Calidad del aire en edificios ecológicos: reimaginar el equilibrio entre la ventilación y las emisiones de carbono

Durante el último mes, WorldGBC ha estado examinando las tensiones y compatibilidades entre reducir lasemisiones de carbono y mejorar la salud y el bienestar en los edificios en una serie de blogs. La serie continúa con expertos de campos individuales que examinan algunas de las características que hemos cubierto con mayor profundidad. En esta pieza, que oímos de Jenn McArthur, profesor asistente en la Universidad de Ryerson en Toronto , Canadá, que ha estado investigando un mayor uso de energía asociada con una mayor ventilación y considerando soluciones para mitigar esto.

¿Alguna vez ha salido de un edificio, tal vez un centro de conferencias o su oficina, y se ha dado cuenta de cuánto mejor se siente al aire libre? Los estudios en escuelas y oficinas han encontrado sistemáticamente que el rendimiento y la productividad de las personas disminuyen con una ventilación inadecuada y aumenta por encima de los niveles de referencia cuando aumenta la provisión de aire exterior.

Históricamente, varios sistemas de calificación de edificios ecológicos han fomentado una modesta provisión de aire exterior por encima de los niveles estándar (por ejemplo, ANSI / ASHRAE 62.1). Esto equilibra las mejoras de la calidad ambiental interior (IEQ) con el aumento potencial en los costos de energía y las emisiones de carbono causadas por el aumento de la ventilación. Pero, si hay una oportunidad de obtener estudiantes o trabajadores más productivos con más ventilación, ¿no deberíamos aprovecharla? ¿Hay una manera de ‘tener su pastel y comerlo’ también?

Los estudios de productividad han observado una relación exponencial entre el aire exterior y un mayor rendimiento cognitivo y de tareas, que se estima en el rango de 1.5 a 2.5% por duplicar las tasas de aire exterior . Teniendo en cuenta que la relación entre los costos de energía y los salarios es generalmente de 1: 100, esta pequeña ganancia de productividad tiene un beneficio económico significativo en comparación con el costo incremental de energía y carbono.

Haciendo ventilación de carbono neutral.

Un estudio en la Universidad de Ryerson en Toronto, Canadá, está investigando el impacto económico neto de proporcionar ventilación adicional en los edificios, pero compensando las emisiones de carbono asociadas, lo que lo convierte en carbono neutral. Estamos considerando aumentar la ventilación mecánica para aumentar la productividad, donde se compensan todas las emisiones de carbono asociadas con el acondicionamiento y el aumento del aire exterior, como una mejora de los requisitos del sistema de calificación de edificios ecológicos.

Las oficinas de tamaño mediano, en cada una de las ocho zonas climáticas de ASHRAE en América del Norte, se modelaron utilizando el motor del Departamento de Energía 2.2 de los EE . UU. (EQuest ), con un sistema de aire exterior dedicado y unidades de bobinas de ventilador locales servidas por una caldera central de alta eficiencia y enfriador. Se probaron las tarifas de aire exterior que van desde la línea de base ASHRAE 62.1 («1X») hasta diez veces esta cantidad («10X»). Aunque parece ser extremo, el aumento de 10X representa solo un aumento de dos a tres veces en otros estándares globales de calidad del aire que prescriben tasas mínimas de aire exterior mucho más altas, por ejemplo EN13779: 2007.

Impacto del aumento de la ventilación en el uso de energía.

El uso de energía de calefacción obviamente aumenta cuando aumenta la ventilación, pero el aumento relativo depende del clima. Encontramos que, en general, con tasas de ventilación 10X, el uso de energía de calefacción aumentó más en climas más suaves en comparación con climas más fríos. Esto se debe a que en climas templados, se requiere muy poca energía para tratar el aire exterior que ya está cerca de una temperatura agradable. Mientras que, en climas más fríos, se necesita mucha más energía para llevar el aire exterior más frío a una temperatura agradable.

En todos los climas, el consumo de electricidad de las cargas que no son de calefacción contribuyó más a las emisiones de carbono para las tasas de ventilación más bajas (1.25X-9X). En los climas más fríos, las emisiones de carbono del gas natural dominaron por la mayor tasa de ventilación (a 10X).

El costo neto de la ventilación de carbono neutral aumentó

El costo total del aumento de la ventilación tenía tres componentes: costo de electricidad incremental, costo de gas natural incremental y costo de compensación de carbono, basado en un proveedor disponible a nivel nacional. Estos costos oscilaron entre un promedio de US $ 0.72 / m2 / año (rango: $ 0.17- $ 2.01) para ventilación 2X a US $ 9.07 / m2 / año (rango $ 4.62- $ 24.76) para ventilación 10X.

El beneficio neto por metro cuadrado de espacio de oficina de 2X de ventilación sin emisiones de carbono en diferentes zonas climáticas varió de US $ 46.46 a US $ 48.78 y de US $ 139.07 a US $ 159.21) para las tasas de ventilación de 10X.

Las relaciones beneficio / costo oscilaron entre aproximadamente 10 en el clima más frío y aproximadamente 275 en climas más templados para la ventilación 2X. Para la ventilación 10X, las relaciones beneficio / costo se redujeron debido al aumento de los costos de energía, pero todavía oscilaron entre aproximadamente 6 y 35.

La investigación muestra que, incluso con la compensación de las emisiones de carbono de la ventilación adicional, hubo un claro caso de negocios: hubo un beneficio neto obvio debido al aumento dramático en la productividad causado por la ventilación mejorada.

¿Son los requisitos de compensación de carbono la respuesta? 

Esta investigación da lugar a dos preguntas para considerar en futuras versiones de códigos de energía y sistemas de calificación de edificios verdes.

En primer lugar, dado el beneficio neto del aumento de la ventilación cuando se minimizan los impactos de la energía y el carbono, ¿deberían los sistemas de calificación de edificios ecológicos fomentar tasas más altas de aire exterior para mejorar la ventilación?

En segundo lugar, ¿el beneficio económico neto de la ventilación mejorada justifica de hecho un enfoque completamente nuevo para equilibrar el rendimiento energético y la calidad ambiental en interiores? Por ejemplo, ¿podría exigir la compra de compensaciones de carbono para las emisiones incrementales asociadas con la ventilación permitir que todos ganen para mejorar la salud y la productividad de los ocupantes y disminuir las emisiones relacionadas con los edificios?

Implicaciones más amplias para los sistemas de calificación

Pero este estudio arroja preguntas aún más grandes para su consideración. ¿Deberían utilizarse los beneficios económicos y de salud positivos para los propietarios de edificios y los ocupantes para financiar la energía o las reducciones de carbono? ¿Esta consideración holística de la productividad, el bienestar y el consumo de energía presenta nuevas oportunidades para los diseñadores de edificios, los funcionarios de código y los desarrolladores de sistemas de calificación de edificios ecológicos a medida que trabajamos para reducir el impacto ambiental del entorno construido?