Ventilación por desplazamiento

Las columnas térmicas y el aire de impulsión proveniente de los difusores, que determina la velocidad del flujo de aire a nivel del suelo, desempeñan un papel importante en los sistemas de ventilación. Es necesario ajustar cuidadosamente el caudal de aire del difusor para evitar corrientes de aire.

Debido a las propiedades únicas de la estratificación térmica, la ventilación por desplazamiento se utiliza normalmente para refrigeración en lugar de para calefacción. En muchos casos, se utiliza una fuente de calefacción independiente, como un radiador o un zócalo radiante, durante los períodos de calefacción. ^{[ 1 ]}

La ventilación por desplazamiento es más adecuada para espacios altos (de más de 3 metros [10 pies]). ^{[ 2 ]} La ventilación por mezcla estándar puede ser más adecuada para espacios más pequeños donde la calidad del aire no es una preocupación tan grande, como oficinas individuales, y donde la altura de la habitación no es elevada (por ejemplo, inferior a 2,3 metros [7,5 pies]). ^{[ 2 ]}

Los sistemas de ventilación por desplazamiento son más silenciosos que los sistemas convencionales de techo y ofrecen una mayor eficiencia de ventilación. Por lo tanto, pueden mejorar la calidad del aire interior y proporcionar un ambiente acústico óptimo. Los sistemas de ventilación por desplazamiento son adecuados para espacios que requieren una alta ventilación, como aulas, salas de conferencias y oficinas.

La ventilación por desplazamiento puede causar incomodidad debido al gran gradiente de temperatura vertical y las corrientes de aire. ^{[ 10 ]} Según la investigación de Melikov y Pitchurov, las sensaciones de frío causadas por la diferencia de temperatura vertical y las corrientes de aire suelen producirse en la región de la parte inferior de las piernas/tobillos/pies, mientras que se reportan sensaciones de calor en la cabeza. ^{[ 11 ]} La investigación también indica que el modelo de clasificación de corrientes de aire podría predecir el riesgo de corrientes de aire con buena precisión en habitaciones con sistemas de ventilación por desplazamiento.

Existe una compensación inherente en estos dos problemas: al aumentar el caudal (y la capacidad de eliminar mayores cargas térmicas), se puede reducir el gradiente de temperatura vertical, pero esto podría aumentar el riesgo de corrientes de aire. ^{[ 1 ]} Combinar la ventilación por desplazamiento con techos radiantes refrigerados es un esfuerzo para mitigar este problema. ^{[ 12 ]} Según algunos estudios, los sistemas de ventilación por desplazamiento solo pueden proporcionar un confort aceptable si la carga de refrigeración correspondiente es inferior a unos 13 Btu/h-sf o 40 W/m ² .

Una de las ventajas de la ventilación por desplazamiento es, posiblemente, la mejor calidad del aire interior que se consigue al expulsar el aire contaminado de la habitación. Se logra una mejor calidad del aire cuando la fuente de contaminación también es una fuente de calor. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Recientemente se ha investigado la eficacia de la ventilación por desplazamiento para eliminar contaminantes particulados. ^{[ 13 ] [ 14 ]} En las habitaciones de los hospitales y otros espacios interiores, se liberan con frecuencia pequeñas gotas acuosas que contienen núcleos infecciosos, las cuales tienden a depositarse en el aire ambiente a una velocidad  típica de 1 a 10 mm/s. En climas o estaciones frías, las gotas suficientemente pequeñas se extraen de la parte superior de un espacio con ventilación por desplazamiento si la velocidad media ascendente del aire supera la velocidad de sedimentación de las partículas. Sin embargo, experimentos de laboratorio han demostrado que las gotas más grandes pueden sedimentarse más rápido que el movimiento del aire. En este caso, las gotas grandes no se extraen eficazmente de un espacio con ventilación por desplazamiento ascendente, y su concentración aumenta si se incrementa la tasa de ventilación. ^{[ 13 ]} En climas o estaciones más cálidas, pueden producirse inestabilidades a gran escala en la concentración de contaminantes dentro de un espacio con ventilación por desplazamiento descendente. ^{[ 14 ]}

Algunos estudios han demostrado que la ventilación por desplazamiento puede ahorrar energía en comparación con la ventilación por mezcla estándar, dependiendo del tipo de uso del edificio, el diseño/volumen/orientación y otros factores. ^{[ 1 ]} Sin embargo, para la evaluación del consumo de energía de la ventilación por desplazamiento, la simulación numérica es el método principal, ya que las mediciones anuales son demasiado costosas y requieren mucho tiempo. Por lo tanto, aún se debate si la ventilación por desplazamiento podría ayudar a ahorrar energía. En general, la ventilación por desplazamiento es atractiva para la zona central de un edificio, ya que no se necesita calefacción. Sin embargo, las zonas perimetrales requieren mucha energía de refrigeración.