dan diferentes calidades del aire exterior:

Estación
Part.
pm10
NO2
ODA
Pz Luca de Tena
124
91
ODA 5
Pz Castilla
104
77
ODA 5
Cuatro Caminos
101
73
ODA 5
Atocha
92
70
ODA 5
General Ricardos
59
52
ODA 5
Vallecas
47
-
ODA 2
Manuel Becerra
46
66
ODA 2
Paseo Extremadura
42
71
ODA 2
Marqués Salamanca
32
-
ODA 1
Plaza de España
23
-
ODA 1

Datos recogidos por Ecologistas en Acción de la Red de vigilancia Atmosférica de la Comunidad de Madrid. Febrero 2.006.
Una vez definidas las calidades del aire exterior e interior, el filtrado dependerá de la combinación de ambas:

IDA 1
IDA 2
IDA 3
IDA 4
ODA 1
F7/F9
F6/F8
F6/F7
G4/F6
ODA 2
F7/F9
F6/F8
F6/F7
G4/F6
ODA 3
F7/F9
F6/F8
F6/F7
G4/F6
ODA 4
F7/F9
F6/F8
F6/F7
G4/F6
ODA 5
F7/F9
F6/F8
F6/F7
G4/F6
Tabla actualizada según corrección errores del RITE del BOE 28/2/2008.
Observamos que se debe de utilizar un pre-filtro, para ayudar a mantener el equipo de ventilación limpio, y un filtro final.
Los filtros de carbono se recomiendan en áreas de la categoría ODA 5, estos filtros deben combinarse con filtros F8 ó F9 corriente abajo.
Otra observación de la tabla de filtros anteriores es que dada la dificultad de elegir u obtener la calidad de aire exterior (ODA), la elección de los pre-filtros/filtros finales, depende únicamente de la calidad del aire interior (IDA).
Veamos algunos aspectos interesantes para el diseño de las tomas de aire y descarga.
Aberturas para tomas de aire:
  • Distar al menos 8 m de un punto de recogida de basura, zona de estacionamiento de 3 ó más coches, alcantarillas, chimeneas, etc.
  • No debe disponerse en una fachada.
  • 3 metros sobre el suelo.
  • En cubiertas situarlas a barlovento (dirección desde donde sopla el viento) del edificio.
  • Protegida, en zonas sin sombra, para que el aire no se caliente excesivamente en verano. Protegidas de la lluvia, nieve, etc.
  • Vigilar posibles zonas de aspiración de contaminantes, o aires de retorno.
  • Facilidad de mantenimiento.
Aberturas de descarga:
·         A 8 metros de un edificio adyacente.
·         Al menos a 2 metros de una toma de aire (ver gráficos de distancias).
·         Caudales no superiores a 0,5 m3/s.
·         Velocidad mínima de descarga 5 m/s.
·         Facilitar la descarga en vertical.
Además hemos de tener en cuenta que en función de la contaminación del aire de descarga podemos o no re-circularlo al recinto.
Para ello se establecen 4 categorías de aire de expulsión:

Categoría
Nivel de Contaminación
Uso
AE 1
Bajo
Oficinas, aulas, salas de reuniones, locales comerciales, espacios de uso público, escaleras y pasillos.
AE 2
Moderado
Restaurantes, habitaciones de hoteles, vestuarios, bares y almacenes.
AE 3
Alto
Aseos, saunas, cocinas, laboratorios químicos, humedad, etc.
AE 4
Muy Alto
Campanas humos, aparcamientos, locales para manejo de pinturas y disolventes, ropa sucia, residuos comida y locales de fumadores.

Solamente el AE 1, exento de humo puede ser retornado a los locales.
El AE 2 puede ser empleado como aire de transferencia hacia locales de servicio, aseos y garajes.
Los aires de calidad AE 3, y AE 4 no podrán ser re-utilizado, debiendo disponerse una expulsión no común con los aires de categoría AE 1 y AE 2, con la finalidad de evitar la posibilidad de una ventilación cruzada.