CIC Arquitectura y Construcción
Caso de estudio comparativo (País Vasco)
La entrada en vigor del Código Técnico de la Edificación (CTE) introdujo importantes cambios en el sector de la edificación de viviendas. Una de las grandes novedades se define en el Documento Básico HS3 (DB HS3), que exige unos caudales mínimos de ventil
Aspectos a considerar a la hora de seleccionar un sistema de ventilación para una vivienda
El DB HS3 fue modificado en el año 2017, permitiendo la posibilidad de instalar sistemas de ventilación de caudal variable siempre y cuando se cumplan las siguientes condiciones en cada local habitable:
La concentración media anual de CO2 tiene que ser menor que 900 ppm.
El acumulado anual de CO2 que exceda 1.600 ppm sea menor que 500.000 ppm·h.
Se considera que estas dos condiciones se cumplen cuando se instala un sistema de ventilación de caudal constante según los valores de la Tabla 1. La exigencia de ventilar las viviendas surge de la necesidad de mantener una adecuada calidad del aire interior, pero
tiene como contrapartida el aumento de la demanda energética de la vivienda. El porcentaje de pérdidas térmicas asociadas a la ventilación aumenta a medida que los edificios se construyen cada vez más aislados, por lo que es fundamental seleccionar un sistema de ventilación que, manteniendo una adecuada calidad del aire interior, lo haga consumiendo la menor cantidad de energía posible.
En 2013 se actualiza el DB HE del CTE, y se definen los valores límite para la demanda de calefacción y consumo energía primaria en calefacción y consumo de ACS (ver Tabla 2 y Tabla 3).
Por lo tanto, éste es un breve resumen de los aspectos a considerar, desde el punto de vista de la calidad del aire interior, y la demanda y el consumo de energía, a la hora de seleccionar un sistema de ventilación para una vivienda. El objetivo de este trabajo es comparar distintos tipos de sistemas de ventilación respecto a la concentración de CO2, y la demanda y el consumo de energía.
Sistemas de ventilación
En el País Vasco, habitualmente se instalan tres tipos distintos de sistemas de ventilación: sistema de ventilación simple de extracción continua (SEV), sistema de ventilación con recuperación de calor (HRV) y sistema de ventilación (DCV). Los dos primeros sistemas de ventilación trabajan de forma continua, por lo que deben ventilar de acuerdo a los caudales mínimos definidos en la Tabla 1. En cambio, el sistema de ventilación higrorregulable ventila en función de la lectura del sensor de humedad relativa del que dispone cada uno de los aireadores y bocas, por lo que el caudal de ventilación es variable en cada local y en el conjunto de la vivienda, por lo que ventila bajo demanda. La recuperación de calor y la ventilación bajo demanda son las dos principales estra- tegias empleadas para reducir la demanda energética por ventilación manteniendo la calidad de aire interior en niveles aceptables.
Caso de estudio
El comportamiento de estos sistemas de ventilación se analiza simulando una vivienda representativa de un edificio de viviendas, acoplando para ello el código para simulación energética de edificios Trnsys y el código para simulación de la ventilación y transporte de contaminantes Contam. La vivienda se simula considerando que se sitúa en Vitoria-gasteiz.
La vivienda tipo para la simulación se define de acuerdo a estudios estadísticos que realiza el INE periódicamente. Estos estudios indican que en torno al 30% de las viviendas tiene una superficie total entre 76-90 m2, y que son ocupados por 3-4 personas. Para las simulaciones hemos considerado una vivienda de 82 m2 ocupada por dos adultos y un menor de edad, definiendo los escenarios de ocupación. Los escenarios de ocupación se establecen para cada ocupante, si se encuentra dentro de la vivienda, y si es así, en qué local se encuentra y qué actividad realiza.
La envolvente de la vivienda se define considerando la transmitancia térmica de los cerramientos opacos exteriores igual a 0,50 W·M-2·K-1, y la de los semihigrorregulable
transparentes igual a 2,20 W·M-2·K-1, con una ganancia solar de 0,75, siendo el porcentaje de huecos del 23%. Las cargas térmicas se definen de acuerdo a la normativa correspondiente, y el sistema de calefacción se configura para mantener la temperatura de la vivienda como mínimo a 20 ºc mediante una caldera cuyo rendimiento se considera el que define como de referencia el CTE. La renovación de aire de la vivienda es 0,57 h-1. El consumo de los ventiladores de sistema de ventilación se estima considerando la potencia específica del ventilador igual a 0,15 W·h·m-3.
Resultados
El sistema de ventilación higrorregulado es un sistema de caudal variable, por lo que debe cumplir las limitaciones de concentración de CO2 indicadas más arriba. Se comprueba que es así. La calidad del aire interior se evalúa considerando la concentración de CO2. Para ello se hace un análisis de IDAS para todo el año para cada sistema de ventilación. Las IDAS para el análisis de la concentración del CO2 se calculan de acuerdo con el Rite. Los resultados se presentan para el dormitorio doble solo cuando el dormitorio está ocupado (ver Figura 1).
La Figura 2 presenta los resultados que corresponden a la vivienda orientada al sur, lógicamente, en el caso de orientar la vivienda al norte, la demanda y consumos asociados a la calefacción serían superiores. Para el cálculo del consumo total de energía primaria, se considera el consumo en calefacción, operación de los ventiladores del sistema de ventilación y el consumo por producción de ACS (se considera la contribución solar mínima anual para ACS).
Conclusiones
La calidad del aire interior mejora en el caso en el que se considera el sistema de ventilación regulado por la humedad relativa. Estos sistemas de ventilación trabajan de acuerdo a las necesidades de ventilación de la vivienda, ajustando en cada momento el caudal de ventilación. Estos sistemas mantendrán un nivel de calidad del aire interior en niveles adecuados si la relación entre la humedad relativa y la concentración de CO2 se mantiene dentro del rango determinado. Esta relación se puede alterar por motivo de la humedad relativa variable en el ambiente exterior y la temperatura en el interior de la vivienda, además de eventos puntuales de producción de vapor que no generen dióxido de carbono. De todas formas, un análisis riguroso de la calidad del aire interior exige analizar el nivel de concentración de otros contaminantes, como pueden ser los producidos en procesos de combustión, los componentes orgánicos volátiles o las partículas en suspensión.
En cuanto al consumo energético, la demanda y el consumo en calefacción se reducen notablemente con el sistema de ventilación con recuperación de calor (HRV). Siendo esto así, este sistema se ve penalizado por el aumento del consumo de los ventiladores del sistema. Por lo tanto, es necesario analizar este parámetro y limitarlo cuando se considera la instalación de este tipo de sistemas.
EN EL PAÍS VASCO, HABITUALMENTE SE INSTALAN TRES TIPOS DISTINTOS DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN: SISTEMA DE VENTILACIÓN SIMPLE DE EXTRACCIÓN CONTINUA (SEV), SISTEMA DE VENTILACIÓN CON RECUPERACIÓN DE CALOR (HRV) Y SISTEMA DE VENTILACIÓN HIGRORREGULABLE (DCV)