Capítulo 1: Introducción

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1. INTRODUCCIO N

1.1. MOTIVACIÓN

La ventilación es una parte esencial del diseño y operación de edificios con el fin de desarrollar

un ambiente térmico de confort y una adecuada calidad de aire interior, pero esto trae una

importante pérdida de energía. Por esta razón, en los últimos años se han desarrollado y

aplicado estrategias de ventilación con el objetivo de disminuir la demanda de energía y

aprovechar el potencial de enfriamiento del aire exterior en ciertas condiciones.

En este proyecto, la ventilación tiene como fin renovar el aire adulterado y generar un

ambiente de confort en el interior de un edificio. La capacidad de trabajo y la salud de las

personas se ven disminuidas cuando su actividad laboral se realiza en ambientes contaminados

por el exceso de calor, humo, polvo u otros agentes atmosféricos, sobre todo cuando hay

equipos que generan calor. El movimiento del aire permite un intercambio de calor más

efectivo entre la piel de los ocupantes y el ambiente, lo cual aumenta la sensación de frescura

y confort. Por esta razón es importante tener una circulación y renovación adecuada del aire.

Para que exista una corriente de aire, es necesario diseñar los edificios con suficientes

entradas y salidas, como son ventanas, puertas o aireadores, por donde pueda circular el aire

con el fin de lograr mantener una ventilación natural adecuada. No obstante, cuando no es

posible tener una ventilación natural, hay que recurrir a la ventilación por medios mecánicos.

El objetivo de este proyecto es estudiar distintos escenarios de ventilación aplicados a edificios

docentes con el objetivo de calcular el aire exterior necesario a introducir y el tipo de

aireadores a colocar, para mantener los niveles de CO2 dentro de los límites establecidos por

las normativas.

1.2. CALIDAD DE AIRE, VENTILACIÓN Y NORMATIVA

Los parámetros que definen la calidad del aire deben estar definidos por la normativa vigente.

En el caso de España la normativa vigente es el “CTE HS‐3 [1], Calidad Aire Interior, para

Edificios Residenciales”, y para no residenciales se aplica el “Reglamento de Instalaciones

Térmicas Industriales RITE 1027/2007” [2].

La única norma que define parámetros para la calidad interior del aire es el RITE, ya que el CTE

define caudales de ventilación mínimos, pero no define límites de parámetros, como por

ejemplo, la concentración de CO2, temperatura, o humedad. Existe también las normas UNE e

ISO, que definen parámetros para la calidad del aire interior, así como su método o

procedimiento de cálculo. A continuación se enumeran las normas UNE e ISO relacionadas con

la calidad de aire interior en un edificio:

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• UNE-EN 13779: 2008. Ventilación en edificios no residenciales [3].

• UNE-EN 15251: 2008 Parámetros del ambiente interior a considerar en el diseño [4].

• UNE‐EN ISO 7730 Ergonomía del ambiente térmico. Determinación analítica e interpretación

del bienestar térmico mediante el cálculo de los índices PMV y PPD y los criterios de bienestar

térmico local [5].

• UNE‐CR 1752: 2008 Ventilación de edificios. Criterios de diseño para el ambiente interior [6].

• UNE‐EN ISO 8996:2005. Ergonomía del ambiente térmico [7].

La calidad del aire en un hospital debe ser más exigente que en unas oficinas; por ello la

normativa proporciona una clasificación de la calidad del aire interior en función de la

actividad que se vaya a desarrollar en el edificio. En las siguientes tablas se muestra lo

comentado anteriormente:

Categoría Descripción

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 1.1: Clasificación de categorías según la UNE-EN 13779

Categoría Descripción

IDA 1 Aire de óptima calidad: hospitales clínicas, laboratorios y guarderías

IDA 2 Aire de buena calidad: oficinas, residencias, sala de lectura, museos y aulas de enseñanza

IDA 3 Aire de calidad media: edificios comerciales, cines, teatros, salón de actos, habitación de hoteles, restaurantes y cafeterías

IDA 4 Aire de calidad baja Tabla 1.2: Clasificación de categorías según el RITE

Como se puede observar en la Tabla 1.1 y la Tabla 1.2, la clasificación de grupos es la misma. La

diferencia se encuentra en que en el RITE se especifica con mayor precisión las actividades que

pertenecen a cada grupo.

Los parámetros que determinan la calidad del aire interior son los siguientes:

- Caudal de ventilación.

- Concentración de CO2.

- Emisiones de las personas y sus actividades (bioefluentes, humo).

- Componentes del edificio (materiales de construcción, mobiliario, y sistemas de

ventilación).

- Olor (puede proceder de contaminantes).

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La normativa actual no define como se deben mezclar estos parámetros, limitando solo, la

concentración individual, y proponiendo métodos para el cálculo de los caudales de

ventilación.

1.2.1. Criterios para el cálculo de la Tasa de Ventilación.

Los edificios necesitan la renovación de aire para alcanzar condiciones de confort. Las

normativas definen caudales mínimos para alcanzar dichas condiciones.

Dentro de la normativa se encuentran dos vertientes diferenciadas, una para edificios

residenciales, en los cuales son de aplicación el CTE HS‐3, y otra para los edificios no

residenciales, en los cuales es de aplicación el RITE.

Existe una normativa específica UNE, como la UNE EN 15251, que profundiza más en el cálculo

de caudales mínimos de ventilación. De esta norma es de donde se ha extraído gran parte de

la información del RITE.

A continuación se analizará cada una de las normas citadas, incluyendo los valores

normalizados de los caudales mínimos requeridos.

1.2.1.1. Parámetros de diseño según CTE

El Código Técnico de la Edificación, en su apartado HS‐3 Calidad de Aire, es de aplicación a

viviendas, así como a los garajes, trasteros, y almacén de residuos.

En el CTE se define el caudal mínimo de aire exterior que debe tener una vivienda, garaje y

trastero, en función del uso. Se especifica cuáles deben ser las aberturas de extracción y

admisión, así como, las condiciones para la ventilación natural e híbrida.

Los caudales de ventilación mínimos exigidos son los que se muestran en la siguiente tabla.

Caudal de ventilación mínimo exigido qv en l/s

Locales Por ocupante Por m2 útil Otros parámetros

Dormitorios 5

Sala de estar y comedor 3 15 por local

Cocina 2 50 por local

Trastero 0.7

Aparcamientos y Garajes 120 por plaza

Almacenes de residuos 10 Tabla 1.3: Caudales de ventilación mínimos exigidos según el apartado HS-3

Según la Tabla 1.3, el caudal de ventilación se puede obtener por ocupante en los dormitorios

y salón, y en función de la superficie para la cocina. Para los baños se define un caudal unitario

independientemente de su superficie.

El sistema de ventilación que considera la norma es mediante ventilación híbrida o mecánica.

Para la ventilación mecánica se deben usar aparatos electro‐mecánicos para la renovación del

aire, pudiendo ser mediante admisión mecánica, o con extracción mecánica o equilibrada. Por

otro lado, para la ventilación híbrida se considera que la renovación del aire se hace de manera

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natural, cuando las condiciones de presión y temperatura son favorables, y con ventilación

mecánica, cuando son desfavorables. Es decir el extractor comenzará a funcionar solo cuando

la fuerza del viento no sea suficiente para renovar el aire.

El apartado HS-3 considera que el aire debe circular desde los locales secos a los húmedos,

para ello el salón y los dormitorios deben disponer de aberturas de admisión hacia el exterior.

En los cuartos húmedos, como cocina, baño y aseo, se deben disponer aberturas de extracción

hacia el exterior. En las particiones entre locales de admisión y de extracción, se dispondrán

aberturas de paso, para que el aire pueda realizar el movimiento descrito. Con este diseño se

pretende que se absorba aire del exterior por los dormitorios y el salón, y se renueve

extrayéndolo por los baños y la cocina.

En este proyecto no se hará uso del CTE, ya que el edificio objeto de estudio no será una

vivienda, sino un edificio docente.

1.2.1.2. Parámetros de diseño según el RITE

El RITE es el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios, y el real decreto que está

actualmente en vigor es el RD 1027/2007 del 20 de Julio.

Este reglamento tiene por objeto “establecer las exigencias de eficiencia energética y

seguridad que deben cumplir las instalaciones térmicas en los edificios destinadas a atender la

demanda de bienestar e higiene de las personas, durante su diseño y dimensionado, ejecución,

mantenimiento y uso, así como determinar los procedimientos que permitan acreditar su

cumplimiento”.

El RITE es de aplicación a instalaciones térmicas en los edificios de nueva construcción, y en las

instalaciones térmicas de los edificios existentes, en lo relativo a su reforma, mantenimiento,

uso e inspección, con las limitaciones que en el mismo se determinan. No es de aplicación en

viviendas sin climatización, garajes y trasteros, destinado a uso residencial.

El reglamento, en el apartado de diseño y dimensionamiento, define los parámetros a

controlar para que la calidad térmica del aire sea aceptable y cumpla con las condiciones

mínimas de higiene y confort. Dichos parámetros a controlar se enumeran a continuación:

Temperatura y humedad relativa.

Estos parámetros depende a su vez de otros como son: actividad metabólica de las personas

(AM), grado de vestimenta (GV), y del porcentaje de personas insatisfechas (PPD).

- Para AM 1,2met, GV 0,5 en verano y 1 en invierno, y PPD 10‐15%, valores de

temperatura y humedad deben ser los indicados en la tabla 1.4:

Estación Temperatura Humedad

Invierno 23-25 45-60

Verano 21-23 40-50

Tabla 1.4: Caudales de ventilación mínimos exigidos según HS-3

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- Para valores distintos de lo anterior, se utiliza el procedimiento indicado en la UNE‐EN

ISO 7730.

Velocidad media del aire

La velocidad media dependerá de la actividad metabólica de las personas (AM), grado de

vestimenta (GV), Temperatura (T), y de la intensidad de la Turbulencia (IT).

‐ Con difusión por mezcla, IT al 40%, y PPD por corrientes de aire del 15%:

‐ Con difusión por desplazamiento, IT al 15%, y PPD por corrientes de aire del

Caudal mínimo del aire exterior de ventilación

A. Método indirecto de caudal de aire exterior por persona

Para AM 1,2 met, cuando sea baja la producción de sustancias contaminantes por

fuentes diferentes al ser humano, los caudales de ventilación mínimo exigidos son los

mostrados en la siguiente tabla:

Categoría l/s

IDA 1 20.0

IDA 2 12.5

IDA 3 8.0

IDA 4 5.0 Tabla 1.5: Caudales de ventilación mínimos exigidos según el RITE.

B. Método directo por calidad de aire percibido

Este método se ha realizado por el procedimiento olfativo (CR 1752), y los valores a

emplear se muestran en la siguiente tabla:

Categoría dp

IDA 1 0.8

IDA 2 1.2

IDA 3 2.0

IDA 4 3.0 Tabla 1.6: Calidad del aire percibido en decipolps.

C. Método directo por concentración de CO2

En locales con AM alta como salas de fiesta, y locales para deportes, se emplea el

método de concentración de CO2. Este método se usa cuando el CO2 procede del ser

humano.

Categoría ppm

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IDA 1 350

IDA 2 500

IDA 3 800

IDA 4 1200 Tabla 1.7: Concentración máxima permitida de CO2 en los locales.

D. Método indirecto de caudal de aire por unidad de superficie

Este método se emplea para espacios no ocupados por personas permanentemente.

Categoría l/(s·m2)

IDA 1 N/A

IDA 2 0.83

IDA 3 0.55

IDA 4 0.28 Tabla 1.8: Caudal por unidad de superficie exigido según RITE.

E. Método de dilución

Se emplea este método cuando las emisiones son de contaminantes conocidos. Se

consideran válidos los cálculos que se realizan en el apartado 6.4.2.3 de la norma UNE-

EN 13779 [3].

Filtración de aire exterior mínimo de ventilación

El aire exterior de ventilación se introducirá debidamente filtrado en el edificio. Las clases de

filtración mínima a emplear, en función de la calidad del aire exterior (ODA) y la calidad del

aire interior (IDA) serán las indicadas en la tabla 1.9.

La calidad del aire exterior se clasificará de acuerdo a los siguientes niveles:

- ODA 1: aire puro que puede contener partículas sólidas (p.e. polen) de forma

temporal.

- ODA 2: aire con altas concentraciones de partículas.

- ODA 3: aire con altas concentraciones de contaminantes gaseosos.

- ODA 4: aire con altas concentraciones de contaminantes gaseosos y partículas.

- ODA 5: aire con muy altas concentraciones de contaminantes gaseosos y partículas.

Tabla 1.9: Clase de Filtración del aire exterior en función de la calidad del aire Interior según el RITE.

Dado que en el edificio objeto de estudio es un centro docente, está enmarcado dentro del

RITE; por lo que deberá cumplir con la normativa de renovación de aire y de concentraciones

IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4

ODA 1 F9 F8 F7 F6

ODA 2 F7/F9 F8 F7 F6

ODA 3 F7/F9 F6/F8 F6/F7 G4/F6

ODA 4 F7/F9 F6/F8 F6/F7 G4/F6

ODA 5 F6/GF/F9 F6/GF/F9 F6/F7 G4/F6

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de contaminante. Luego este reglamento deberá ser tenido en cuenta a la hora de interpretar

los resultados de los caudales y cantidad de contaminante dados en las diferentes zonas de

edificio.

1.2.1.3. Parámetros de diseño según la UNE-EN 15251

La clasificación de categorías se nombra de manera distinta según el reglamento usado, y

aunque la nomenclatura es distinta, el fundamento es el mismo, con ligeros matices.

La norma UNE-EN 15251 [4] se aplica a los siguientes tipos de edificios: casas unifamiliares,

edificios de apartamentos, oficinas, edificios educacionales, hospitales, hoteles y restaurantes,

instalaciones deportivas, edificios de servicios comerciales de venta al por mayor y al por

menor.

En la siguiente tabla se muestra la clasificación en categorías en función de la calidad del aire

exigida:

Categoría Descripción

I Alto nivel de expectativa, recomendado para espacios ocupados por personas débiles y sensibles con requisitos especiales, como disminuidos, enfermos, niños muy pequeños y ancianos.

II Nivel normal de expectativa, usado en edificios nuevos y renovados

III Aceptable y moderado nivel de expectativa, utilizado en edificios ya existentes

IV Valores fuera de los criterios de las categorías anteriores. Debería aceptarse durante una parte limitada del año

Tabla 1.10: Clasificación de categorías según la norma UNE-EN 15251

A continuación van a describirse dos métodos para el cálculo del caudal de aire exterior que

debería ser introducido en el edificio para mantener las condiciones de salubridad y confort.

Método basado en personas y componentes del edificio

El caudal de ventilación de diseño calculado consta de dos componentes:

(a) ventilación por la contaminación de los ocupantes (bioefluentes)

(b) ventilación por la contaminación del edificio y de los sistemas.

Luego el caudal total viene determinado por la siguiente expresión:

qtot = n∙qp + A∙qB

Siendo,

qtot el caudal de ventilación total del recinto, en l/s;

n el valor de diseño para el número de personas en el recinto;

qp el caudal de ventilación por ocupación por persona, en l/s/pers;

A el área del suelo del recinto, m2;

qB el caudal de ventilación para emisiones del edificio, l/s, m2.

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Este método es más completo que el RITE, ya que tiene en cuenta distintos grados de

contaminación del edificio, por lo que también puede ser usado en nuestro proyecto para

analizar si los niveles de contaminación y caudales de aire exterior introducido cumplen con los

estipulados en dicha norma.

Método basado en el caudal de ventilación por persona o por m2 de área de suelo

Este método tabula los valores de caudal exigidos por persona o por m2. Los valores por

persona suponen que los ocupantes son la única fuente de contaminación, mientras los

valores por área de suelo suponen sólo contaminación por las emisiones de los materiales.

Caudal de aire contaminantes emitidos por el edificio (l/s/m2)

Categoria Caudal de aire por persona (l/s/pers)

Edificio muy poco contaminado

Edificio poco contaminado

Edificio no poco contaminado

I 10 0.5 1 2

II 7 0.35 0.7 1.4

III 4 0.2 0.4 0.8 Tabla 1.13: Caudal por persona y m2 exigido según EN 15251.

Resumiendo, se han tratado 3 normativas vigentes que permiten comprobar si un edificio

cumple los requisitos mínimos de salubridad y confort. En el caso de edificios docentes, la

normativa a aplicar de obligado cumplimiento es el RITE [2]. No obstante, puede hacerse uso

de la norma UNE-EN 15251 [4], no siendo esta última de obligado cumplimiento, aunque sí

más completa que el RITE.