Experiencia en el diseño e instalación de ventilación por conductos, con mediciones reales de resultados
Anteriormente instalé un sistema de ventilación por conductos durante la renovación de mi casa. Como estaba libre durante la pandemia, medí la velocidad del aire en casa y escribo un resumen junto con puntos clave a considerar en el diseño.
En pocas palabras, es esencial calcular uno mismo la velocidad y el caudal de aire, y luego plantear los requisitos. De lo contrario, es casi seguro que la instalación no cumplirá con los estándares.
Problemas de la ventilación por conductos
El problema principal es el equilibrio entre el ruido y la capacidad de renovación del aire. El ruido del motor de la máquina y el sonido del aire en las rejillas es muy fuerte. Si se instala de cualquier manera, es muy probable que, debido al ruido, no se quiera encender. ¿Acaso no se llama ventilación si no funciona 24 horas al día, 7 días a la semana?
El ruido en las rejillas está directamente relacionado con la velocidad del aire, y la velocidad del aire está relacionada con la capacidad de renovación. Esto requiere sopesar las ventajas y desventajas. Los diseñadores de los fabricantes no suelen considerar esto.
Método de cálculo
Aquí enumero nuestros objetivos básicos: Número de renovaciones de aire por hora: 0.8 veces (estándar nacional), preferiblemente el doble, más de 1.6 veces. De esta manera, puedes usar la mitad de la potencia diariamente, cumpliendo con el estándar nacional y con bajo ruido. Límite superior de velocidad del aire en rejillas: 3.5 m/s (estándar nacional), objetivo 2.5 m/s.
Estas son las constantes del conducto: Nota: Actualmente, la ventilación utiliza conductos de PE, ya no se deben considerar conductos de PVC. Diámetro del PE mm: 75 Diámetro interno del PE mm: 63 Sección transversal del PE m2: 0.003117 Caudal unitario del PE m3/h: 11.22208
Luego, para cada habitación, calcula los siguientes datos: Área m2: Entrada Altura del techo m: Entrada Volumen m3: = Área * Altura del techo Caudal objetivo de renovación de aire m3/h: = Volumen * Número de renovaciones por hora Rejillas de salida necesarias: = Caudal objetivo de renovación / Caudal unitario del PE / Límite superior de velocidad en rejillas
Con lo anterior, se puede calcular el número de rejillas de salida necesarias para cada habitación. El número de rejillas de retorno puede ser simplemente uno menos que el de salida, pero debe haber al menos una.
Los parámetros objetivo que establecí:
| Dormitorio | Sala de estar | |
|---|---|---|
| Renovaciones veces/h |
2 | 1.8 |
| Velocidad límite de ruido m/s |
2 | 3.5 |
| Diámetro PE mm |
75 | 75 |
| Diámetro interno PE mm |
63 | 63 |
| Sección PE m2 |
0.00312 | 0.00312 |
| Caudal unitario PE m3/h |
11.2221 | 11.2221 |
| Área m2 |
10 | 35 |
| Altura techo m |
2.7 | 2.7 |
| Volumen m3 |
27 | 94.5 |
| Caudal de renovación necesario m3/h |
54 | 170.1 |
| Rejillas de salida necesarias unidades |
2.41 | 4.33 |
Las máquinas de ventilación tienen un indicador básico de rendimiento: el caudal de renovación de aire. La suma del caudal objetivo de renovación de todas las habitaciones es el rendimiento necesario de la máquina de ventilación. Según la tabla anterior, se necesita una máquina con un caudal de al menos 54+170=224, es decir, un modelo de 250.
Resultados del cálculo
Presta atención a controlar los deseos, porque cuantas más rejillas haya, más difícil será la instalación, y si superan las 10, se necesita un modelo especial. Por lo tanto, establece un valor más bajo para el número de renovaciones por hora, o aumenta el límite superior de velocidad, o elimina algunas habitaciones.
Actualmente, el diseño de ventilación generalmente consiste en colocar una rejilla de salida por habitación y listo. Viendo los resultados anteriores, queda claro que esto es completamente irrazonable. Sin embargo, incluso si planteas tus requisitos, es posible que el diseñador no los comprenda.
Selección de la máquina de ventilación
La efectividad de la ventilación por conductos depende principalmente del diseño y la instalación. La máquina en sí no es tan importante; en esencia, son dos ventiladores más un filtro HEPA y un núcleo de papel. No tiene mucha tecnología, no es necesario buscar marcas importadas, elige una adecuada. Si te preocupa el rendimiento del intercambiador de calor, considera renunciar a él. He oído que el rendimiento real de la mayoría de las marcas es muy pobre. El rendimiento de esto es proporcional al tamaño de la máquina, y ahora son todas máquinas pequeñas.
Dificultades de instalación
Las rejillas de salida y entrada exteriores deben estar alejadas, al menos 1 metro, para evitar cortocircuitos. La entrada de aire debe ubicarse en un lugar sin olores desagradables ni humo de cocina, lejos del balcón de los vecinos porque pueden fumar, y lejos de las salidas de escape de los calentadores de agua propios y de los alrededores, especialmente los de los pisos inferiores. Cumplir con estos requisitos es lo más difícil.
Luego, con tantas rejillas, se necesitará una caja distribuidora de aire relativamente grande; se puede elegir una con material insonorizante. Los conductos de PE deben ser lo más cortos posible, con la menor cantidad de curvas y menos pasos por vigas. Las salidas de aire deben estar lo más cerca posible de las ventanas o la puerta de entrada; colocar las rejillas de retorno en estos lugares puede crear baja presión y aspirar polvo del exterior.
Después de la instalación, mide la velocidad del aire en cada rejilla. Generalmente habrá diferencias. Ajustando las compuertas de aire en la caja distribuidora, intenta que la velocidad en cada rejilla sea lo más similar posible. Debido a que todos los ajustes se afectan entre sí, es difícil. Si la diferencia no es muy grande, también se puede dejar sin ajustar.
Pensar demasiado genera ansiedad. Básicamente, cumplir con los requisitos anteriores ya supera al 99% y es suficiente.
En un principio, incluso fantaseaba con que si la salida de aire apuntaba hacia la unidad exterior del aire acondicionado, podría mejorar la tasa de intercambio de calor, porque en invierno se expulsa aire caliente interior, lo que ayudaría a descongelar el radiador del aire acondicionado; en verano, el aire frío ayudaría a enfriar el radiador de la unidad exterior. ¡Qué maravilla!
Costo
En total, instalé 75 metros de conductos de PE, 6 rejillas de salida y 4 de retorno. El conducto de PE cuesta 10 yuanes por metro, cada rejilla con terminal cuesta 40 yuanes, todo comprado por mí, alrededor de 1200 yuanes. La caja distribuidora y otros materiales los proporcionó el equipo de instalación, más la mano de obra, un total de 4000 yuanes.
Efecto después de la instalación
¿Cuánta diferencia hay entre el efecto después de la instalación y mi diseño anterior? Medí la velocidad del aire en las rejillas con un anemómetro:
| Potencia máxima | Dormitorio | Sala de estar |
|---|---|---|
| Rejillas de salida unidades |
2 | 4 |
| Velocidad promedio medida m/s |
2.45 | 3.25 |
| Caudal de renovación convertido m3/h |
55 | 145 |
| Número de renovaciones convertido veces/h |
2.35 | 1.65 |
Los datos anteriores son a máxima potencia, muy cercanos al diseño. Debido a la resistencia de los conductos, el caudal total de las rejillas es de solo alrededor de 200. La velocidad en el dormitorio es más alta, pero me dio pereza ajustar las compuertas. En la sala de estar, debido a que los conductos están muy lejos, la velocidad disminuyó un poco. La sensación de ruido es similar a la del aire acondicionado central, difícil de aceptar, así que solo uso como máximo la mitad de la potencia.
Para dormir, generalmente uso 1/3 de la potencia. En este nivel no hay absolutamente ningún sonido, y el efecto es bastante bueno. Los datos son los siguientes:
| 1/3 de potencia | Dormitorio | Sala de estar |
|---|---|---|
| Rejillas de salida unidades |
2 | 4 |
| Velocidad promedio medida m/s |
1.15 | 1.41 |
| Caudal de renovación convertido m3/h |
26 | 63 |
| Número de renovaciones convertido veces/h |
1.1 | 0.72 |
En este nivel también cumple con el estándar nacional y no hay absolutamente ningún sonido. El caudal total de las rejillas es de 89, que también está cerca del valor de 250 multiplicado por 1/3.
Prueba de dióxido de carbono
Con una prueba de 1 persona y 1 gato, después de 8 horas con las ventanas cerradas, el CO2 sube a alrededor de 1500 ppm. Con la ventilación a 1/3 de potencia, se mantiene alrededor de 800 ppm; a máxima potencia, se mantiene alrededor de 600 ppm. Originalmente pensé que con 2 renovaciones de aire por hora, el CO2 podría mantenerse cómodamente en 400 ppm. El ideal es bueno, pero 800 ppm ya es bastante bueno.
Estanqueidad al aire
Debido a que instalé la ventilación, me enfoqué en mejorar la estanqueidad al aire de la casa. Las puertas y ventanas ya tenían alta estanqueidad. En otras partes, como desagües, campana extractora y tubos de escape del calentador de agua, instalé válvulas antirretorno con juntas de goma. Como soy un aficionado, esto trajo un problema: después de que el aire dejó de circular por completo, los cambios sutiles en la presión del aire hacen que los tubos de entrada de los cuadros eléctricos (fuerza y débil) aspiren polvo, y a veces incluso se puede oler el humo de cigarrillo de los vecinos, lo cual es absurdo. Aún más absurdo es que una presión negativa excesiva puede causar reflujo en los desagües, porque solo se puede aspirar aire a través de los tubos de desagüe.
Ahora mantengo la habitación con presión positiva configurando el nivel de entrada de aire > nivel de extracción. Pero ocasionalmente, cuando se enciende el calentador de agua a gas o se usa el extractor del baño, aún se vuelve presión negativa. Visto así, parece necesario dejar algo como una válvula de alivio hacia el exterior, que se abra cuando la presión alcance cierto nivel. En los centros comerciales se usan válvulas de presión residual, pero no he visto ninguna para uso doméstico. Realmente no pensé que en casa se necesitaría algo así…