La calidad del aire en los edificios de viviendas

Los seres vivos utilizamos el aire para obtener la energía que necesitamos para mantenernos vivos, poniéndonos en contacto directo con el ambiente que nos rodea de forma directa y permanente. Es por ello que el aire, conjuntamente con la presencia de agua, es uno de los elementos fundamentales para que pueda existir vida en nuestro planeta y este debe tener un adecuado estándar de calidad, con una buena relación de gases, lo más libres de contaminantes posible. Esta relación de gases está compuesta principalmente por nitrógeno y oxígeno y en menor medida por otros gases como son: el argón, el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, el ozono y otros, pudiendo almacenar algunos contaminantes suspendidos, como polvo, polen, compuestos orgánicos volátiles, bacterias, virus, ácaros, hongos, humo, etc.

Algunos de estos contaminantes tienen la capacidad de causar enfermedades respiratorias, cardíacas o daños en otros órganos del cuerpo humano, ya que utilizamos el aire en los pulmones para la oxigenación de la sangre y ésta circula después por todo el organismo, distribuyendo oxígeno y nutrientes a los diferentes tejidos del cuerpo.

Un poco de historia

Esto hace que tengamos preocupación por conseguir un aire limpio, siendo una inquietud compartida por científicos y organismos internacionales de la salud actuales, y también lo ha sido a lo largo de la historia. En la antigua Roma, el médico griego Galeno (129-210 / 216 dC), ya expuso estos conceptos en una síntesis médica conocida como galenismo, en la que se establece entre otras cosas que es esencial mantener o buscar la pureza del aire (el “buen aire”), proponiendo si era necesario la utilización de perfumes, fumigaciones, etc.

Por otro lado, el aire impuro o corrupto (el “mal aire”) fue considerado por Gale como la causa segura de patologías, sobre todo de carácter epidémico o infeccioso. Esta inquietud también fue expuesta por Florence Nightingale (1820-1910), considerada la madre de la enfermería moderna, la que describió la importancia de la ventilación en sus Notas sobre enfermería, que conjuntamente con la temperatura, la iluminación, la dieta, la higiene y el ruido eran la base para lograr un entorno saludable. Florence Nightingale instruía sus enfermeras para que el aire fuera adecuado y periódicamente renovado, considerándolo de vital importancia para lograr la recuperación de los pacientes o perjudicial cuando era insuficiente haciéndolos enfermar aún más.

Estos planteamientos higienistas condicionaron el diseño arquitectónico de los edificios del siglo XX, mediante tipologías constructivas que incluían patios interiores que permitían disponer de aberturas para facilitar la ventilación cruzada, así como la incorporación de patios y conductos para ventilar los baños interiores, que hicieron mejorar la habitabilidad de las viviendas.

En la actualidad se constata de nuevo que la contaminación del aire interior de los edificios es la causa de múltiples problemas de salud que pueden abarcar desde una simple fatiga o molestia, hasta síntomas compatibles con alergias, infecciones, que en algunos casos pueden llegar a desencadenar importantes enfermedades como el cáncer, si se respiran partículas minerales de silicato, de asbesto o se está en contacto con el gas radiactivo como el gas radón presente en algunos tipos de suelos.

Contaminación del aire interior de los edificios

En algunos casos, estos problemas de salud son complejos de diagnosticar, debido a que hay grupos heterogéneos de contaminantes en el aire que dificultan el estudio etiológico para determinar con certeza la relación causal y en otros, las causas son fruto de una combinación o cóctel de contaminantes. Sin embargo, se ha constatado que hay edificios en que sus usuarios presentan un conjunto de síntomas, originados o estimuladas por la contaminación del aire y que la Organización Mundial de la Salud -OMS- ha definido como ” síndrome del edificio enfermo “. Esto es especialmente importante porque tal y como advierte la misma OMS- la población de las ciudades pasa entre un 80% y un 90% del tiempo en el interior de los edificios.

Por otro lado, el aire atmosférico exterior que se utiliza para la ventilación de los edificios puede presentar unas elevadas concentraciones de polución. Esta contaminación del aire atmosférico se inició de forma lenta y progresiva con la revolución industrial y hoy, en algunas zonas urbanas, presenta una situación bastante crítica. Su existencia se debe principalmente a los procesos de combustión, que conllevan la emisión de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, cenizas e hidrocarburos no combustionados. Cuando esta polución presenta unas elevadas concentraciones puede ocasionar problemas en la salud y lamentables efectos en el medio ambiente, como es el calentamiento global debido al aumento de los gases de efecto invernadero.

A su vez e intrínsecamente relacionado, los edificios deben permitir cubrir sus necesidades térmicas con una baja demanda energética, lo que exige edificios herméticos que eviten pérdidas térmicas por infiltraciones y un uso muy eficiente de la energía utilizada para la climatización, siendo esto contradictorio con la ventilación natural, ya que ésta expulsa flujos de aire viciado en buenas condiciones térmicas para otros flujos de aire nuevo que necesitan ser acondicionado climáticamente, no siendo esto asumible energéticamente y económicamente por una sociedad que requiere una mejor eficiencia de los recursos .

Todos estos aspectos energéticos, medioambientales y de salud, conjuntamente con la necesidad de disponer de un buen confort interior en las viviendas, sin malos olores ni humedades por condensación, ha comportado que se desarrollen normativas específicas en cada país para garantizar una buena calidad del aire interior en los edificios. En España el marco normativo actual que lo regula es el Código Técnico de la Edificación -CTE- (2006) y el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios -RITE- (2007).

En el CTE se desarrollan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios y en el que se establece que: “los edificios dispondrán de medios para que sus recintos se puedan ventilar adecuadamente, eliminando los contaminantes que se producen de forma habitual durante el uso normal de los edificios, de forma que se aporte un caudal suficiente de aire exterior y se garantice la extracción y expulsión del aire viciado por los contaminantes “.

El cumplimiento de esta exigencia básica se desarrolla en el documento básico DB HS-3 Calidad del Aire Interior, siendo su ámbito de aplicación los edificios de viviendas, los almacenes de residuos, los trasteros, los aparcamientos y garajes; y, en los edificios de cualquier otro uso. Para el resto de edificios es de aplicación el Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios -RITE-.

Tipo de ventilación del aire del interior

Para la renovación general del aire interior de las viviendas se ha utilizado tradicionalmente la ventilación natural y en menor medida la ventilación mecánica que se ha utilizado para extraer vahos de cocinas, aire húmedo de baños interiores y aire viciado de aparcamientos, garajes y trasteros ubicados en planta bajo rasante del edificio, etc …

La ventilación natural puede ser de tres formas, siendo la ventilación unilateral y la ventilación cruzada la que se utiliza en la renovación horizontal y la ventilación por tiro térmico la que se utiliza para la extracción vertical a través de conductos.

La ventilación unilateral se produce por la diferencia de presión y temperatura a través de los huecos e infiltraciones de la envolvente, que pone en contacto el interior con el exterior. Cuando la presión del aire es superior en algunos de los dos lados del cierre, se genera un flujo por el que circula de la zona con mayor presión en la zona con menor presión. Este sistema es el que se acciona cuando abrimos cualquier ventana del cerramiento exterior de una vivienda o la existente por las infiltraciones en la envolvente del edificio. Por otra parte, cuando el aire se calienta tiende a ascender, generando una circulación en forma de remolino cercana a la apertura, utilizando este efecto para renovar el aire en las salas de calderas y en las cocinas que utilizan combustibles de gas, instalándose para ello las típicas rejillas de ventilación inferior y superior.

La ventilación cruzada se origina cuando se activa la circulación de un flujo de aire entre una entrada y una salida ubicadas en cierres opuestos de la envolvente y se activa por la diferencia de presión, generándose una presión positiva a la entrada y una presión negativa en la salida. Esta es la típica ventilación que se pone en funcionamiento cuando abrimos ventanas en paramentos opuestos de una vivienda, siendo un tipo de renovación de aire puntual, que debe ser accionada por el usuario y esto no siempre se cumple por el hecho de que una parte importante de la población no tiene asimilados estos hábitos, tal como pone de manifiesto la presencia de mohos y hongos relacionados con un exceso de humedad relativa del aire en algunas viviendas. A todo esto tampoco ayuda el modelo urbanístico, los horarios laborales y las estructuras familiares de una parte importante de la población, donde trabajan los dos cónyuges de la familia, con centros de trabajo alejados de su hogar, lo que conlleva que haya ciudades y barrios dormitorios donde los usuarios no disponen del tiempo suficiente para poder realizar las tareas periódicas de ventilación natural cruzada.

La ventilación por tiro térmico a través de conductos verticales es lo que se acciona por la diferencia de densidades del aire que origina la variación de temperatura y del contenido de humedad: el aire caliente pesa menos que el frío y el húmedo menos que el seco, generando un movimiento que provoca su desplazamiento. Este es el sistema de extracción utilizado en los hogares de fuego y por los conductos tipo “shunt”, que también utilizan el efecto Venturi en los sombreros estáticos situados en la coronación exterior de los conductos para generar una depresión y aspirar el aire de la interior del conducto. Este sistema presenta el inconveniente de que no funciona en los días que meteorológicamente existe inversión térmica, ni en los días que la circulación de aire exterior es insuficiente para provocar la aspiración. Cuando esto ocurre de forma prolongada en el tiempo pueden aparecer humedades por condensación en el interior de las viviendas y transmisiones de aire entre diferentes viviendas del edificio que pueden ir acompañados de malos olores, siendo este el desencadenante de quejas y reclamaciones por mala ventilación en algunos de los edificios residenciales existentes.

Finalmente, y desde un punto de vista de ahorro energético la ventilación natural, utilizada tradicionalmente, no está considerada un sistema eficiente y es por eso que no se considera un sistema general de ventilación en el Código Técnico de la Edificación -CTE -, siendo considerado un sistema complementario. Los sistemas generales de ventilación para las viviendas que se recogen en el documento básico DB HS-3 del CTE son: la ventilación híbrida o la ventilación mecánica.

ventilación híbrida

La ventilación híbrida es la que utiliza la ventilación natural cuando las condiciones de presión y temperatura ambientales son favorables y la extracción mecánica cuando las condiciones meteorológicas son desfavorables.

Este tipo de ventilación de simple flujo funciona por depresión, ya que extrae el aire provocando una depresión en el interior de la vivienda respecto la presión atmosférica, aspirando el aire del exterior a través de las aberturas de admisión y de las infiltraciones que haya en la envolvente y extrae el aire por tiro térmico a través de los conductos o mediante un aspirador mecánico, cuando las condiciones ambientales no son favorables.

Para que funcione correctamente debe instalarse la admisión del aire en los cerramientos exteriores de los locales secos de la vivienda (comedores, dormitorios, salas de estar) y la extracción en locales húmedos (baños y cocinas). De esta forma se genera una circulación del flujo de aire a través de las particiones interiores de la vivienda, creando un desplazamiento que evita la diseminación del aire más húmedo y viciado en las dependencias más secas de la vivienda. Es importante que las aberturas de admisión en el cierre exterior impidan la entrada de contaminantes externos y de insectos, debiendo instalar elementos y soluciones técnicas que permitan un buen drenaje del agua de lluvia, impidiendo su entrada.

Este tipo de instalación es de fácil ejecución y aconsejable en los edificios donde no es un requisito necesario tener que obtener un alto grado de ahorro energético, ya que el sistema no dispone de un control de flujos, ni un intercambio de energía entre la admisión y la expulsión del aire. Su instalación requiere de poca inversión económica en mantenimiento y permiten garantizar los caudales de aire necesarios, pero puede causar una pérdida de confort debido a la diferencia de temperaturas, el movimiento, la velocidad y el ruido del aire.

Otra instalación híbrida más compleja puede incorporar conductas y sensores de humedad o de CO2 de forma individualizada a cada sala de la vivienda, permitiendo la circulación del flujo del aire sin tener en cuenta las particiones interiores y renovar sólo el aire que es estrictamente necesario.

Ventilación mecánica

La ventilación mecánica es la que se produce por el funcionamiento de equipos electromecánicos dispuestos al efecto y puede ser con admisión mecánica y con extracción mecánica o equilibrada.

Este tipo de instalación tiene la posibilidad de poder controlar los flujos de admisión y expulsión del aire de forma continua mediante un accionamiento programado por el usuario y sin que sea necesario su intervención de forma activa, lo que permite que haya una ventilación constante y obtener ahorros en los consumos de climatización. Al realizar una renovación constante es importante que la instalación incorpore filtros de aire en la admisión para impedir la entrada de contaminantes exteriores en el interior de la vivienda. Este tipo de ventilación se la conoce como ventilación mecánica controlada – VMC- y puede ser de simple flujo autorregulable, de simple flujo hidroregulable o de doble flujo.

La diferencia entre los dos tipos de ventilación mecánica controlada de simple flujo se basa en el sistema utilizado para modificar de forma automática la superficie de paso en la admisión y en la extracción del aire. En las autorregulables se realiza esta regulación en función de la presión a la que está sometida y en las hidroregulables se realiza en función de la humedad existente en el interior de la vivienda.

Por otra parte, la ventilación mecánica controlada de doble flujo es generalmente centralizada, en un equipo que incorpora un sistema de recuperador de calor, que permite mejorar el confort y el ahorro energético intercambiando energía entre el aire interior climatizado que se extrae y el aire exterior sin climatizar que se introduce a la vivienda. El recuperador de calor hace que este tipo de ventilación sea el sistema más eficiente, ya que permite obtener el máximo ahorro en consumo de energía, garantizando la temperatura y la humedad adecuadas. Esto es especialmente importante porque la calefacción y la refrigeración son el consumo de energía más importante de los edificios, lo que nos da una idea del gran potencial de ahorro que hay en las instalaciones de ventilación y las ventajas energéticas que aportan los edificios más sostenibles energéticamente.

Para conseguir mejorar la eficiencia de la instalación se puede incluir la producción necesaria de energía eléctrica con fuentes renovables y / o sistemas de preclimatización y conservación de la energía como son el pozo canadiense o la geotermia.

Técnicamente la ventilación mecánica es más compleja que la híbrida y por tanto tiene un coste económico más elevado, requiriendo también de un mayor mantenimiento. La ventilación mecánica controlada de doble flujo es la más compleja de todas ellas y la que requiere mayor inversión económica, pero es la que aporta un mayor ahorro de energía con un óptimo confort en términos de calidad de aire e insonorización. Por otra parte, la ventilación mecánica controlada higrorregulable proporciona una buena relación de ganancia térmica y de inversión económica para que el sistema se adapta a las necesidades de ventilación de cada momento. Finalmente, la ventilación mecánica controlada autorregulable es la que aporta una óptima calidad del aire con una menor inversión.

Sea cual sea el tipo de ventilación elegida se requiere que en las cocinas se utilice un sistema mecánico adicional de ventilación con extracción mecánica para expulsar los vapores y los contaminantes de la cocción, en la que se utiliza un extractor conectado a un conducto de extracción independiente a los utilizados para la ventilación general de la vivienda y que no se puede utilizar para la extracción de aire de locales de otro uso. Cuando este conducto es compartido por varios extractores, es necesario que cada uno de los conductos deba estar dotado de una válvula automática que sólo mantenga abierta su conexión con el conducto cuando esté funcionando o de cualquier otro sistema antirretorno, para evitar la transmisión entre viviendas del edificio.

Componentes de una ventilación mecánica controlada de doble flujo

Los componentes básicos de una instalación de ventilación mecánica controlada -VMC- de doble flujo son: el recuperador de calor, la caja de distribución y los conductos de impulsión en las salas secas y las de extracción en las salas húmedas.

Para conseguir un buen rendimiento de una instalación de ventilación mecánica se requiere de un correcto dimensionamiento de los caudales que permita lograr un equilibrio entre el volumen impulsado y el extraído.

La distribución de los conductos puede ser lineal o en estrella. Generalmente la distribución lineal se realiza en acero galvanizado y tiene la ventaja de que se utiliza menos material para su instalación, pero el inconveniente que puede transmitir el ruido entre las diferentes salas de la vivienda y por ello se debe instalar aisladores acústicos.

En la distribución en estrella utiliza conductos independientes, entre la caja de distribución y cada sala de la vivienda, lo que conlleva un mayor consumo de material. Habitualmente son de polietileno de alta densidad. En este tipo de distribución, los conductos son en general de la misma sección y no existe la posibilidad de que haya transmisiones acústicas entre las diferentes dependencias de las viviendas.

También existe la posibilidad de utilizar el sistema de doble flujo mediante equipos individuales para la admisión y la extracción de aire. Su instalación es técnicamente más sencilla porque se evita la instalación de conductos, pero requiere la realización de aberturas exteriores, lo que complica su implantación en edificios existentes debido a la modificación y el impacto visual que se produce en la fachada y en el paisaje urbano de la ciudad donde se ubique el edificio.

El futuro inmediato

Los sistemas de ventilación mecánica de doble flujo son indispensables cuando se quiere construir edificios pasivos o edificios en los que se quiere conseguir un alto grado de ahorro energético En este sentido se debe tener presente que la Directiva 2010/31 / UE promueve que haya cambios normativos en los diferentes países de la UE para que a partir del 31 de diciembre de 2018 todos los edificios de nueva construcción que sean ocupados o sean propiedad de autoridades públicas deben ser edificios de Energía Casi Nula -EECN- (del inglés Nearly Zero Energy Building -nZEB-) ya partir del 31 de diciembre de 2020 para todo el resto de edificios de nueva construcción de propiedad privada y por lo tanto también será aplicable a todos los edificios de viviendas de nueva construcción.

La implantación en España de esta Directiva se realizó a través de una modificación del Documento Básico DB HE Ahorro de energía del CTE, que utilizará un sistema mediante indicadores, según los criterios establecidos en la norma EN ISO 52000-1. Esta modificación inició los trámites de audiencia e información pública, el pasado 29 de junio de 2018 y se prevé su publicación durante el año 2019.

Esta modificación normativa afectará a los edificios de nueva construcción y los que sean objeto de una gran rehabilitación, sin embargo, la mayor parte de la población vivimos en edificios de viviendas que no han sido construidos con los criterios de la actual CTE, ni incorporan los criterios NZEB que serán obligatorios a partir del año 2020. Es evidente que si se quiere conseguir un efecto real será necesario desplegar estas obligaciones en los edificios existentes y seguro esto ocurrirá en las renovaciones de las directivas, si quieren conseguir los objetivos medioambientales que se han marcado y que ha suscrito la Unión Europea y cada uno de los Estados que son miembros.

En este sentido y según los últimos datos estadísticos publicados, sólo el 4,59% de las 25.382.415 viviendas que hay en España, han sido construidos de acuerdo al CTE (2006), y de éstos desconocemos cuántos cumplirán con los requisitos NZEB, por lo que se abre un gran mercado para la rehabilitación energética de viviendas existentes para conseguir edificios pasivos, donde las instalaciones de ventilación son indispensables para permitir una renovación del aire eficiente que permita el reemplazo del aire viciado interior de manera gradual y continua, diluyendo los contaminantes que se producen de forma habitual por el uso de la vivienda, como son la humedad y el CO2 generados por el metabolismo de las personas en la realización de sus actividades, como la higiene, el lavado y el secado de ropa, así como otros producidos también de forma habitual por los productos de construcción, mobiliario y acabados de la vivienda, como son el formaldehído ureico y fenólico, etc.

Referencias

MARROT i TICÓ, Jordi. (2016). La calidad del aire interior en los edificios de viviendas. El Instalador, 546, 42-53.

Agenda de la construcción sostenible. (s.d.). http://www.csostenible.net/