El efecto de la temperatura y la humedad en la rehabilitación de un edificio. Mejora de la calidad ambiental térmica sin un aumento del consumo de energía por Arcadio García Lastra

El objetivo de los sistemas de climatización, es mantener las condiciones ambientales térmicas y de calidad del aire en los edificios ocupados, necesarias para el bienestar y la salud de las personas, tanto en obra nueva como en obra rehabilitada.

Para lograrlo, se establecen las condiciones interiores que proporcionan un bienestar suficiente; en las figuras 1 y 2 se muestra sobre el diagrama psicrométrico la energía sensible y latente necesaria para llevar el aire de ventilación, desde las condiciones exteriores hasta las interiores.

Se comprueba cómo, con temperaturas exteriores bajas, habituales en invierno, es necesario aportar energía al aire para elevar su temperatura y humedad (calentamiento y humectación), mientras que cuando las temperaturas exteriores son altas (verano), se requiere extraer energía al aire para reducirlas (enfriamiento y deshumectación). En general, estos procesos se realizan consumiendo energía en los generadores térmicos.

La humedad relativa tiene menor incidencia en el bienestar térmico. Entre el 20 y el 70% (categoría III según la norma UNE EN 16798-1) no tiene un efecto apreciable, si bien, por motivos de salud, los límites habituales se establecen entre el 40% y el 60%. A continuación, se analiza únicamente el efecto de las temperaturas, dejando para el final del artículo unas reflexiones sobre la humedad. 

Por motivos de eficiencia energética en el uso de las instalaciones térmicas, la reglamentación limita la temperatura máxima cuando se está consumiendo energía para calefacción y la mínima en refrigeración.

Según el modelo propuesto por la norma UNE EN ISO 7730, el bienestar térmico de las personas consiste en que el intercambio de energía de su cuerpo con el entorno, manteniendo su temperatura corporal constante (aproximadamente 36ºC), se realice sin recurrir a las defensas propias como tiritar o sudar.

Este balance de energía, depende de varias condiciones, entre las que se encuentran el metabolismo y la vestimenta. A mayor actividad, se genera mayor energía, energía que debe disiparse, y por ello son necesarias menores temperaturas ambiente. Con respecto a la vestimenta, cuanto mayor sea la misma, menor temperatura ambiente se precisa (mayor resistencia térmica).

Las condiciones interiores necesarias no son constantes todo el año (por ejemplo, no vamos vestidos igual en verano que en invierno) por eso la norma establece diferentes condiciones interiores para calefacción (menores temperaturas) que para refrigeración (mayores), de manera que con un uso coherente de la vestimenta, se consiga el mismo bienestar con menor consumo de energía.

Ahora bien, cada persona tiene su propio metabolismo, por lo que las condiciones ambiente óptimas son diferentes para cada una, siendo imposible establecer unas consignas que satisfagan al 100% de los ocupantes de un mismo local. Por ello, los límites reglamentados se establecen admitiendo un porcentaje de insatisfechos.

Otra de las variables que afectan al bienestar, tiene que ver con la radiación, desde el cuerpo a los cerramientos cuando los mismos están fríos, o desde los cerramientos hacia el cuerpo cuando éste está a menor temperatura.

La temperatura operativa, la que sentimos, es un promedio entre la seca del aire y las de los cerramientos y unidades terminales. En esto se basan los sistemas radiantes para obtener las mismas condiciones interiores con menores temperaturas del aire en invierno o mayores en verano. En edificios con grandes superficies acristaladas, para compensar la radiación de las mismas, son necesarias mayores temperaturas secas en calefacción y menores en refrigeración. El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) fija la temperatura de diseño operativa, no la seca del aire, para dos estaciones diferenciadas, verano e invierno.

En verano, es posible reducir la temperatura operativa con mayores temperaturas secas empleando ventiladores, que al aumentar la velocidad del aire sobre el cuerpo, aceleran la disipación de calor del mismo. En su aplicación deben controlarse las velocidades para evitar molestias locales por corrientes de aire según recoge la IT 1.1.4.1.3. del RITE.

El RITE fija las siguientes temperaturas operativas de diseño:

• INVIERNO temperatura operativa: 21-23ºC.
• VERANO temperatura operativa: 23-25ºC, si bien para funcionamiento, en la IT 3.8, en locales de pública concurrencia se establece una consigna de 26ºC.

Aunque las consignas se definen para las estaciones invierno y verano, realmente se corresponden con regímenes de Calefacción y Refrigeración, ya que en raras ocasiones se puede requerir calefacción en verano, pero es muy habitual que se precise refrigeración en invierno, no tendría sentido que en esas ocasiones las consignas fuesen las de la época y no las del servicio.

Estas temperaturas son válidas para locales con actividades sedentarias, trabajo sentado o pequeños desplazamientos de pie, y se corresponden con actividades metabólicas de 1,2 met, con ropas adecuadas al régimen de funcionamiento, menos en refrigeración (0,5 Clo) y más en calefacción (1 Clo), admitiendo siempre menos del 10% de personas insatisfechas (categoría II según la norma UNE EN 16798-1).

Estas condiciones, son suficientes para la mayor parte de los edificios (docentes, administración, etc.), pero en locales con mayor actividad (discotecas, zonas de trabajo de restaurantes, etc.) las temperaturas deberán ser menores, en cualquier época, mientras que para actividades menores (habitaciones, salas de estar, residencias de ancianos, etc.) se requieren mayores temperaturas, que se definen para cada actividad en la norma UNE EN ISO 7730.

Pese a que la reglamentación plantea un intervalo de temperaturas, a la hora de plantear el dimensionado del sistema de climatización a rehabilitar, para los sistemas de calefacción se empleará una temperatura de cálculo de las condiciones interiores de 21 ºC. Para los sistemas de refrigeración, la temperatura de cálculo será de 25 ºC.

CONSIGNAS DE FUNCIONAMIENTO

Aunque las instalaciones térmicas se seguirán diseñando para 21ºC y 25ºC, para ahorrar energía en las circunstancias actuales, el Real Decreto Ley 14/2022 ha modificado las consignas de funcionamiento:

• Temperatura MÁXIMA en calefacción: 19ºC.
• Temperatura MÍNIMA en refrigeración: 27ºC.

Siendo conscientes que estas temperaturas van a incrementar el porcentaje de personas insatisfechas.

Estos valores son una obligación transitoria hasta el 1 de noviembre de 2023, fecha a partir de la cual, si no se prorroga, se volverá a las condiciones de funcionamiento establecidas en la IT 3.8 de 21ºC en calefacción y 26ºC en refrigeración.

HUMEDAD RELATIVA

Al analizar la humedad relativa, hay que tener en cuenta que, en invierno la humedad absoluta exterior es muy baja, por lo cual, al calentar el aire de ventilación, la humedad relativa disminuye, siendo en muchos casos necesario humectar (ver figura 1).

En los locales con ocupaciones medias o altas, la respiración y sudoración de las personas aporta el vapor de agua necesario, alcanzándose la zona de confort sin humectadores. Por el contrario, en los locales con menor aportación de vapor de agua, si no se alcanzan los valores mínimos, debe recurrirse a la humectación, que requiere consumos de energía importantes.

En verano, la situación se invierte, la humedad absoluta exterior es mayor y al enfriar el aire de ventilación la humedad relativa aumenta, a lo que se añade la aportación de vapor de agua de las personas y otras fuentes internas si las hubiese. Como consecuencia, en refrigeración es imprescindible deshumectar (ver figura 2).

La deshumectación se consigue en las baterías de las unidades de tratamiento de aire y de las unidades interiores (fan coils, expansión directa), con el consiguiente consumo de energía.

Los límites establecidos en el RITE para la humedad relativa son:

• Invierno: Humedad Relativa MÁXIMA entre 40% a 50%
• Verano: Humedad Relativa MÍNIMA entre 60% a 45%

Al igual que en las temperaturas, el límite de humedad relativa es máximo en calefacción, ya que se consume energía en humectación, y mínimo en refrigeración (la deshumectación también consume energía).

Estos límites no son obligatorios si no se requiere consumo de energía para mantenerlos, es decir, en calefacción podría alcanzarse el 60% y en refrigeración el 40% si se obtienen por aportaciones sin consumo de energía asociado.

En el RDL 14/2022, estos límites se han ampliado entre 30% y 70%, también por motivos de ahorro de energía, coincidiendo con lo ya legislado en la IT 3.8.2 del RITE.