¿Cómo influye la ventilación en la calificación energética de viviendas?

• ¿Por qué es necesaria la ventilación en viviendas para garantizar la calidad del aire interior?
• ¿Cómo influye la ventilación en el consumo energético de una vivienda?
• ¿Cómo influyen las pérdidas y ganancias de calor asociadas a la ventilación en la demanda energética de la vivienda y en su calificación energética?
• Recuperador de calor para la reducción de las pérdidas energéticas en viviendas y mejora de la calificación energética
• Conclusiones  

 ¿Por qué es necesaria la ventilación en viviendas para garantizar la calidad del aire interior?

Como ya hemos comentado en la introducción de este artículo, toda vivienda nueva debe contar con un sistema de ventilación ya sea totalmente mecánico o híbrido. Se descarta la ventilación natural como único sistema de ventilación en el CTE para viviendas. El sistema debe aportar un caudal de aire exterior suficiente a las estancias habitables de la vivienda con la finalidad de eliminar los contaminantes. Entre ellos:

• Malos olores que pueden generar molestias.
• Humedades que  se producen en la vivienda de forma habitual, debido a la actividad que realizan las personas en el interior y también a su propio metabolismo.
• CO₂ producido por la respiración y transpiración de las personas.
• Otros contaminantes, entre ellos los COVs (Compuestos Orgánicos Volátiles) presentes en acabados y revestimientos de suelos, paredes y techos y en el propio mobiliario de la vivienda. También hongos, bacterias, polen, etc. Y en algunos casos radón.

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Una correcta ventilación interior de la vivienda previene de enfermedades y afecciones en las personas que las habitan. Pero también previene de la formación de condensaciones que derivan en la aparición de moho en los paramentos interiores y la degradación por lo tanto de los materiales de construcción, acabados y revestimientos.

Sin embargo, con todos los beneficios de una adecuada ventilación, no debemos perder de vista otro aspecto. La influencia de la ventilación en el consumo de energía de la vivienda y por lo tanto en su calificación energética. 

¿Cómo influye la ventilación en el consumo energético de una vivienda?

Uno de los factores que intervienen en el confort interior es la temperatura. Para ello, en primer lugar, las viviendas deben de estar correctamente aisladas desde el punto de vista térmico. También se deben de construir aplicando estrategias de diseño pasivo. Por ejemplo, estudiando la orientación solar más adecuada o incorporando protección solar especialmente en superficies acristaladas, entre otras. Sólo cuando no es posible alcanzar la temperatura de confort de forma pasiva, se recurre al uso de instalaciones mecánicas de apoyo. Es decir, tenemos que acondicionar el aire interior utilizando para ello medios mecánicos que consumen energía.

En las viviendas con ventilación, ya sea híbrida o mecánica, el aire exterior entra en la vivienda por las aberturas de admisión. El aire exterior se encuentra generalmente a una temperatura inferior en invierno y superior en verano, a la del aire interior. Por otro lado, el aire contaminado en el interior es extraído para garantizar la renovación del aire. Un aire que por otro lado puede estar climatizado.  Por lo tanto, este mecanismo de renovación de aire conlleva pérdidas de calor en invierno y ganancias en verano que aumentan la demanda de calefacción y de refrigeración respectivamente. Un hecho que se traduce en un mayor consumo energético de las instalaciones para compensar dichas ganancias y pérdidas de calor no deseadas. Lo cual influye, lógicamente en la calificación energética de la vivienda. 

¿Cómo influyen las pérdidas y ganancias de calor asociadas a la ventilación en la demanda energética de la vivienda y en su calificación energética?

Las pérdidas y ganancias de calor no deseadas influyen en la demanda de calefacción y de refrigeración de la vivienda. A mayores pérdidas de calor, mayor demanda de calefacción. A mayores ganancias de calor, mayor demanda de refrigeración. Lo podemos comprobar con un ejemplo.

Para ello se ha utilizado la herramienta unificada Lider- Calener (HULC). Un programa oficial reconocido por el Ministerio para la Transición Energética, como procedimiento general para la certificación de la eficiencia energética de edificios y la verificación de las exigencias del documento de ahorro de energía (DB HE), en cuanto a consumo de energía, demanda energética y contribución renovable.

• Cálculo de pérdidas y ganancias de calor asociadas a la ventilación

En primer lugar, calculamos el porcentaje de ganancias y pérdidas de calor asociadas a la demanda de calefacción y de refrigeración respectivamente, para tres valores de caudal de ventilación: según el DB HS de 2009 (0,88 ren/h) por un lado, según el actual DB HS de 2018 (0,40 ren/h) por otro, y por último, para un valor que por defecto (0,63 ren/h) aplican los documentos reconocidos para la certificación energética de edificios de uso vivienda.

La versión DB HS 2018 se refiere a la última modificación de los valores mínimos para ventilación de caudal constante en locales habitables de vivienda. Estos valores se actualizaron en la sección HS3 de la versión del CTE 2013 en junio de 2017 y se han mantenido en la sección HS3 del actual CTE 2019. Son los que aparecen la siguiente tabla:

Al analizar los resultados obtenidos, se observa que el porcentaje de pérdidas de calor debidas a la ventilación y asociadas a la demanda de calefacción son superiores si aumenta su caudal. No sucede lo mismo en cambio, si nos fijamos en el porcentaje de ganancias de calor asociadas a la demanda de refrigeración.

• Consumo de energía primaria no renovable, energía final y demanda de calefacción y refrigeración

A continuación, os mostramos en la siguiente gráfica los valores de consumo de energía primaria no renovable, de energía final y de demanda de calefacción y de refrigeración, obtenidos en cada uno de los tres escenarios anteriores.

Se puede comprobar que los valores de consumo de energía y de demanda son menores a menor caudal. Esta reducción se observa especialmente en los valores asociados al servicio de calefacción con el del actual DB HS 2018, donde los valores de caudal de ventilación (Tabla 2.1) son inferiores respecto de la versión anterior a junio de 2017. El indicador de la calificación energética de la vivienda referida a las emisiones de CO2 también es menor en este supuesto.

Por último, os mostramos la calificación energética de la demanda de calefacción y de refrigeración para cada escenario. Se han obtenido sutiles diferencias en lo que respecta a los indicadores de demanda de refrigeración. En cambio, al reducir el caudal de ventilación, se mejora la calificación energética de la demanda de calefacción en una letra con el actual DB HS 2018.

Nota. El ejemplo de cálculo se corresponde con un edificio de 6 viviendas, de 2,3 y 4 dormitorios, en zona climática B4, calculado con la herramienta general unificada Lider- Calener (HULC) para la versión CTE 2013.

Recuperador de calor para la reducción de las pérdidas energéticas en viviendas y mejora de la calificación energética

Un recurso para reducir las pérdidas y ganancias de calor asociadas a la ventilación consiste en la instalación de un recuperador de calor en el sistema de ventilación. De hecho, uno de los cinco pilares del estándar Passivhaus es el uso de este dispositivo en el sistema de ventilación mecánico de doble flujo.

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La idea original del uso del recuperador de calor en el sistema de ventilación de viviendas Passivhaus consiste en garantizar el confort interior a través del post-calentamiento o post-enfriamiento del aire exterior, para la renovación del aire interior, sin recirculación de aire adicional. Esto es así porque la función de este dispositivo consiste en transferir al aire exterior que entra en la vivienda, el calor del aire interior calefactado que se expulsa, durante el invierno. En verano, el funcionamiento es igual, pero enfriando el aire exterior cálido que entra en la vivienda, al cruzarse en el recuperador de calor, con el aire interior climatizado que es expulsado al exterior.

También hay que decir, que este tipo de viviendas cuentan con una envolvente muy hermética, que garantiza que la ventilación de la vivienda se produce exclusivamente a través del sistema de ventilación. Por otro lado, los recuperadores de calor instalados en viviendas certificadas Passivhaus deben de cumplir unos requisitos de consumo y eficiencia térmica de altas prestaciones. Entre ellos una eficiencia térmica mínima del 75% y una potencia eléctrica no superior a 0,45 W/m³, entre otras exigencias.

En cualquier caso, el recuperador de calor es un dispositivo eficaz que puede reducir el consumo energético, mejorando así la calificación energética de la vivienda si se incorpora en el sistema de ventilación.

Para comprobarlo. hemos hecho dos cálculos, con la misma herramienta informática de los ejemplos anteriores, pero esta vez con la versión adaptada al CTE 2019 actual.

• Ejemplo de reducción del consumo energético con recuperador de calor en edificio plurifamiliar

El primer ejemplo se corresponde con un edificio plurifamiliar de 16 viviendas y 1.523 m² de superficie útil habitable. El caudal total de ventilación para el cumplimiento del DB HS3 es de 528 l/s. Este caudal ha sido calculado con los valores incluidos en la anterior tabla 2.1 Caudales mínimos para ventilación de caudal constante en locales habitables.

Analizando los resultados se observa una reducción del Consumo de Energía Primaria (EP) total del 29,99% al incluir recuperador de calor en el sistema de ventilación. La reducción para el indicador de Consumo de Energía Primaria no renovable es del 46,08% y de las emisiones de carbono es del 47,08%.

• Ejemplo de reducción del consumo energético con recuperador de calor en vivienda unifamiliar

Hacemos el mismo ejercicio, de comparar dos escenarios sin recuperador de calor y con recuperador de calor en una vivienda unifamiliar aislada. Esta vivienda tiene 116,60 m² de superficie útil habitable. El caudal total de ventilación calculado con arreglo a los caudales de la Tabla 2.1 es de 33 l/s.

Los resultados obtenidos son: reducción del indicador Consumo de Energía Primaria (EP) total del 11,37% al incluir recuperador de calor en el sistema de ventilación, reducción del indicador de Consumo de Energía Primaria no renovable del 30,98% y reducción de las emisiones de carbono es en un 30,86%.

La calificación energética asociada al consumo de EP no renovable y a las Emisiones de dióxido de carbono es una A en ambos ejemplos. Tanto sin recuperador de calor como con recuperador de calor, ya que en ambos casos se cumple con las exigencias del DB HE 2019. La variación se produce en el indicador numérico. 

Conclusiones

A lo largo del artículo se ha podido comprobar con los ejemplos mostrados, cómo el caudal de ventilación influye en la eficiencia energética de la vivienda. Como proyectistas, tenemos la responsabilidad de tener en cuenta la necesidad de compatibilizar las exigencias de ventilación para la calidad del aire interior con las exigencias de ahorro energético, para evitar pérdidas o ganancias de calor no deseadas. Las viviendas Passivhaus es un buen ejemplo, donde el uso del recuperador de calor, junto al resto de estrategias del estándar, permiten obtener viviendas de muy alta eficiencia energética sin renunciar a la alta calidad del aire interior en las mismas.

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