Figura 1: Recuperador de Calor estándar.

A fines de los años 60, con la proliferación de edificaciones en altura, se comenzaron a manifestar problemas de salud debido a la mala ventilación de los edificios. Consciente de esta problemática, ASHRAE publicó en 1973 el estándar 62-1973 – “Standard for Natural and Mechanical Ventilation”, su primera norma relacionada a este tema. En este documento, desarrollado ya hace más de 40 años, se prevé una aproximación prescriptiva a la ventilación con recomendaciones de mínimos niveles de aportación de aire exterior para conseguir una calidad del aire interior aceptable.

Con el paso de los años, este estándar ha ido evolucionando y hoy contamos no solo con su versión 2013 (“Standard for Acceptable Indoor Air Quality”), sino que también con el estándar 55-2013 – “Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy”. Estos estándares nos sugieren la necesidad de ventilar, filtrar y recuperar energía.

Es importante diferenciar los conceptos de ventilación y climatización.

• Ventilar: Renovar el aire enrarecido de una pieza cerrada.

• Climatizar: Dar a un espacio cerrado las condiciones de temperatura, humedad del aire y a veces también de presión, necesarias para la salud o la comodidad de quienes lo ocupan.

Los estándares ASHRAE se ocupan de ambos temas y el desafío está en poder ventilar los recintos, afectando, en la menor medida posible, el desempeño de los equipos de climatización. Por lo tanto, debemos buscar soluciones que sean eficientes en términos de uso de energía. Si tenemos una sala climatizada a 23°C en invierno, el ingresar aire a temperatura exterior hará que los equipos de climatización trabajen más para poder mantener los mismos 23°C, por lo que debemos lograr “calentar” el aire que viene del exterior para lograr la ventilación deseada y no perjudicar el ambiente climatizado.

Para esto, se recomienda utilizar Recuperadores o Intercambiadores de Calor. Estos equipos, a través de placas de intercambio de flujos cruzados, logran “calentar” el aire que ingresa al recinto en invierno y “enfriar” el aire que ingresa en el verano (esto se puede ver en el estándar ASHRAE 189.1-2009, para el Diseño de los Edificios Verdes de Alto Rendimiento). El uso de este tipo de equipos logrará mantener una mejor calidad de aire interior y bajar los costos de electricidad asociados al efecto que tiene la ventilación en el desempeño de los equipos de climatización.

En los sistemas balanceados de climatización y ventilación de edificios en los que el caudal de aire es expulsado al exterior por medios mecánicos, se recuperará la energía del aire expulsado para conseguir un máximo ahorro y eficiencia energética.

Como vemos en la figura 1, el aire frío ingresa desde el exterior y, a través de placas intercambiadoras de calor (sin mezclar los flujos reales), se calienta con el aire extraído que viene caliente desde el interior. De este modo, el aire inyectado al recinto lo hace a mayor temperatura y evita que los equipos de climatización deban trabajar más para llegar a la temperatura deseada. Los recuperadores estáticos de flujos cruzados (como el que se muestra en la Figura 2), están formados por una matriz de placas de aluminio de espesor aproximado a 0,2mm, entre las que se efectúa la transmisión de calor entre dos flujos de aire a 90º que las atraviesan. La eficacia de este tipo de recuperadores fluctúa entre 60% y 80%, dependiendo del tipo de aluminio o aleación que se utilice.

Figura 2. Recuperador Estático de Flujos Cruzados.

Los recuperadores de calor pueden ser instalados en distintas posiciones según la necesidad del proyecto, siendo estos modulares en la ubicación de sus bocas de inyección y extracción.

Hemos hablado sobre la necesidad de inyectar aire a los ambientes para poder ventilarlos. En muchos casos, el aire exterior puede estar más sucio que el aire interior. Para lograr el objetivo que nos hemos planteado, se hace necesario filtrar el aire que ingresa al recinto.

Los Recuperadores de Calor pueden incorporar filtros de distintos tipos para asegurarnos que el aire que ingresa esté libre de contaminantes o materiales particulados. El tipo de filtro a utilizar en cada recuperador dependerá del uso de la instalación y de la calidad del aire exterior. Inyectar aire en un hospital en el centro de Santiago requiere filtros más eficientes que hacerlo en un edificio de oficinas en zonas con baja contaminación exterior.

La definición de los filtros a emplear se debe hacer previamente a la selección del equipo recuperador, ya que mientras más eficiencia de filtrado tengamos, mayor será la caída de presión que deben vencer los ventiladores del recuperador y no debemos olvidar que el objetivo que nos planteamos es aportar a la eficiencia energética de la instalación.

Considerando que los sistemas de ventilación significan un importante impacto en el consumo de energía en las instalaciones (según su diseño) y que sobre estos sistemas alrededor del 30% de su consumo es debido a los filtros, es muy importante el control del consumo energético derivado de estos. Por esto, la primera premisa es hacer una mantención permanente de los filtros y cajones portafiltros. Un filtro sucio hará que el equipo de ventilación trabaje forzado, consumiendo más energía y no logrando su objetivo.

Los sistemas de ventilación y climatización, centralizados o individuales, se diseñarán para controlar el ambiente interior desde el punto de vista de calidad del aire, dotándose de los sistemas de regulación y control necesarios para que se puedan mantener las condiciones de diseño previstas en los locales climatizados, ajustando al mismo tiempo, los consumos de energía a las variaciones de la demanda térmica, así como para interrumpir el servicio.

Existen diversos tipos de sistemas de regulación:

1. Sin regulación – Funcionamiento continuo

2. Control Manual – Interruptor manual

3. Control por Tiempo – Gestión horaria

4. Control por Presencia – Detectores de Presencia 5. Control por Uso – Según cantidad de personas en el recinto

6. Control Directo/Centralizado – Según sensores de CO2, humedad relativa, etc

El sistema de control a utilizar dependerá del tipo de instalación y de la evaluación de la inversión asociada a este comparado con el ahorro de energía estimado.

Figura 3. Ejemplo de componentes de sistema de control centralizado.