Cambios de aire por hora

La tasa de renovación de aire ( ACPH o ACH ) es el número de veces que el volumen total de aire en una habitación o espacio se renueva por completo en una hora. Si el aire en el espacio es uniforme o está perfectamente mezclado, la tasa de renovación de aire mide cuántas veces se renueva el aire dentro de un espacio definido cada hora. El aire perfectamente mezclado se refiere a una condición teórica en la que el aire de suministro se mezcla instantánea y uniformemente con el aire ya presente en un espacio, de modo que condiciones como la antigüedad del aire y la concentración de contaminantes sean espacialmente uniformes. ^{[ 1 ]}

En muchos sistemas de distribución de aire, el aire no es uniforme ni está perfectamente mezclado. El porcentaje real de aire de un recinto que se intercambia en un período depende de la eficiencia del flujo de aire del recinto y de los métodos utilizados para ventilarlo. Estos sistemas van desde un sistema conceptual de desplazamiento perfecto , que elimina y reemplaza todo el aire en un espacio, hasta un flujo de circuito corto en el que se reemplaza muy poco del aire existente. ^{[ 2 ]} La cantidad real de aire cambiado en un escenario de ventilación bien mezclado será del 63,2 % después de 1 hora y 1  ACH. ^{[ 3 ]} Para lograr la presión de equilibrio , la cantidad de aire de retorno (aire que sale del espacio) y la cantidad de aire de suministro (aire que entra en el espacio) deben ser iguales.

Edad del aire

El tiempo promedio transcurrido desde que las moléculas de aire en un volumen determinado de aire entraron al edificio desde el exterior.

Concentración

La cantidad de un componente dispersa en una cantidad definida de otro.

Concentración, gas trazador

El volumen o la masa del gas trazador dividido por el volumen o la masa del aire más el gas trazador.

Aire exterior

Aire del exterior de un edificio o tomado del exterior y que no haya circulado previamente por el sistema.

Mezcla perfecta

Un patrón teórico de distribución del flujo de aire dentro de un espacio ventilado donde el aire de suministro se mezcla instantánea y uniformemente con el aire del espacio, de manera que la concentración de todos los componentes del aire, y la edad del aire, sean espacialmente uniformes.

Aire de retorno

Aire extraído de un espacio y devuelto total o parcialmente a un aire acondicionado, caldera u otra fuente de calor.

Suministro de aire

Aire que entra en un espacio procedente de un aparato de aire acondicionado, calefacción o ventilación.

Fuente: ^{[ 1 ]}

Las tasas de renovación de aire se utilizan a menudo como reglas generales en el diseño de ventilación. Sin embargo, rara vez se utilizan como base real del diseño o cálculo. Por ejemplo, las tasas de ventilación residenciales se calculan en función del área de la vivienda y el número de ocupantes. ^{[ 5 ]} Las tasas de ventilación no residenciales se basan en el área del piso y el número de ocupantes, o en una dilución calculada de contaminantes conocidos. ^{[ 6 ]} Las normas de diseño hospitalario utilizan renovaciones de aire por hora. ^{[ 7 ]} Las tasas de renovación de aire recomendadas se pueden encontrar en las normas pertinentes. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} Investigaciones recientes indican que las renovaciones de aire por hora (ACH) por sí solas pueden no ser un parámetro fiable para hacer recomendaciones de ventilación. Un nuevo parámetro, las renovaciones de aire por hora efectivas (llamadas ACHH por Mojtaba Zabihi et al. ^{[ 8 ]} ), que incorpora tanto el caudal como los patrones de flujo de aire a gran escala, podría proporcionar una medida más precisa de la eficiencia con la que se suministra y circula el aire dentro de una habitación. Esto es particularmente importante para gestionar eficazmente la propagación de enfermedades transmitidas por el aire. ^{[ 8 ]}

Los cambios de aire por hora son una medida destinada a comunicar la eficacia del sistema de ventilación de un espacio. El debate en torno a la norma ASHRAE 62, Ventilación para una calidad del aire interior aceptable, condujo al desarrollo de un método más directo para medir la eficacia del cambio de aire mediante el uso de un gas trazador. ^{[ 1 ]} Un gas trazador es una pequeña cantidad de gas fácilmente detectable que se mezcla con el aire para estudiar los patrones de flujo de aire. Este método compara directamente la antigüedad del aire que respiran los ocupantes con la antigüedad del aire que se produciría si el aire del espacio estuviera perfectamente mezclado. El método está diseñado para comprender con mayor precisión los efectos de los patrones de flujo de aire dentro de un espacio, para identificar o evitar sucesos como patrones de flujo de aire en cortocircuito, en los que la mayor parte del aire de suministro va directamente a la salida y no se mezcla con el aire ya presente. ^{[ 2 ] [ 1 ]}

Hay dos maneras de aplicar este método; la técnica más comúnmente utilizada, Decaimiento de Gas Trazador (reducción gradual), consiste en una breve ráfaga de gas inyectada en el espacio para establecer una concentración constante dentro del edificio, luego se detiene la inyección y se registra el decaimiento de la concentración en una posición determinada, y la segunda, Ascenso de Gas Trazador, donde el gas trazador se inyecta a una velocidad constante y se registra la respuesta de concentración en una posición determinada ^{[ 9 ].}

La técnica más común para medir la estanqueidad al aire es el método de presurización con ventilador, también conocido como prueba de puerta soplante . Se mide por el número de renovaciones de aire por hora (ACH) que ocurren cuando hay una diferencia de presión de 50 pascales entre el exterior y el interior del edificio. Si un volumen de aire igual al volumen interior del edificio fluye a través de la envolvente en una hora, entonces ACH  = 1. ^{[ 10 ]} La estanqueidad al aire mejora el rendimiento energético de los edificios, ya que los bajos niveles de estanqueidad al aire implican altas tasas de infiltración , corrientes de aire, riesgo de condensación y acumulación de humedad, entre otros efectos. ^{[ 11 ]} Por esta razón, el estándar Passive House estableció requisitos de rendimiento para la estanqueidad al aire que exigen que sea inferior a 0,6  ACH con una diferencia de presión entre el interior y el exterior de 50  Pa. ^{[ 12 ]}

Cabe destacar que el ACH medido con la prueba de puerta presurizada, a una presión diferencial de 50 pascales, simula la situación de un viento sostenido de 32 km/h  (20 mph  ) en el exterior. La fuga de aire natural, en condiciones más tranquilas, probablemente sea mucho menor. Como resultado, el llamado ACH natural puede ser entre 10 y 25 veces menor. ^{[ 13 ]} Esto es relevante ya que las metodologías de construcción de alto rendimiento buscan mantener un ACH bajo en condiciones climáticas estandarizadas, mientras que las consideraciones de calidad del aire pueden requerir un ACH natural suficientemente alto.

La ventilación forzada para aumentar la tasa de renovación de aire (ACH) se convierte en una necesidad para mantener una calidad del aire aceptable, ya que los ocupantes se muestran reacios a abrir las ventanas debido a cambios de comportamiento, como mantenerlas cerradas por seguridad. ^{[ 14 ]}

Los cambios de aire se citan a menudo como un medio para prevenir la condensación en casas con sistemas de ventilación forzada que suelen tener una clasificación de 3 a 5 ACH, aunque sin hacer referencia al tamaño de la casa. Sin embargo, cuando el ACH ya es mayor que 0,75, es poco probable que un sistema de ventilación forzada sea útil para controlar la condensación y, en su lugar, el aislamiento o la calefacción son mejores soluciones. ^{[ 14 ]} Siete de cada ocho casas estudiadas en Nueva Zelanda en 2010 tenían un ACH (corregido por factores de ventilación) de 0,75 o más. ^{[ 14 ]} Se ha demostrado que la presencia de sistemas de ventilación forzada en algunos casos en realidad aumenta la humedad en lugar de disminuirla. ^{[ 14 ]} Al desplazar el aire dentro de una vivienda con aire infiltrado (aire traído del exterior de la vivienda), los sistemas de ventilación de presión positiva pueden aumentar los requisitos de calefacción (en invierno) o refrigeración (en verano) en una casa. ^{[ 14 ] [ 15 ]} Por ejemplo, para mantener una temperatura de 15 °C en una vivienda determinada se requieren  aproximadamente 3,0 kW de calefacción a 0 ACH (no hay pérdida de calor debido a que el aire caliente sale de la vivienda, sino que el calor se pierde debido a la conducción o radiación), 3,8 kW a 1 ACH y 4,5 kW a 2 ACH. ^{[ 14 ]} El uso del espacio del techo para calefacción o refrigeración se consideró ineficaz, ya que los máximos beneficios de calefacción se producían en invierno en las regiones más meridionales (cerca del Polo Sur en estos informes del hemisferio sur), pero eran equivalentes solo a unos 0,5 kW o al calor proporcionado por unas cinco bombillas incandescentes de 100 W; los efectos de refrigeración en verano eran igualmente pequeños y eran más pronunciados para las viviendas más septentrionales (más cerca del ecuador); En todos los casos, los valores asumieron que el sistema de ventilación se desconectaba automáticamente cuando el aire que se infiltraba era más cálido o más frío (según correspondiera) que el aire que ya se encontraba en la vivienda, ya que de lo contrario se agravarían las condiciones indeseables en la casa. ^{[ 15 ]}