Renovación de Aire según el CTE y Otros Sistemas
De Construmatica
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El CTE se decanta por la opción de evitar que los usuarios intervengan en la renovación habitual del aire de sus viviendas, para ello determina unos caudales de renovación fijos para cada tipo de vivienda.
Estos caudales incrementan mucho la demanda térmica.
¿Son las renovaciones y el sistema de lograrlas adecuados?
El CTE exige instalar un sistema y un caudal capaz de realizar una renovación mínima, pero admite que se proporcione a los usuarios medios para reducir el caudal en función de su conveniencia.
Esta interpretación cobra fuerza si se compara la renovación de aire con otra instalación obligatoria de la vivienda, la calefacción, que se dimensiona para una cierta demanda máxima, pero que admite que los usuarios varíen la prestación, reduciéndola o incluso anulándola, para adaptarla a sus necesidades reales.
Si se admite la interpretación anterior o no, para contestar a la pregunta acerca de si es adecuada la renovación que exige el CTE y estudiar las posibles alternativas, hay que repasar las bases que sirven para establecer la demanda de renovación de aire. Los temas son los siguientes:
1. Nivel de calidad del aire a obtener.
2. Fuentes de contaminación.
3. Relación entre la contaminación y renovación.
4. Sistemas de renovación.
5. Criterios para que la elección del sistema de renovación.
Nivel de Calidad del Aire
Aunque el CTE no define la calidad del aire, al exigir una cierta renovación, indirectamente se está refiriendo a ella.
El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, RITE, más explícito, indica el método olfativo como el referente válido para definir la calidad del aire cuando, como es el caso de las viviendas, no existen focos o actividades especialmente contaminantes. Aunque se trata de un método discutible por basarse en apreciaciones subjetivas, no existe otro con una formulación capaz de considerar, cuando menos, algunas de las situaciones que afectan la calidad del aire en una vivienda.
En concreto el proceso de cálculo al que remite el RITE para este procedimiento, figura en el Informe Técnico Europeo CR1752 que recoge los estudios de Fanger realizados en los años 70 que establecieron tres niveles aceptables de calidad del aire según hubiera sido apreciada ésta como buena por el 90 %, 80 % o el 70 % de los encuestados al realizar unas pruebas olfativas. A cada nivel de calidad correspondía una cierta renovación de aire, de tal forma que, finalmente, la calidad del aire quedó definida por el caudal de su renovación.
Los tres niveles de confort ambiental, para las viviendas, superan ampliamente los niveles mínimos de calidad del aire, por debajo de los cuales pudieran ocasionarse problemas de salud.
Dato importante: la renovación de aire de una vivienda, en los términos en que lo plantea el CTE o el RITE, es un tema de confort ambiental, no un tema de salud.
Fuentes de Contaminación
Los estudios de Fanger determinan algunas variables que inciden en la contaminación:
- Número de personas, si son o no fumadoras,
- Frecuencia de la limpieza personal,
- El grado de actividad,
- El volumen del espacio interior,
- Calidad del aire exterior y
- Emisiones volátiles provenientes de materiales y mobiliario.
El grado de contaminación se obtienen cuando se aplican valores teóricos a la formulación de Fanger. Si se aplican valores reales, los caudales a obtener serán más precisos.
Algunas de estas variables son imposibles de determinar a priori, aunque sí se sabe cuales pueden ser los valores mínimos y máximos.
De otras se sabe además cual ha sido su evolución en los últimos años. Es el caso de la contaminación aromática debida a los materiales que forman la vivienda y el mobiliario, que en la actualidad se rigen por normas más estrictas que han reducido las emisiones volátiles de aglomerados, colas, barnices y pinturas. El uso del agua como disolvente de pinturas y barnices y en general el uso de productos ecológicos pueden disminuir aún más este tipo de contaminación ambiental.
La contaminación principal, proveniente de las personas y de su actividad, depende de su número, del tiempo que permanecen en la vivienda, del tipo de actividad que desarrollen, de la higiene personal, del grado de limpieza e incluso de la época del año, más o menos calurosa.
En cualquier caso, en una vivienda, a diferencia de lo que sucede en oficinas y en espacios públicos en los que el régimen de uso, la contaminación y la renovación de aire necesaria son previsibles, la oscilación entre la contaminación ambiental mínima y máxima puede llegar a ser muy grande en términos de confort ambiental.
Relación entre Contaminación y Renovación del Aire
La renovación de aire tiene por objetivo barrer, o diluir suficientemente, los contaminantes aéreos para incrementar la calidad del aire.
Para un nivel de contaminación ambiental determinado, si se renueva poco disminuye el confort; si se renueva en exceso y no se dispone de recuperadores térmicos, en invierno y en verano aumenta la demanda de calor o de frío. La solución de renovación idónea es aquella que la modula en función del nivel de contaminación real que se produce en cada momento.
El nivel de contaminación ambiental en una vivienda puede variar en un rango muy amplio, aproximadamente de uno a sesenta: una vivienda puede estar ocupada por una única persona y requerir una renovación de aire realmente mínima, o en el extremo opuesto, puede acoger una fiesta numerosa con fumadores y necesitar una renovación hasta sesenta veces superior durante un corto periodo de tiempo.
El CTE no considera estas variaciones y establece un caudal permanente y constante que en el rango que se ha indicado, de uno a sesenta, podría situarse en un valor próximo a diez.
Es un valor superior al necesario en muchas ocasiones, lo que aumenta inútilmente la carga térmica asociada por entrada de aire frío en invierno y caliente en verano.
¿Cómo conocer la renovación adecuada a cada situación real?
Hay tres formas de obtenerla:
1. Por aproximación a las condiciones de vida usuales de cada vivienda.
Puede establecerse, de forma rápida, adecuando la formulación del CTE al número de personas y a su permanencia reales, o, de forma más precisa, por el método de Fanger corregido en el mismo sentido. Ambas formulaciones permiten a los usuarios disponer de un resumen en forma de tabla que les informe de la renovación aconsejable para diversas circunstancias en su vivienda.
Si examinamos la formulación que da el CTE en la sección HS 3, vemos que determina una exigencia mínima que no es tal, ya que prevé una ocupación de la vivienda igual al número de camas posibles, cuando la realidad es que la vivienda puede estar ocupada, en muchos casos, por un número menor de personas y su permanencia no superar en mucho las 12 horas al día.
Al ser los cálculos que prescribe el CTE una simplificación de los resultados de Fanger, en el anexo se ofrece un estudio, que en base a la formulación de este último, da una aproximación a las renovaciones de aire necesarias para alcanzar cada uno de los tres niveles aceptables de calidad de aire, en función del número de personas y permanencia, todo ello aplicado a la vivienda de referencia de este estudio.
A título de ejemplo, las renovaciones necesarias oscilan entre valores mínimos comprendidos entre 0,15 y 0, 33 volúmenes hora, en función de que el número de ocupantes sean 1 o 5, si se establece una permanencia entorno a las 12 horas / día. y se desea alcanzar una calidad de aire apreciada como buena por el 70 % de las personas encuestadas.
En el extremo opuesto se requerirán entre 0,76 y 1, 55 renovaciones hora, si manteniendo el mismo número de ocupantes y permanencia, se pretende alcanzar una calidad de aire apreciada como buena por el 90 % de los encuestados.
2. El olfato de los propios usuarios que, tal como entiende el RITE al referirse al sistema olfativo para definir la calidad del aire, debe ser considerado como una sonda natural de gran eficacia.
Se trata de la forma tradicional, directa y personal, de evaluar la calidad del aire de una vivienda, que no debe ser menospreciada, especialmente si se considera el principio de subsidariedad: en ausencia de contaminantes inoloros o dañinos, y dado que la apreciación olfativa es subjetiva, serán los propios interesados los que mejor podrán valorar la calidad del aire de sus viviendas e inducir la renovación.
Si al olfato de los usuarios se une la información comparada que puede proporcionárseles, y se tiene en cuenta que los ocupantes son los únicos que tienen conocimiento de las circunstancias precisas que se dan en cada momento en la vivienda, como pueden ser el número de personas, la presencia de enfermos, la temperatura exterior o el coste energético asociado a la renovación, cabe concluir que su criterio debe considerarse válido.
3. Mediante sondas de gases para detectar la contaminación del aire, básicamente compuestos orgánicos volátiles, anhídrido carbónico y vapor de agua, y que, de acuerdo a un programa, de forma automática modulen la renovación necesaria.
Se trata de la solución técnica para adecuar la renovación a la contaminación real de una vivienda sin requerir la voluntad de los ocupantes.
Sistemas de Renovación de Aire
¿Cómo es mejor realizar la renovación?
Las posibilidades son las siguientes:
1. Opción detallada por el CTE. Solución normalmente mecánica de caudal constante, que cubre diversas situaciones, con entrada de aire directa mediante aireadores en fachada y salida por conductos verticales de extracción.
Se trata de una solución basada en un criterio discutible: las necesidades de renovación pueden ser tan variadas que conviene asegurar un caudal entre bajo y medio, fijo y continuo, que cubra las situaciones más usuales sin que tenga que intervenir la voluntad de los ocupantes.
Los inconvenientes son:
El caudal fijo y permanente de aire que penetrará será frecuentemente excesivo. En invierno ese aire puede estar a menos de cero grados, producir corrientes desagradables e incrementar el consumo energético de calefacción hasta doblarlo respecto al de una vivienda que no disponga del sistema que exige el CTE. En verano, durante el día el efecto contrario producirá asimismo un incremento de la demanda de frío.
Por otra parte, si el aire exterior está más contaminado que el interior, caso frecuente en las viviendas de plantas inferiores situadas en calles con mucho tráfico, la entrada de aire directa por fachada prácticamente impide la realización de un filtrado adecuado.
La solución que indica el código es, además, sumamente frágil y, si no se corrige mediante sistemas de modulación, puede desajustarse con facilidad. Por ejemplo, si algunos usuarios optan por cerrar sus aberturas de admisión o de extracción, pasarán a la renovación casi nula lo que incrementará la renovación de las viviendas restantes y con ello su demanda de calefacción en invierno, o de refrigeración en verano, que puede cuadriplicarse.
2. Opciones mecánicas de caudal variable, con, o sin, una renovación mínima asegurada. La regulación puede ser manual o automática.
Opción con un número considerable de soluciones. Desde aquellas que mediante la modulación manual evitan algunos de los inconvenientes del sistema que indica el CTE, hasta las más complejas basadas en automatismos, sondas de calidad, recuperadores de calor, motores de frecuencia variable auto regulables, compuertas automáticas, doble conducto comunitario de entrada y salida, filtrado de aire y ventilación nocturna o free cooling.
Las soluciones mecánicas más sofisticadas tienen la ventaja de su automatismo, que, salvo en situaciones excepcionales, no requiere el control directo de los usuarios, y asimismo, la de ajustar al mínimo el coste energético de la renovación. Adquieren pleno sentido cuando forman parte de un sistema de climatización integral y comunitario.
Cuando, por el contrario, se plantean como un sistema exclusivamente destinado a la renovación de aire, el costo directo y el indirecto, por ejemplo, el requerir falso techo en todas las dependencias de la vivienda, la hacen económicamente inconveniente.
Las opciones mecánicas más simples, básicamente la modulación manual, no suponen un incremento apreciable del coste de ejecución y aunque su operatividad es muy discutible, limitan los inconvenientes más graves de la opción del CTE actual.
3. Opción mediante ventanas.
La ventilación voluntaria por medio de las ventanas es una solución que el CTE debería reconsiderar. El simple hecho de ser accionable a voluntad, y permitir, por tanto, adaptar la renovación a circunstancias muy diversas la hace versátil y adaptable a múltiples circunstancias. A favor de esta ventilación juegan tanto el clima benigno como las costumbres sociales, circunstancias que, al contrario que en climas de inviernos fríos, hacen que sea una solución práctica y culturalmente aceptada.
Usando la ventilación mediante ventanas no tiene sentido hablar de un cierto número de renovaciones hora, lo que no significa que la renovación sea menos efectiva.
Si observamos que sucede en invierno, en que las ventilaciones por las ventanas son más problemáticas, vemos que debido a que la temperatura interior de una vivienda es más elevada que la exterior, es suficiente abrir las ventanas pocos minutos para que se produzcan corrientes de convección que renueven el aire. En otras épocas del año el clima y las costumbres sociales facilitan la ventilación espontánea.
Como complemento a esta ventilación, hay que tener en cuenta que en la mayor parte de viviendas, existe una cierta renovación, que depende de la menor o mayor estanqueidad al aire de la carpintería, de las aberturas obligatorias cuando hay instalación de gas y de las chimeneas de ventilación existentes, como son las del extractor de cocina y, en su caso, las de baños.
Elección del Sistema de Renovación de Aire
La elección correcta debe tener en cuenta el sistema de climatización, la capacidad de adaptación del sistema a situaciones diversas y el coste de la instalación.
El uso de las ventanas tiene la ventaja, que el CTE y algunas otras normativas europeas consideran inconveniente, de dejar en manos de los propios usuarios el control de la ventilación para el confort ambiental.
Los sistemas mecánicos complejos, si están bien proyectados, aprovechan mejor la energía sin exigir la intervención de los usuarios.
Ambos deben ser considerados aceptables. Las soluciones no aceptables son aquellas que imponen caudales fijos no mínimos, sin disponer de recuperadores de calor, o que pueden desequilibrarse fácilmente.
En las viviendas con climatización comunitaria de frío y calor y distribución final interior por aire, los sistemas complejos de ventilación mecánica forman parte del sistema de clima y son la solución de referencia.
En las viviendas de presupuesto limitado, con calefacción convencional, incluso si disponen de refrigeración individual proporcionada por pequeños equipos, la ventilación mediante las ventanas es la solución ideal.
La alternativa más costosa es la renovación mecánica, siempre que sea modulable y automática. El sistema, para ser efectivo, requiere un proyecto específico.
Con independencia del sistema de ventilación debe asegurarse una renovación que cubra las condiciones de salud, de rango inferior en cuanto a caudal, a las de confort. Esta renovación es mínima y queda plenamente cubierta con 0,1 renovaciones hora, con las aberturas y chimeneas usuales, o con la abertura ocasional de ventanas.
Conclusiones Acerca de la Renovación de Aire
• El sistema de renovación de aire prescrito por el CTE proporciona un caudal fijo y continuo, y no tiene en cuenta las diversas condiciones que pueden aconsejar disminuir o aumentar dicho caudal. Por otra parte la renovación prescrita por el código tiene repercusiones importantes en la demanda de calefacción que se ve notablemente incrementada.
• Si se comparan dos viviendas idénticas situadas en el entorno de Barcelona, sin tener en cuenta el aprovechamiento solar, una de ellas anterior al CTE y la otra con la renovación de aire que prescribe el código, resulta que esta última tiene un consumo de calefacción, causado por la entrada continua de aire frío, que dobla al de la primera.
• Hay tres formas de determinar el nivel de concentración de contaminantes presente en una vivienda: mediante criterios comparados, mediante el olfato y mediante sondas. Cualquiera de los tres es suficientemente válido si, como es normal en una vivienda, no hay focos extraordinarios de contaminación, y los habituales se cubren mediante una renovación de aire mínima.
• Los caudales adecuados para la renovación de aire no deben ser fijos. Deben variar en función de la actividad que se desarrolle en una vivienda. Los usuarios deben de disponer de información que les permita conocer la relación entre actividad y renovación.
• La solución óptima en las viviendas carentes de climatización integral consiste en garantizar una renovación mínima, a efectos de salud, entorno a 0,1 renovaciones hora, lo que equivale a abrir las ventanas entre dos y tres veces al día cinco o diez minutos, y confiar a elementos automáticos, o a la voluntad de los usuarios, el incremento de esta renovación cuando por la actividad que se desarrolle en la vivienda resulte necesario.
• La renovación de aire puede resolverse manualmente, usando las ventanas, o mediante sistemas modulables. Deben descartarse las soluciones de caudal fijo, como la que define el CTE, y aquellas que no sean capaces de responder adecuadamente a las exigencias variables de renovación de aire y de aprovechamiento energético.
• El CTE ha restado a la ventana su papel básico en la renovación del aire de las viviendas, que ha sustituido por sistemas específicos energéticamente poco eficaces. Aunque los sistemas de renovación mecánica bien diseñados son adecuados, no es fácil cumplir esa condición ni afrontar su coste. Como, por otra parte, es bueno preservar el papel social y de comunicación de la ventana ligado, entre otras cosas, a las rutinas de ventilación de las viviendas, máxime si se considera importante la colaboración de los ocupantes al aprovechamiento pasivo, debe recuperarse el papel tradicional de la ventana.
NOTA:
En otro apartado se detalla el método de Fanger para el cálculo de las renovaciones.