Comunicación presentada al VII Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autores
- Andrés López Sánchez, Ingeniero mecánico, Responsable oficina técnica, Aldes Ventilación
- Álvaro Sancho Gómez-Zurdo, Arquitecto técnico, Jefe de obra, Altius
- Eduardo Guillén Pérez, Arquitecto técnico
Resumen
Una de las premisas de la nueva normativa es limitar el consumo energético, uno de los elementos que contribuye en mayor medida es la ventilación mecánica de doble flujo con recuperación de calor, esto permite, no solo mejorar la eficiencia de las viviendas reduciendo los consumos y mejorar la calidad del aire en el interior de las viviendas teniendo repercursion directa en la salud de los inquilinos, sino también garantizar la calidad del aire interior, minimizando los contaminantes mediante el uso de filtros con base en la norma ISO 16.890. En esta comunicación se pretende dar a conocer dicha normativa, que eleva la exigencia de filtrado, haciendo especial hincapié en los contaminantes presentes en viviendas y que afectan en mayor medida a los usuarios según la OMS, así como familiarizar a los profesionales con las nomenclaturas indicadas en esta norma.
Palabras clave
Ventilación, filtrado, calidad del aire, normativa, eficiencia energética, ahorro energético.
Situación actual
Debido al ritmo de vida actual las personas permanecen entorno al 90% del tiempo en el interior de los edificios, tiempo que se ha visto incrementado por la crisis sanitaria provocada por el COVID-19, poniendo de manifiesto y encima de la mesa la falta de calidad del aire interior en la mayoría de las viviendas.
A comienzos de la de década de los años 80, la Organización Mundial de la Salud ya definió el Síndrome del Edificio Enfermo como un conjunto de afecciones de la salud desarrolladas por los usuarios, originadas o agravadas por la contaminación del aire existente en el propio edificio.
Proyectar los edificios bajo criterios de edificios de consumo casi nulo, provoca una mejora del confort y aumenta la calidad del aire interior gracias a la instalación de un equipo de recuperación de calor, que asegura una ventilación continua y controlada. La capacidad de filtrado de estos sistemas y la estanqueidad de la envolvente provocan beneficios térmicos e higiénicos.
Normativa ISO 16.890 y relación con EN-779
La OMS define la materia particulada (PM) como una compleja mezcla de partículas sólidas y líquidas de sustancias orgánicas e inorgánicas suspendidas en el aire, cuyos principales componentes son los sulfatos, los nitratos, el amoníaco, el cloruro de sodio, el hollín, los polvos minerales y el agua. Las PM son el indicador más representativo de la contaminación del aire que afecta a más personas que cualquier otro contaminante.
La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha creado el nuevo estándar ISO 16890: “Filtros de Aire utilizados en ventilación general”, el cual establece un sistema de clasificación de eficiencia de filtros de aire para ventilación general, basado en las partículas de suspensión (PM) para armonizar el procedimiento de prueba y clasificación de filtros para el aire en sistemas de ventilación, que se caracteriza por requerir ensayos más severos y adaptados a la realidad.
Han sido dos los principales cambios, por una parte, la norma EN779 se enfocaba en partículas finas de 0,4 µm, mientras que la norma ISO amplía esa caracterización a partículas de 0,3µm – 10µm, orientando el estándar hacia aquellas que más afectan a la salud. El segundo cambio importante fue el método de ensayo, anteriormente se ensayaban los filtros únicamente en condiciones ideales con carga de iones positivos, permitiendo obtener valores de rendimiento máximo. Ahora este resultado se debe promediar con un ensayo en condiciones de trabajo reales, lo que permite obtener un valor más cercano a la verdadera eficiencia de los filtros y a su vez aumentar el nivel de exigencia en cuanto a retención de estos contaminantes.
La norma ISO 16.890 proviene de la necesidad de realizar una armonización de las diferentes normativas internacionales (ASHRAE 52.2, UNE 779, etc.) con las que se estaba trabajando en el sector, entrando en vigor en 2018 establece la clasificación en 4 categorías según el tamaño de partículas: PM1 (0,3µm – 1µm), PM2.5 (0,3µm – 2,5µm), PM10 (0,3µm – 10µm) y COARSE (partículas gruesas tales como polvo). Estos cambios han significado que no exista una correspondencia exacta entre la antigua EN779 y la nueva ISO16890, sin embargo, se pueden establecer similitudes con los antiguos FX, MX y GX.
Vivienda EECN, ventilación y calidad del aire
Cuando se proyecta una vivienda, uno de los puntos que hay que prestar especial atención desde el comienzo del proyecto es la instalación de ventilación, decidir el equipo, la ubicación, sistema a utilizar, el pre dimensionado de la instalación, etc. Realizar una correcta instalación teniendo en cuenta todos los criterios es crucial para un correcto funcionamiento y poder realizar las operaciones de mantenimiento del equipo. El estándar ya recoge un protocolo de actividades y comprobaciones para su puesta en funcionamiento y posterior control.
En cuanto a calidad del aire interior, como norma general los filtros más utilizados son, uno de categoría F7 para el aire que proviene del exterior y para la extracción uno de categoría G4, como se indica en el punto anterior, esta nomenclatura a la que hace referencia está basada en la norma EN779, en la tabla 1 se puede ver su equivalencia respecto a la ISO16.890.
Hay que tener en cuenta algunos criterios en el filtrado de aire cuando se proyecta el edificio, los filtros de ventilación de aire son elementos que tienen una vida útil de unas ± 4000 – 6000 h de funcionamiento (unos 6 – 9 meses) dependiendo de la ubicación, por lo tanto, es necesario dejar un espacio accesible para su sustitución.
Es posible utilizar filtros para partículas más pequeñas, bien porque se quiera una mayor calidad de aire en las estancias o porque alguno de los usuarios de la vivienda tiene alguna afección en las vías respiratorias. En caso de aumentar la capacidad de filtrado del aire exterior se debe tener en cuenta en la fase de diseño, ya que se aumentarán las pérdidas de carga del circuito.
Contaminantes presentes en el aire
Actualmente la sociedad está cada vez más concienciada del impacto que tiene en nuestra salud la contaminación del aire exterior, tanto es así que las propias AAPP van implantando medidas para reducirla, como promover el transporte público, el uso de bicicletas, patinetes, etc. e incluso subvenciones a la compra de vehículos eléctricos, el problema radica en pensar que los contaminantes se encuentran únicamente en el exterior. La propia actividad en viviendas, oficinas, escuelas, etc., la presencia de personas, el mobiliario que contienen junto con otros factores, hace que se vayan emitiendo diferentes contaminantes, llegándose a alcanzar grandes concentraciones debido, generalmente, a una renovación de aire insuficiente, lo que hace que con el paso de las horas estos contaminantes se vayan incrementando. Está demostrado que se puede llegar a tener un aire interior hasta 8 veces más contaminado que el exterior.
Contaminantes exteriores y sus consecuencias
Son varios los contaminantes que están presentes en el aire exterior, uno de ellos es el ozono, este gas se crea cuando en ambientes cálidos la luz solar desencadena una reacción química entre el oxígeno y determinados contaminantes procedentes de automóviles, fábricas… Tal como apunta el NIH (National Institutes of Health) de EEUU, concentraciones muy altas de ozono pueden derivar en irritaciones del revestimiento de las vías respiratorias, lo que puede provocar síntomas como falta de aire, opresión en el pecho y terminar derivando en enfermedades como asma y bronquitis.
Otro contaminante que no se debe perder de vista son las partículas, estas provienen de la quema de combustibles ya sea de automóviles, fabricas, plantas de energía o incendios forestales y se clasifican según norma ISO16.890. Este contaminante genera síntomas como tos, respiración sibilante, flemas y pueden acabar desarrollando enfermedades como enfisema, bronquitis e incluso neumonía. Como puede apreciarse en la figura 1 las partículas con tamaños inferiores a 1 µm pueden acabar produciendo efectos cardiovasculares como enfermedad de las arterias coronarias, ritmos cardiacos anormales o insuficiencia cardiaca congestiva.
Contaminantes interiores y sus consecuencias
Los contaminantes más presentes en los edificios son las partículas, las cuales en espacios interiores provienen del uso de insecticidas, el humo del tabaco, el cocinado… la fuente de producción de las PM en interiores y exteriores puede ser diferente, pero sus consecuencias en la salud son las mismas que se han descrito anteriormente.
El CO2 es un contaminante que con una insuficiente ventilación se incrementa exponencialmente, y más rápido a mayor ocupación y menor volumen de la estancia, ya que se genera por la propia respiración humana. Concentraciones muy altas de CO2 pueden acabar generando síntomas como cansancio, dolores de cabeza y falta de sueño.
Estos dos contaminantes comentados son los que podemos encontrar en mayor proporción, pero hay otros contaminantes como los compuestos orgánicos volátiles (VOC) generados por perfumes, velas perfumadas y productos de limpieza, que en altas concentraciones pueden generar síntomas como irritaciones, disminución de la capacidad respiratoria e incluso a largo plazo puede tener efectos cancerígenos.
Otro contaminante que hasta ahora no se había tomado en consideración en la normativa y que se ha demostrado que es la segunda causa de cáncer de pulmón es el gas Radón, los niveles de este gas en espacios interiores dependen principalmente de las características geológicas del terreno sobre el que se encuentre la edificación (niveles de uranio presentes y porosidad del suelo) pero también se genera de los propios materiales de la construcción (granito, piedra pómez, pizarra de alumbre), el incremento de los niveles de este gas está íntimamente relacionado con el grado de ventilación del edificio.
Relación entre el consumo de energía y la calidad del aire
Para determinar la relación existente entre el consumo de energía y la calidad del aira se compara el caso de la instalación de un equipo de doble flujo con recuperador de calor en la misma vivienda simulando el equipo con dos opciones diferentes de filtrado un ePM1 55 y un ePM1 85 ya que en función del filtro seleccionado se deberá considerar la pérdida de carga para ver cómo afecta al aumento de energía necesaria en el motor del equipo, un filtro de mayor opacidad, tendrá un aumento mínimo de consumo, necesario para vencer las pérdidas de carga.
Para empezar a dimensionar se deben conocer las características de la vivienda, el tipo y las longitudes de la instalación, para conocer las pérdidas de caga total del circuito. En el ejemplo se ha tomado una vivienda de alrededor de 90 m2, con una ocupación de 4 personas y con tres cuartos húmedos cocina, baño (con bañera) y un aseo (plato de ducha).
Se ha establecido un caudal necesario de ventilación de 100 m3/h por las cualidades de la vivienda se requiere un equipo que se posible su instalación en un falso techo por lo tanto se selecciona un equipo que cumpla con las condiciones proyectadas.
En la figura 3 se observa el consumo eléctrico del mismo equipo con dos filtros de distinta clasificación a diferentes caudales.
Con los datos de funcionamiento proporcionados por el fabricante, se establece un precio medio para la energía y se repercute el coste de los filtros para realizar el mantenimiento del equipo el coste anual de la instalación solo aumenta un 9.36%, con el cambio de filtro propuesto se ha incrementado un 45% la eficiencia de filtrado en las partículas de ePM1.
Conclusiones
Actualmente se pasa el 90 % del tiempo en lugares cerrados donde el aire esta hasta ocho veces más contaminado que en exterior, pero los técnicos, el sector de la construcción y en general la sociedad, está tomando conciencia de importancia de la calidad del aire en el interior de los edificios y de los problemas que vienen derivados por una calidad de aire insuficiente, como puede comprobase en el auge en los últimos años de certificaciones como Passivhaus o Well preocupándose de la salud de los inquilinos.
La redacción de la nueva normativa ISO 16.890 es una actualización de la normativa existente suponiendo además una armonacion global de todas las normativas existentes con anterioridad (ASHRAE 52.2, EN-779, etc.). Según la actual normativa los filtros quedan clasificados según la capacidad de retención de las partículas en función del tamaño de estas, por lo tanto, la influencia del filtro en cada uno de los contaminantes depende del tamaño que tienen.
La nueva normativa establece nuevas pruebas de laboratorio acercando las pruebas realizadas a las condiciones reales de trabajo a las que se verán sometidos los filtros durante su vida útil realizando los ensayos con varios tamaños de partículas de 0,3 a 10 ??, en la anterior normativa solo se ensayaban partículas uniformes de 0,4 ??. Una vez realizados los ensayos de laboratorio los filtros quedan clasificados según su capacidad de capturar las partículas de los distintos espesores redondeándose al 5% más cercano. Se puede mejorar la calidad del aire interior instalando una categoría superior, teniendo en cuenta que al ser un filtro con un mayor nivel de “opacidad” al paso de aire provoca una mayor pérdida de carga produciendo un aumento del consumo de energía.
El aumento de coste económico depende del equipo utilizado, el régimen de potencia al que trabaja el motor debido al caudal que debe impulsar y al tipo de filtro seleccionado, por lo que el porcentaje de aumento puede variar de un 9% hasta un 20% no siendo cantidades económicas elevadas.
El sistema de ventilación con recuperador de calor es fundamental en las viviendas proyectadas bajo criterios de un edificio de consumo casi nulo éste es un elemento necesario para garantizar y controlar una ventilación continua en todas las estancias, permitiendo reducir la humedad y controlar los niveles de CO2, además de generar un impacto en el ahorro energético.
Referencias
- United States Environmental Protection Agency (EPA) EPA-452/F-05-001
- Institutos Nacionales de la Salud (NIH).,2018, 9000 Rockville Pike, Bethesda, Maryland 20892
- Software Aldes Selector PowAIR – Versión 4.5.0.3.