ASHRAE Ventilation para la Calidad del Aire Interior en Edificios
En este artículo, exploraremos en profundidad la importancia de la ventilación adecuada en los edificios, según las normas establecidas por la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE). La ventilación ASHRAE es crucial para mantener una buena calidad del aire interior (IAQ) y proteger la salud y el bienestar de los ocupantes. Abordaremos los diferentes métodos de cálculo, las consideraciones de diseño y las mejores prácticas para garantizar un entorno interior saludable y confortable.
## ¿Cómo se calcula la ventilación según ASHRAE?
La norma ASHRAE 61-2019, "Ventilación para una Calidad de Aire Interior Aceptable", establece los requisitos mínimos de ventilación y otras medidas para proporcionar una IAQ aceptable para los ocupantes y minimizar los efectos adversos para la salud. La norma define tres procedimientos de cálculo para determinar los requisitos de ventilación en las habitaciones y en el sistema. El Procedimiento de Tasa de Ventilación (VRP), que es el más ampliamente adoptado, se basa en la plataforma para cálculos fáciles y automatizados. Los detalles completos del procedimiento se pueden encontrar en la Sección 2 de la norma ASHRAE 61 y en el Manual del Usuario que la acompaña.
Para que una habitación siga el método de cálculo del Procedimiento de Tasa de Ventilación de ASHRAE 61, el Procedimiento de Cálculo de Ventilación de la Plantilla de la Habitación debe establecerse en Procedimiento de Tasa de Ventilación de ASHRAE 6Una vez seleccionado, hay 144 Categorías de Ocupación predeterminadas para elegir. Estas categorías proporcionan los valores predeterminados de la norma ASHRAE 61 - 201Además, hay una opción Personalizada que se puede utilizar para definir una categoría específica del proyecto.
Hay ocho entradas disponibles para definir los flujos de aire para la habitación. En la imagen anterior, las entradas 1, 2 y 3 controlan los requisitos de aire exterior para la habitación. Las entradas 4, 5 y 6 controlan los requisitos de escape. Y finalmente, las entradas 7 y 8 definen la eficiencia de la ventilación que se utiliza cuando se calcula el flujo de aire de ventilación requerido.
Todos los valores se determinan en función de la categoría de ocupación, sin embargo, se pueden modificar para cumplir con los requisitos específicos del proyecto.
CONSEJO: Para establecer el flujo de aire de escape por habitación, simplemente introduzca el valor deseado como Escape por Unidad y establezca el Número de unidades predeterminado en uno.
### Versiones de Cálculo
El Procedimiento de Tasa de Ventilación tiene diferentes versiones dependiendo de las características específicas del sistema y las habitaciones que componen el cálculo. Estas versiones son:
Sistemas de Aire de Múltiples Zonas
Sistemas de Aire de Zona Única
Sistemas de Aire 100% Aire Exterior (DOAS)
Solo Escape
El más común, y el más complejo, es el Sistema de Aire de Múltiples Zonas. Este cálculo se utiliza para sistemas que sirven a más de una zona y que incorporan aire de retorno o mezclado. Los ejemplos típicos incluyen sistemas VAV centrales, RTU, unidades empaquetadas, etc. La plataforma asigna automáticamente las habitaciones al cálculo requerido en función de la siguiente lógica.
Si una habitación se asigna a una categoría de ocupación de solo escape, se incluirá en la tabla Solo Escape y se realizará el cálculo de Solo Escape.
Si una habitación no se asigna a una zona, se incluirá en la tabla Sin Asignar y se realizará el cálculo de Zona Única.
Si una habitación se asigna a un Sistema de Aire de tipo Local, se incluirá en la tabla Zona Única y se realizará el cálculo de Zona Única.
Si una habitación se asigna a un Sistema de Aire de tipo Central y el Tipo de Carga para el Dimensionamiento del Sistema = Requisito de Ventilación, se incluirá en una tabla para ese sistema y se realizará el cálculo DOAS.
Si una habitación se asigna a un Sistema de Aire de tipo Central, se incluirá en una tabla para ese sistema y se realizará el cálculo de Múltiples Zonas.
La Figura 6-B del Manual del Usuario de ASHRAE 61 proporciona un diagrama de flujo para determinar qué método y ecuaciones se deben utilizar. Tenga en cuenta que Solo Escape no está presente en este gráfico, sin embargo, sigue la lógica descrita anteriormente.
### Cálculos - Solo Escape
Los cálculos realizados para los caudales de aire de escape se basan en las Tasas Mínimas de Escape que se encuentran en la Tabla 6-2 de la norma ASHRAE 6Hay dos formas de definir los requisitos de escape. La primera es por el área de la habitación, que sigue la ecuación:
Área de la Habitación Tasa de Escape por Área = Flujo de Aire de Escape Requerido
La segunda es el escape por unidad. En este contexto, las unidades son inodoros, inodoros, urinarios o estufas domésticas. La ecuación seguida es:
Número de Unidades en la Habitación Escape por Unidad = Flujo de Aire de Escape Requerido
El total para cada habitación se asigna al Modelo de Carga y se proporciona un resumen para ayudar a rastrear el balance de aire del edificio. En este caso, el resumen es solo para información.
Nota: Para controlar directamente el escape de una habitación, debe configurarse en Solo Escape. Puede encontrar una lista de Categorías de Ocupación que son solo de Escape aquí.
### Cálculos - Aire Exterior de la Zona de Respiración y Eficacia de la Distribución del Aire
Hay varios pasos de cálculo en el Procedimiento de Tasa de Ventilación que deben realizarse en secuencia para llegar a los requisitos de flujo de aire a nivel de habitación y sistema requeridos. El primer paso es calcular el Flujo de Aire Exterior de la Zona de Respiración. Esta es una combinación de la ventilación requerida por persona y por área de piso. En la plataforma, el cálculo se realiza en tres pasos:
OA de la Zona de Respiración para Personas = OA por persona (Rp) Personas (Pz)
OA de la Zona de Respiración para Área = OA por Área (Ra) Área (Az)
OA de la Zona de Respiración (Vbz) = OA de la Zona de Respiración para Personas + OA de la Zona de Respiración para Área
Esto determina el aire exterior requerido por la Ecuación 6-1 de las Normas ASHRAE 6
Nota: El área utilizada en el cálculo es el área neta ocupable definida aquí.
A continuación, se debe tener en cuenta la Eficacia de la Distribución del Aire de la Zona. Esto se hace siguiendo la Ecuación 6-2 de la norma ASHRAE 61:
Flujo de Aire Exterior de la Zona (Voz) = OA de la Zona de Respiración (Vbz) / Eficacia de la Distribución del Aire (Ez)
Debido a que la Eficacia de la Distribución del Aire de la Zona a menudo es diferente cuando los sistemas están en modo de calefacción y refrigeración. La plataforma maneja esto automáticamente y los ingenieros pueden asignar una efectividad específica a cada modo.
El cálculo del Flujo de Aire Exterior de la Zona es fundamental para todos los siguientes métodos VRP.
### Cálculos - Zona Única
Los cálculos para un sistema de zona única comienzan con el Aire Exterior de la Zona de Respiración y la Eficacia de la Distribución del Aire. Una vez completado, para los Sistemas de Aire de Zona Única hay una zona de ventilación para servir. Como el flujo de aire exterior de la zona será igual al nivel del sistema. La Ecuación 6-3 de la norma ASHRAE 61 define esto como:
Toma de Aire Exterior (Vot) = Flujo de Aire Exterior de la Zona (Voz)
Una vez calculados, los valores se enviarán al Modelo de Carga. Además, se proporciona un resumen, en este caso es solo para información e informa el número de sistemas y los valores sumados de todos los sistemas incluidos.
### Cálculos - DOAS
Los cálculos para un Sistema de Aire 100% Exterior también comienzan con el Aire Exterior de la Zona de Respiración y la Eficacia de la Distribución del Aire. Una vez completado, los valores se suman por sistemas ya que el mismo sistema sirve a varias zonas. Afortunadamente, dado que el sistema es 100% aire exterior, ¡no hay más cálculos! La Ecuación 6-4 de la norma ASHRAE 61 define esto como:
Toma de Aire Exterior (Vot) = ∑Flujo de Aire Exterior de la Zona (Voz)
Una vez calculados, los valores se enviarán al Modelo de Carga. Además, se proporciona un resumen, aquí se utiliza el máximo de Voz de Calefacción y Refrigeración.
### Cálculos - Múltiples Zonas
El cálculo de Múltiples Zonas es el más complejo porque no todo el aire que se entrega a cada habitación será aire exterior. Para determinar que se cumplen los requisitos de ventilación, se debe considerar la eficiencia del sistema. Los cálculos comienzan de la misma manera que otras versiones con el Aire Exterior de la Zona de Respiración y la Eficacia de la Distribución del Aire.
A continuación, la Toma de Aire Exterior Sin Corregir se calcula según la Ecuación 6-5 de ASHRAE 62
Toma de Aire Exterior Sin Corregir (Vou) = Diversidad (D) ∑(Rp Pz) + ∑(Ra Az)
La Diversidad (D) utilizada se determina mediante la Ecuación 6-En la plataforma, la Diversidad se asume como 1 de forma predeterminada, sin embargo, los ingenieros pueden ajustar la población esperada del sistema (Ps) para tener en cuenta la diversidad en el sistema.
Diversidad (D) = población del sistema (Ps) / ∑Pz
A continuación, el procedimiento proporciona dos opciones para calcular la Eficiencia de Ventilación del Sistema que afectará los resultados de la zona y del sistema. El Procedimiento Simplificado definido en la sección 3 de ASHRAE 61 y el Procedimiento Alternativo definido en el Apéndice A de ASHRAE 6
#### Procedimiento Simplificado
La Eficiencia de Ventilación del Sistema (Ev) se calcula dependiendo del valor de Diversidad (D) mediante la ecuación 6-7 o 6-8 de la norma ASHRAE 61 - 201
para D < 0.60 | Ev = 0.88 D + 0.22
para D ≥ 0.60 | Ev = 0.75
Una vez que se conoce la Eficiencia de Ventilación del Sistema (Ev), la Toma de Aire Exterior de Diseño (Vot) se puede calcular con la ecuación 6-
Toma de Aire Exterior de Diseño (Vot) = Toma de Aire Exterior Sin Corregir (Vou) / Ev
En la plataforma, los cálculos a nivel de sistema se pueden ver en el panel Resumen de Cálculo. Personas del Sistema es una entrada editable que define el valor de Ps utilizado en la ecuación 6-Los valores resultantes también se envían al Modelo de Carga para su inclusión en los tamaños del sistema.
#### Procedimiento Alternativo
La Eficiencia de Ventilación del Sistema (Ev) se calcula dependiendo de la eficiencia de ventilación de zona más baja calculada (Evz). Normalmente, esta zona se denomina Zona Crítica. El cálculo requiere varias entradas y cálculos adicionales para cada zona. Sin embargo, comienzan con la Fracción Promedio de Aire Exterior (Xs), calculada mediante la ecuación A-1 de la norma ASHRAE 6
Xs = toma de aire exterior sin corregir (Vou) / flujo de aire primario del sistema (Vps)
A continuación, se realiza una serie de cálculos para determinar la eficiencia de ventilación de la zona (Evz). Estos cálculos son manejados por la plataforma en formato tabular para que cada columna represente un paso del proceso y cada fila represente una zona individual. La Zona Crítica se resalta automáticamente en azul para una fácil identificación. Las entradas adicionales disponibles son:
SA de Descarga de la Zona (Vdz) - Este valor se completará automáticamente después de que la simulación se ejecute con Dimensionamiento de la Habitación ACTIVADO, o se puede editar manualmente.
Fracción de Aire Primario de la Zona (Ep) - Este valor está predeterminado en 1 y se puede editar si hay recirculación local.
Fracción de 2ª Recirculación de la Zona (Er) - Este valor está predeterminado en 0 y se puede editar para reflejar la configuración del sistema.
Consulte la Sección A2 de la norma ASHRAE 61 para obtener una descripción completa de las ecuaciones y un diagrama del sistema que indique la ubicación de cada una. Una vez que se ejecuta la simulación, se conocerán todas las eficiencias de ventilación de la zona y se revelará la Zona Crítica. La práctica de diseño común es ajustar los detalles de la zona crítica para reducir aún más la entrada de aire exterior requerida a nivel del sistema. En la plataforma, esto se puede hacer en vivo dentro de la tabla de cálculo, siempre refiriéndose al resumen de cálculo para verificar los resultados a nivel del sistema.
Consejo: utilice los conmutadores para decidir entre el cálculo simplificado y alternativo de la entrada de aire exterior.
### Informes
Cada versión del cálculo VRP incluye un PDF único e Informe de Hoja de Cálculo. Se incluirá cada habitación del cálculo junto con el resumen del sistema. Aquí hay un ejemplo del Informe de Múltiples Zonas.
### Definiciones
área neta ocupable: el área de piso de un espacio ocupable definido por las superficies interiores de sus paredes pero excluyendo pozos, cerramientos de columnas y otras áreas permanentemente cerradas, inaccesibles y no ocupables. Las obstrucciones en el espacio, como muebles, estantes de exhibición o almacenamiento y otras obstrucciones, ya sean temporales o permanentes, se consideran parte del área neta ocupable.
espacio ocupable: un espacio cerrado destinado a actividades humanas, excluyendo los espacios que están destinados a ser ocupados ocasionalmente y por períodos cortos de tiempo, como almacenes, salas de equipos y salidas de emergencia.
### Configuraciones del Sistema
La Sección A2 de la norma ASHRAE 61 define las siguientes opciones para la Fracción de Recirculación Secundaria de la Zona (Er).
## ¿Qué es una norma ASHRAE?
Las normas ASHRAE son documentos desarrollados por la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) que establecen los requisitos mínimos y las mejores prácticas para el diseño, la instalación, la operación y el mantenimiento de sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración (HVAC&R). Estas normas son ampliamente reconocidas y utilizadas en la industria de la construcción y son fundamentales para garantizar la eficiencia energética, la calidad del aire interior y la sostenibilidad de los edificios.
La norma ASHRAE 61, que se centra en la ventilación para una calidad de aire interior aceptable, es solo una de las muchas normas desarrolladas por ASHRAE. Otras normas importantes incluyen la norma ASHRAE 90.1, que establece los requisitos mínimos para la eficiencia energética de los edificios, y la norma ASHRAE 15, que aborda la seguridad de los sistemas de refrigeración.
Las normas ASHRAE se actualizan y revisan periódicamente para reflejar los avances tecnológicos y las mejores prácticas en la industria. Es importante mantenerse al día con las últimas versiones de las normas para garantizar que los diseños de los edificios cumplan con los requisitos actuales.
## ¿Cuáles son los requisitos de ventilación para un almacén según ASHRAE?
Los requisitos de ventilación para un almacén según ASHRAE se basan en la norma ASHRAE 61, que establece los requisitos mínimos de ventilación para una calidad de aire interior aceptable. Los requisitos específicos para un almacén dependerán de una serie de factores, incluyendo el tamaño del almacén, el tipo de materiales almacenados, la cantidad de ocupantes y la naturaleza de las actividades que se llevan a cabo en el espacio.
En general, la norma ASHRAE 61 recomienda una tasa de ventilación mínima de 0.06 pies cúbicos por minuto (cfm) por pie cuadrado de área de piso para almacenes. Sin embargo, esta tasa puede ser mayor si el almacén tiene una alta densidad de ocupantes o si se almacenan materiales que emiten contaminantes al aire.
Además de la tasa de ventilación mínima, la norma ASHRAE 61 también proporciona recomendaciones para la distribución del aire y la ubicación de las entradas y salidas de aire. Es importante seguir estas recomendaciones para garantizar que el aire fresco se distribuya uniformemente por todo el almacén y que los contaminantes se eliminen eficazmente.
### Consideraciones Adicionales para la Ventilación de Almacenes
Además de los requisitos de la norma ASHRAE 61, hay otras consideraciones importantes para la ventilación de almacenes, incluyendo:
Control de la temperatura y la humedad: La ventilación adecuada puede ayudar a controlar la temperatura y la humedad en el almacén, lo que es importante para la comodidad de los ocupantes y para la protección de los materiales almacenados.
Control de polvo y humos: La ventilación puede ayudar a controlar el polvo y los humos generados por las actividades en el almacén, lo que es importante para la salud de los ocupantes y para la protección de los materiales almacenados.
Eficiencia energética: Es importante diseñar un sistema de ventilación que sea eficiente energéticamente para minimizar los costos operativos del almacén.
### Conclusión
La ventilación ASHRAE es esencial para mantener una buena calidad del aire interior en los edificios y proteger la salud y el bienestar de los ocupantes. Al comprender los diferentes métodos de cálculo, las consideraciones de diseño y las mejores prácticas, los ingenieros y los profesionales de la construcción pueden garantizar que los edificios estén adecuadamente ventilados y cumplan con las normas ASHRAE. La ventilación adecuada no solo mejora la salud y la comodidad de los ocupantes, sino que también puede contribuir a la eficiencia energética y la sostenibilidad del edificio.
Consultas Habituales:
¿Cuáles son los diferentes métodos de cálculo de la ventilación según ASHRAE?
¿Cuáles son los requisitos mínimos de ventilación para un almacén según ASHRAE?
¿Cómo puedo asegurarme de que mi edificio cumpla con las normas ASHRAE de ventilación?
¿Qué factores debo considerar al diseñar un sistema de ventilación para mi edificio?
¿Cuáles son las mejores prácticas para la ventilación de edificios?
Tabla Comparativa de Métodos de Cálculo de Ventilación ASHRAE:
| Método de Cálculo | Descripción | Aplicación |
|---|---|---|
| Procedimiento de Tasa de Ventilación (VRP) | Calcula la tasa de ventilación requerida en función de la ocupación y el área del espacio. | Edificios comerciales e institucionales |
| Procedimiento de Calidad del Aire Interior (IAQP) | Calcula la tasa de ventilación requerida en función de la concentración de contaminantes en el aire. | Edificios con requisitos específicos de calidad del aire interior |
| Procedimiento de Ventilación Natural (NVP) | Calcula la tasa de ventilación proporcionada por la ventilación natural. | Edificios que utilizan la ventilación natural como estrategia principal de ventilación |
Lista de Beneficios de la Ventilación Adecuada:
Mejora la calidad del aire interior.
Reduce la concentración de contaminantes en el aire.
Mejora la salud y el bienestar de los ocupantes.
Aumenta la productividad de los ocupantes.
Reduce los costos de energía.
Contribuye a la sostenibilidad del edificio.
Esperamos que este artículo haya proporcionado una comprensión completa de la ventilación ASHRAE y su importancia en la creación de entornos interiores saludables y confortables. Al seguir las normas ASHRAE y las mejores prácticas, podemos garantizar que nuestros edificios estén adecuadamente ventilados y contribuyan al bienestar de los ocupantes y al medio ambiente.