El propósito de las directrices (Blomsterberg, 2000) [Ref. 6] es orientar a los profesionales (principalmente diseñadores de sistemas de climatización y administradores de edificios, pero también a clientes y usuarios) sobre cómo lograr sistemas de ventilación eficientes mediante la aplicación de tecnologías convencionales e innovadoras. Estas directrices son aplicables a los sistemas de ventilación en edificios residenciales y comerciales, y durante todo el ciclo de vida del edificio: informe, diseño, construcción, puesta en servicio, operación, mantenimiento y deconstrucción.
Los siguientes requisitos previos son necesarios para un diseño basado en el rendimiento de un sistema de ventilación:
- Se han especificado especificaciones de rendimiento (relativas a la calidad del aire interior, confort térmico, eficiencia energética, etc.) para el sistema que se va a diseñar.
- Se aplica una perspectiva de ciclo de vida.
- El sistema de ventilación se considera parte integral del edificio.
El objetivo es diseñar un sistema de ventilación que cumpla con las especificaciones de rendimiento específicas del proyecto (véase el capítulo 7.1), aplicando tecnologías convencionales e innovadoras. El diseño del sistema de ventilación debe coordinarse con el trabajo de diseño del arquitecto, el ingeniero estructural, el ingeniero eléctrico y el diseñador del sistema de calefacción/refrigeración. Esto para garantizar que el edificio terminado, con sus sistemas de calefacción, refrigeración y ventilación, funcione correctamente. Por último, y no menos importante, se debe consultar al administrador del edificio sobre sus necesidades específicas. Él será responsable del funcionamiento del sistema de ventilación durante muchos años. Por lo tanto, el diseñador debe determinar ciertos factores (propiedades) para el sistema de ventilación, de acuerdo con las especificaciones de rendimiento. Estos factores (propiedades) deben seleccionarse de tal manera que el sistema global tenga el menor coste de ciclo de vida para el nivel de calidad especificado. Se debe realizar una optimización económica teniendo en cuenta:
- Costos de inversión
- Costos de operación (energía)
- Costes de mantenimiento (cambio de filtros, limpieza de conductos, limpieza de dispositivos terminales de aire, etc.)
Algunos de los factores (propiedades) cubren áreas donde deberían introducirse o hacerse más estrictos requisitos de rendimiento en un futuro próximo. Estos factores son:
- Diseño con perspectiva de ciclo de vida
- Diseño para el uso eficiente de la electricidad
- Diseño para niveles de sonido bajos
- Diseño para el uso del sistema de gestión energética de edificios
- Diseño para operación y mantenimiento
Diseño con ciclo de vida perspectiva
Los edificios deben ser sostenibles, es decir, deben tener el menor impacto ambiental posible durante su vida útil. Diversos grupos de personas, como diseñadores y administradores de edificios, son responsables de ello. Los productos deben evaluarse desde la perspectiva del ciclo de vida, prestando atención a todos los impactos ambientales durante todo el ciclo de vida. Desde una etapa temprana, el diseñador, el comprador y el contratista pueden tomar decisiones respetuosas con el medio ambiente. Un edificio consta de varios componentes con distintas vidas útiles. En este contexto, deben tenerse en cuenta la mantenibilidad y la flexibilidad, ya que el uso de, por ejemplo, un edificio de oficinas puede cambiar varias veces durante su vida útil. La elección del sistema de ventilación suele estar fuertemente influenciada por los costos, es decir, los costos de inversión y no los costos del ciclo de vida. Esto a menudo implica un sistema de ventilación que simplemente cumple con los requisitos del código de construcción con el menor costo de inversión. El costo operativo de, por ejemplo, un ventilador puede ser el 90 % del costo del ciclo de vida. Los factores importantes relevantes para las perspectivas del ciclo de vida son:
Esperanza de vida.
- Impacto ambiental.
- Cambios en el sistema de ventilación.
- Análisis de costos.
Un método sencillo para el análisis del coste del ciclo de vida consiste en calcular el valor actual neto (LCC). Este método combina los costes de inversión, energía, mantenimiento y medio ambiente durante parte o toda la fase operativa del edificio. El coste anual de energía, mantenimiento y medio ambiente se recalcula a su coste actual (Nilson, 2000) [Ref. 36]. Con este procedimiento, se pueden comparar diferentes sistemas. El impacto ambiental en los costes suele ser muy difícil de determinar y, por lo tanto, a menudo se omite. Este impacto se tiene en cuenta, hasta cierto punto, al incluir la energía. A menudo, los cálculos del LCC se realizan para optimizar el consumo energético durante el periodo de funcionamiento. La mayor parte del consumo energético del ciclo de vida de un edificio se produce durante este periodo, es decir, calefacción/refrigeración, ventilación, producción de agua caliente sanitaria, electricidad e iluminación (Adalberth, 1999) [Ref. 25]. Si la vida útil de un edificio es de 50 años, el periodo de funcionamiento puede representar entre el 80 % y el 85 % del consumo energético total. El 15 – 20 % restante se destina a la fabricación y transporte de materiales de construcción y edificación.
Diseño para un uso eficiente de electricidad para ventilación
El uso de electricidad de un sistema de ventilación está determinado principalmente por los siguientes factores: • Caídas de presión y condiciones del flujo de aire en el sistema de conductos.
• Eficiencia del ventilador
• Técnica de control del flujo de aire
• Ajuste
Para aumentar la eficiencia en el uso de la electricidad son de interés las siguientes medidas:
- Optimice la disposición general del sistema de ventilación, por ejemplo, minimice el número de curvas, difusores, cambios de sección transversal y piezas en T.
- Cambie a un ventilador con mayor eficiencia (por ejemplo, con accionamiento directo en lugar de accionamiento por correa, motor más eficiente, aspas curvadas hacia atrás en lugar de curvadas hacia adelante).
- Reducir la caída de presión en la conexión ventilador-conducto (entrada y salida del ventilador).
- Reducir la caída de presión en el sistema de conductos, por ejemplo, en curvas, difusores, cambios de sección transversal y piezas en T.
- Instale una técnica más eficiente para controlar el flujo de aire (control de frecuencia o del ángulo de las aspas del ventilador en lugar de control de voltaje, compuerta o álabes guía).
De importancia para el uso general de la electricidad para la ventilación son, por supuesto, la hermeticidad de los conductos, los caudales de aire y los tiempos de funcionamiento.
Para mostrar la diferencia entre un sistema con pérdidas de carga muy bajas y un sistema con la práctica actual de "sistema eficiente", SFP (potencia específica del ventilador) = 1 kW/m³/s, se comparó con un "sistema normal", SFP = entre 5,5 – 13 kW/m³/s (verTabla 9). Un sistema muy eficiente puede tener un valor de 0,5 (véase el capítulo 6.3.5).
| Caída de presión, Pa | ||
| Componente | Eficiente | Actual práctica |
| Lado de suministro de aire | ||
| Sistema de conductos | 100 | 150 |
| Atenuador de sonido | 0 | 60 |
| Serpentín de calentamiento | 40 | 100 |
| Intercambiador de calor | 100 | 250 |
| Filtrar | 50 | 250 |
| Terminal aérea dispositivo | 30 | 50 |
| Toma de aire | 25 | 70 |
| Efectos del sistema | 0 | 100 |
| Lado del aire de escape | ||
| Sistema de conductos | 100 | 150 |
| Atenuador de sonido | 0 | 100 |
| Intercambiador de calor | 100 | 200 |
| Filtrar | 50 | 250 |
| Terminal aérea dispositivos | 20 | 70 |
| Efectos del sistema | 30 | 100 |
| Suma | 645 | 1950 |
| Ventilador total asumido eficiencia, % | 62 | 15 – 35 |
| Ventilador específico potencia, kW/m³/s | 1 | 5.5 – 13 |
Tabla 9: Caídas de presión calculadas y SFP valores para un “sistema eficiente” y un “sistema actual” sistema".
Diseño para niveles de sonido bajos
Un punto de partida al diseñar para niveles sonoros bajos es diseñar para niveles de presión bajos. De esta manera, se puede elegir un ventilador que funcione a baja frecuencia de rotación. Se pueden lograr bajas caídas de presión mediante los siguientes métodos:
- Baja velocidad del aire, es decir, grandes dimensiones del conducto
- Minimizar el número de componentes con caídas de presión, por ejemplo, cambios en la orientación o el tamaño de los conductos, amortiguadores.
- Minimizar la caída de presión en los componentes necesarios
- Buenas condiciones de flujo en las entradas y salidas de aire.
Las siguientes técnicas para controlar los flujos de aire son adecuadas, teniendo en cuenta el sonido:
- Control de la frecuencia de rotación del motor
- Cambio del ángulo de las aspas de los ventiladores axiales
- El tipo y montaje del ventilador también son importantes para el nivel de sonido.
Si el sistema de ventilación diseñado no cumple con los requisitos de ruido, lo más probable es que sea necesario incluir atenuadores de sonido en el diseño. No olvide que el ruido puede entrar a través del sistema de ventilación, por ejemplo, el ruido del viento a través de las rejillas de ventilación exteriores.
7.3.4 Diseño para el uso de BMS
El sistema de gestión de edificios (BMS) y las rutinas de seguimiento de mediciones y alarmas determinan las posibilidades de lograr un correcto funcionamiento del sistema de calefacción, refrigeración y ventilación. Un funcionamiento óptimo del sistema HVAC exige que los subprocesos se puedan supervisar por separado. Esta suele ser la única manera de detectar pequeñas discrepancias en un sistema que, por sí solas, no aumentan el consumo de energía lo suficiente como para activar una alarma (por niveles máximos o procedimientos de seguimiento). Un ejemplo son los problemas con el motor de un ventilador, que no se reflejan en el consumo total de energía eléctrica para el funcionamiento de un edificio.
Esto no significa que todos los sistemas de ventilación deban ser monitoreados por un BMS. Debe considerarse un BMS para todos los sistemas, excepto los más pequeños y sencillos. Para sistemas de ventilación muy complejos y grandes, probablemente sea necesario un BMS.
El nivel de sofisticación de un BMS debe estar en consonancia con el nivel de conocimientos del personal operativo. La mejor estrategia consiste en elaborar especificaciones detalladas de rendimiento para el BMS.
7.3.5 Diseño para operación y mantenimiento
Para garantizar un funcionamiento y mantenimiento adecuados, se deben redactar instrucciones de funcionamiento y mantenimiento adecuadas. Para que estas instrucciones sean útiles, se deben cumplir ciertos criterios durante el diseño del sistema de ventilación:
- Los sistemas técnicos y sus componentes deben ser accesibles para mantenimiento, sustitución, etc. Las salas de ventilación deben ser suficientemente amplias y estar bien iluminadas. Los componentes individuales (ventiladores, compuertas, etc.) del sistema de ventilación deben ser fácilmente accesibles.
- Los sistemas deben estar marcados con información sobre el medio en tuberías y conductos, dirección del flujo, etc. • Se debe incluir un punto de prueba para parámetros importantes.
Las instrucciones de operación y mantenimiento deben prepararse durante la fase de diseño y finalizarse durante la fase de construcción.
Consulte las discusiones, las estadísticas y los perfiles de los autores de esta publicación en: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Hacia un mejor rendimiento de los sistemas de ventilación mecánica
Autores, entre ellos: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Algunos de los autores de esta publicación también están trabajando en estos proyectos relacionados:
Hermeticidad de los edificios
CLIMATIZACIÓN PASIVA: FCT PTDC/ENR/73657/2006
Hora de publicación: 06-nov-2021
