Contenido

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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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Building Technologies Division
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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.
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