Hermeticidad de los edificios: modelización de la transferencia de aire

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hermeticidad de edificios
07/06/2021

La hermeticidad de los edificios es a veces puesta en duda por algunos proyectistas argumentando que el edificio debe “respirar” o que en este requerimiento de elevada hermeticidad solo tiene sentido en climatologías muy rigurosas en régimen de invierno pero que no es necesaria en edificios emplazados en climatologías “mediterráneas”. En relación a este tema, trataremos de aclarar en este articulo por qué la hermeticidad de los edificios debe ser tan buena como sea posible incluso en climatologías como las del sur de Europa.

Los reparos que ponen los detractores de los edificios estancos proviene, en mi opinión, de una mala comprensión de los fenómenos de infiltración y ventilación.

Infiltración

La infiltración es la consecuencia de la falta de hermeticidad del edificio y trae como consecuencia una transferencia de aire entre el exterior y el interior.

El “motor” de la infiltración es el tiraje térmico (diferencial de temperatura) así como la velocidad y dirección del viento en relación a la envolvente.

Dicho de otro modo cuando las condiciones exteriores son mas desapacibles es cuando la tasa de infiltración de aire es máxima provocando una máxima sensación de falta de confort y obligando a un exceso de demanda y consumo de energía para mantener los recintos confortables.

Ventilación

La ventilación es la cantidad de aire introducida en el edificio de forma premeditada para mantener las condiciones higiénicas de los recintos.

La ventilación esta pues determinada por los usuarios (abertura de ventanas) o mediante sistemas estáticos normalmente con aberturas de extracción higroreglables o mejor mediante sistemas mecánicos, accionados mediante ventiladores programados o accionados mediante sensores de humedad / concentración de CO2/ concentración de Formaldehido/…

Las necesidades de ventilación dependen fundamentalmente de la ocupación de los recintos tanto en numero de personas como de su actividad metabólica, estos parámetros son independientes de la temperatura y el viento exterior.

Infiltración Versus Ventilación

Está claro que sería pura casualidad que las condiciones de viento y temperatura fuesen las en todo momento adecuadas para adaptar la tasa de infiltración a las necesidades de ventilación, derivadas de la variabilidad de la ocupación, para asegurar la calidad de aire interior requerida por los usuarios.

Dicho de forma simple es muy poco probable que dispongamos de infiltración (determinada por el viento y la temperatura) “suficiente” para atender las necesidades de ventilación (determinadas por la cantidad de ocupantes y su actividad metabólica) o que no resulte “excesiva” y provoque un incremento de la demanda y consumo energético del recinto.

Del mismo modo que en las personas existe la respiración cutánea (muy reducida) y la pulmonar (preponderante) en los edificios la ventilación equivale a la respiración pulmonar y es imposible considerar que la ventilación cutánea sea suficiente para mantener a las personas con vida.

Modelización de la infiltración

Existen herramientas disponibles para poder modelizar la infiltración de aire en función de las características geométricas, constructivas del edificio y de las condiciones climáticas de contorno.

Una de las herramientas de referencia para este propósito es el programa CONTAM que entre otras cosas es capaz de predecir las tasas de infiltración en una zona térmica en función de las condiciones climáticas reinantes tanto en régimen estacionario como transitorio.

Para poder efectuar los cálculos en régimen transitorio es imprescindible que los ficheros climáticos dispongan información fidedigna de la velocidad del viento y su dirección.

Desgraciadamente los ficheros climáticos impuestos por la reglamentación para efectuar las simulaciones energéticas en España tienen prefijada la velocidad del viento a una constante de 6 m/s y en una sola dirección por lo que no son útiles para efectuar este tipo de cálculos de forma correcta.

Se puede objetar, y es relativamente cierto, que la repetitividad y reproductibilidad de los datos de viento para un emplazamiento concreto son datos difícilmente resultan representativos ya que pueden estar fuertemente condicionados no solo por la situación geográfica sino también por el propio urbanismo de la zona.

Lo anterior justifica que a falta de poder conocer las condiciones realistas la mejor opción es tratar de reducir lo máximo posible la infiltración de aire para que la distorsión ocasionada por la aleatoriedad del viento tenga un impacto lo menor posible en el comportamiento energético de los edificios.

Transferencia de aire en herramientas de simulación energética

En las herramientas de simulación energética los usuarios raras veces introducen la tasa de transferencia de aire (infiltración y ventilación) de forma adecuada para tomar en consideración la complejidad de las dos circunstancias.

En mi opinión es necesario en cada zona térmica introducir de forma separada la tasa de infiltración de la de ventilación.

Partiendo de la base que la hermeticidad del edificio debe ser lo más alta posible con lo que la tasa de infiltración debería será relativamente baja.

Se puede evaluar el valor de esta tasa de infiltración con CONTAM en régimen estacionario con varias hipótesis de temperatura y viento para encontrar un valor aceptablemente representativo, si el fichero climático dispone de información “fiable” en relación al viento es posible modular esta tasa de infiltración en función de viento y temperatura o dejarlo constante si no se dispone de información suficiente sobre viento (como suele ser el caso más habitual)

Para las necesidades de ventilación es relativamente simple asociar el caudal necesario en función de los perfiles ocupacionales previstos en la simulación energética, frecuentemente en las simulaciones la cantidad de aire exterior se introduce de esta forma.

Conclusiones

Es imprescindible diferenciar entre la tasa de transferencia de aire introducida por la infiltración de la derivada de las necesidades requeridas para la ventilación, confundirlas de forma conjunta es un error conceptual que no permite una modelización energética adecuada.

La tasa de infiltración de aire debe ser lo menor posible, mejorando la hermeticidad del edificio, para conseguir que las simulaciones energéticas sean representativas de la realidad y poco distorsionadas por las condiciones (normalmente mal conocidas) aleatorias relacionadas con el viento.

La tasa de ventilación o de aire exterior deben introducirse en función de la ocupación que ya esta definida en las simulaciones energéticas para tomar en consideración de sus cargas térmicas.

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