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May 29, 2023

Salvaguardas de ventilación para COVID

Desde que la pandemia de COVID-19 golpeó a América del Norte en febrero pasado, la construcción de IAQ ha

Desde que la pandemia de COVID-19 golpeó a América del Norte en febrero pasado, la construcción de IAQ se ha convertido en un enfoque completamente diferente. Se ha agregado una serie de medidas de seguridad contra virus a las estrategias de calidad del aire interior (IAQ) de los edificios comerciales. Ahora surge la pregunta de si una salvaguarda es suficiente.

Las estrategias más populares para mitigar los patógenos transportados por el aire han sido la dilución del aire exterior, varias mejoras de filtros de medios que van desde MERV 13 hasta arresto de partículas de alta eficiencia (HEPA), purga de edificios fuera del horario laboral, irradiación germicida ultravioleta (UVGI) e ionización. Los operadores de edificios eligen con frecuencia uno de los métodos anteriores; sin embargo, surge la pregunta de si una mejor estrategia es combinar dos o más métodos. Se puede establecer un mejor entorno de construcción empleando cualquiera de los métodos anteriores y luego apoyándolo con aumentos de aire exterior para la dilución. El razonamiento se basa en el hecho de que la mayoría de los métodos pueden dejar de funcionar debido a fallas en el equipo, mantenimiento deficiente o errores de intervención humana.

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La dilución del aire interior a través de una mayor inducción de aire exterior a través de los sistemas HVAC es quizás la estrategia más prometedora. COVID-19 se replica en interiores; entonces, ¿por qué no agotarlo al aire libre y dejar que la madre naturaleza lo mitigue? Luego traiga aire exterior que se desinfecte naturalmente de los rayos ultravioleta del sol, según el subsecretario interino William Bryan del departamento de investigación y desarrollo del Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU., la Dirección de Ciencia y Tecnología (STD).

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), la Federación de Asociaciones Europeas de Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado (REHVA) y la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) recomiendan aumentar el aire exterior, porque eso significa aire que posiblemente contenga partículas de enfermedades en aerosol se aleje de los ocupantes e idealmente se extraiga al aire libre. El aire exterior limpio y desinfectado reemplaza lo que se agotó. Una falla de esta estrategia solo podría deberse a un mal funcionamiento del sistema HVAC del edificio, lo que probablemente provocaría la evacuación de los ocupantes hasta que se restablezca la ventilación, independientemente de una pandemia. Por lo tanto, una falla en el equipo de aire exterior probablemente no pasaría desapercibida y podría considerarse como una protección contra una IAQ deficiente.

Desafortunadamente, los otros métodos pueden pasar desapercibidos. La filtración de todo tipo puede fallar potencialmente o al menos degradarse con el tiempo, dejando a los ocupantes desprotegidos de los contaminantes objetivo que se instaló para erradicar.

La tecnología de lámparas UVGI en unidades HVAC o conductos, por ejemplo, es una estrategia comprobada para inactivar virus. Dos estudios recientes han demostrado su eficacia contra el SARS CoV-2, causante de la enfermedad COVID-19. Un estudio de junio de 2020 de Italia, "La irradiación UV-C es altamente efectiva para inactivar e inhibir la replicación del SARS CoV-2" (PDF) demostró la inactivación a una densidad de virus comparable a la observada en la infección por SARS CoV-2. Una dosis de UV-C de solo 3,7 mJ/cm2 fue suficiente para lograr una inactivación de 3 log y se observó una inhibición completa de todas las concentraciones virales con 16,9 mJ/cm2.

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Si bien UVGI está probado contra virus, a saber, SARS CoV-2, su degradación inherente hasta en un 60% en solo un período de dos años puede ser perjudicial. Una lámpara UV-C degradada o quemada que no se reemplaza dejará a los ocupantes desprotegidos de la estrategia proactiva del edificio de desinfección con lámpara UV en primer lugar.

Lo mismo ocurre con otras tecnologías, como la ionización, que utiliza una carga electrónica para crear un campo de plasma lleno de una alta concentración de iones positivos y negativos. A medida que estos iones viajan con la corriente de aire, se adhieren a partículas, patógenos y gases. Los iones ayudan a aglomerar partículas finas submicrónicas y las hacen filtrables. Además, los iones matan a los patógenos al robarles el hidrógeno que sustenta la vida. Los iones descomponen los COV dañinos con un potencial de electronvoltios inferior a doce (eV<12) en compuestos inofensivos como O2, CO2, N2 y H2O. Los iones viajan dentro de la corriente de aire hacia los espacios ocupados, limpiando el aire en todas partes, incluso en espacios ocultos.

La desventaja es que el mantenimiento, especialmente la limpieza periódica de las cerdas de ionización, es clave para la efectividad de la tecnología.

Del mismo modo, la mejora de la filtración de medios de MERV-8 a MERV-13, que se recomienda como potencialmente útil para atrapar aerosoles contaminados en el aire y algunas partículas submicrónicas, también puede verse saboteada involuntariamente por los vacíos en el cronograma de reemplazo. Lo mismo se aplica a HEPA, pero en ese caso, un filtro HEPA sucio puede provocar un bloqueo grave del sistema de ventilación.

El punto de estos ejemplos es que los filtros, purificadores de aire y otras ayudas de mitigación de contaminantes relacionadas con HVAC no son infalibles. Sin embargo, si se combina con equipos de dilución de aire exterior, como ventiladores de recuperación de energía (ERV) o sistemas de aire exterior dedicados (DOAS), la protección y la garantía se duplican. Ambas tecnologías pueden trabajar juntas hacia el objetivo de mitigar el virus de un espacio, como el COVID-19. Además, si la tecnología complementaria falla, la dilución del aire exterior aún puede proteger a los ocupantes.

Generalmente, los ERV extraen calor del aire de escape y lo transfieren al aire de suministro. Esto maneja cargas latentes y sensibles y permite más aire exterior sin sobrecargar las capacidades de enfriamiento de las unidades de aire acondicionado. Los ERV se pueden aplicar como unidades de aire exterior suplementarias a las AHU existentes, ya sea por separado o conectadas a la propia AHU. Según el tamaño, la configuración y la cantidad de ERV, cualquier edificio con una RTU convencional se puede convertir al 100 % de aire exterior.

Dado que la falla del equipo IAQ no es una opción durante una pandemia, la selección de ERV se vuelve de vital importancia. Sin embargo, no todos los equipos ERV son iguales. Existen varios métodos de ERV aire-aire; los más populares son las ruedas de energía y los intercambiadores de calor de placas estáticas (núcleos de entalpía).

Las ruedas de energía son mecánicas y dependen de correas o engranajes, un motor y una transmisión, todo lo cual necesita un mantenimiento periódico. Los núcleos de placas estáticas no tienen partes móviles, solo necesitan cambios de filtro y un aspirado anual de la cara del núcleo.

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Según el método y sus capacidades, los ERV pueden ser de gran ayuda para mitigar el potencial de COVID-19 de un edificio (PDF), pero también pueden hacer más daño que bien si filtran aire de retorno contaminado al aire de suministro durante la transferencia térmica, que es llamada tasa de transferencia de aire de escape (EATR).

Las ruedas de energía sin capacidades de purga, por ejemplo, no deben usarse durante pandemias, debido a su potencial de contaminación cruzada. Sin embargo, las ruedas de mayor precio con modos de purga, sellos triples y otras características pueden minimizar la contaminación cruzada cuando se calibran correctamente. Se pueden producir fugas en el intercambiador de calor rotatorio si no se instala correctamente. La falla más común es que los ventiladores se han montado de tal manera que se crea una mayor presión en el lado del aire de escape. Esto provocará fugas del aire de extracción al aire de suministro. El grado de transferencia incontrolada de aire de extracción contaminado puede llegar, en estos casos, hasta un inaceptable 20%. Si las ruedas energéticas no pueden alcanzar una tasa de contaminación cruzada cercana a cero, o no tienen sellos sólidos para eliminar el desvío entre el sustrato de la rueda y el sistema HVAC, no deben operarse durante una pandemia (PDF).

Al contrario del concepto de rueda de energía, los núcleos de entalpía de placas estáticas mantienen separadas las corrientes de aire, de acuerdo con el estándar AHRI 1060, "Calificación de rendimiento de intercambiadores aire-aire para equipos de ventilación con recuperación de energía", que se utiliza para certificar equipos. Los núcleos de entalpía de placa estática ofrecen una contaminación cruzada de casi cero por ciento cuando funcionan con un flujo de aire correctamente equilibrado. En lugar de la estrategia de rueda de energía de girar a través de las corrientes de aire de suministro y retorno con el mismo medio, la tecnología de placas estáticas separa completamente el aire de retorno del aire de suministro durante el proceso de intercambio de energía. Muchos modelos tienen una tasa de fuga del 0,1%. REHVA respalda esto con un documento de posición reciente que afirma que "se cree que la transmisión de partículas de virus a través de dispositivos de recuperación de calor no es un problema cuando un sistema HVAC está equipado con una unidad de bobina doble u otro dispositivo de recuperación de calor" para separar el aire de retorno y el lado de suministro. arroyo.

Dado que los sistemas de placas estáticas se prueban y clasifican como contaminación cruzada cercana a cero, sus EATR son significativamente mejores que la tecnología de ruedas. Sin embargo, los sellos alrededor de las placas podrían haber sido instalados incorrectamente o envejecidos en sistemas HVAC más antiguos. Por lo tanto, los sellos deben examinarse si los ERV de placa estática se utilizan durante una pandemia.

La construcción de IAQ se ha convertido en un enfoque completamente diferente desde la pandemia. Surge la pregunta de si una salvaguarda es suficiente. Si bien algunas tecnologías pueden proporcionar una IAQ segura de manera individual, agregar otras metodologías, especialmente la confiabilidad de la dilución del aire exterior, puede crear salvaguardas para mantener a los ocupantes saludables durante esta y futuras crisis.

La conclusión es que la ventilación sigue siendo la mejor solución para mitigar los contaminantes en los edificios ocupados. Sin embargo, si el sistema de aire acondicionado no puede manejar las cargas adicionales de calefacción o refrigeración del aire exterior, entonces un ERV es quizás la mejor manera de corregir esa deficiencia.

Nick Agopian es vicepresidente de ventas y marketing de RenewAire, que mejora la calidad del aire interior en edificios comerciales y residenciales a través de ventiladores de recuperación de energía (ERV) de placa estática, núcleo entálpico y alta eficiencia. Para obtener más información, visite www.renewaire.com.