IAQ4EDU: Estrategias óptimas de ventilación para equilibrar la calidad del aire interior, el confort y el consumo de energía en centros educativos

La ventilación de los espacios interiores se ha convertido en un tema de gran interés recientemente, sobre todo a causa de la irrupción de la pandemia de la COVID-19. Estudios recientes muestran una reducción de la incidencia de las infecciones respiratorias cuando la ventilación permite mantener la concentración de dióxido de carbono por debajo de los 1000 ppm. Una ventilación adecuada también garantiza el bienestar del profesorado y de los estudiantes y mejorar sus habilidades cognitivas.

En España, las escuelas construidas antes del 2007 (la amplia mayoría) suelen estar situadas en edificios que no disponen de ventilación mecánica. De este modo, la calidad del aire interior depende de la percepción personal de los ocupantes y de las medidas que ellos puedan tomar en consecuencia. La solución más práctica y efectiva es, en este caso, la ventilación natural. Sin embargo, y especialmente durante las estaciones más frías, los ocupantes pueden dejar de abrir las ventanas a causa de la falta de confort térmico y, en consecuencia, la calidad del aire interior puede verse comprometida. Por el contrario, el consumo de energía aumenta para mitigar la falta de confort térmico.

En este contexto, nace el proyecto ‘Estrategias de ventilación optimizadas considerando la calidad del aire interior, el confort térmico y el consumo de energía en edificios educativos’ (IAQ4EDU por las siglas en inglés Optimal ventilation strategies for balancing Indoor Air Quality, comfort and energy use in EDUcational Buildings), liderado por investigadores del Grupo de Investigación e Innovación de la Construcción (GRIC) de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC), y que tiene como objetivo optimizar las estrategias de ventilación en los centros educativos teniendo en cuenta la calidad del aire interior, el bienestar térmico, el consumo de energía y los costes globales.

Las estrategias de optimización que se incluyen en el proyecto son:

• La ventilación exclusivamente natural mediante la apertura de ventanas y puertas.
• Sistemas de ventilación mecánica de bajo coste (es decir, ventiladores de extracción instalados en la fachada).
• La implantación de sistemas mecánicos a caudal constante o mediante tasas de ventilación controladas por la demanda.
• Enfoques de implantación híbridos.
  

El proyecto caracterizará, en primer lugar, la calidad del aire interior en edificios educativos, incluyendo escuelas, institutos y universidades, mediante una campaña experimental de medida de parámetros ambientales interiores (principalmente los niveles de concentración de CO₂ y la temperatura) en 40 aulas situadas en 20 edificios educativos en tres modos de acondicionamiento diferentes (calefacción, refrigeración y modo sin calefacción ni refrigeración). Las posibles estrategias de ventilación y su correspondiente comportamiento térmico, así como el consumo de energía, serán modelizadas mediante modelos de orden reducido. El proyecto también explorará el potencial de flexibilidad de los sistemas de ventilación de los edificios, es decir, la capacidad de desplazar la demanda energética del edificio manteniendo los niveles de confort y seguridad requeridos.

Finalmente, se desarrollará un método de toma de decisiones con criterios múltiples para tomar decisiones informadas, rentables y orientadas a la seguridad, racionalizando las inversiones tanto a corto como largo plazo sobre cómo, cuándo y dónde llevar a cabo planes de mantenimiento o mejora de las instalaciones educativas en cuanto a sus capacidades de ventilación.

Resultados e impacto

Los resultados obtenidos ayudarán a identificar las tasas exactas de ventilación para prevenir las infecciones causadas por aerosoles, manteniendo al mismo tiempo los niveles adecuados de confort térmico y eficiencia energética en contextos educativos. Esto se traducirá en la elaboración de la primera guía operativa para la correcta ventilación de los centros educativos en Cataluña que ayudará los usuarios de la comunidad educativa a adoptar la estrategia de ventilación natural óptima para garantizar una calidad del aire interior adecuada, mejorar el confort térmico y aumentar el ahorro energético.

Además, el proyecto IAQ4EDU proporcionará un modelo integrado de apoyo a la toma de decisiones para la priorización de las inversiones en los sistemas de ventilación en edificios educativos.

Presupuesto y financiación

El proyecto se desarrolla durante un periodo de tres años (septiembre de 2021 - agosto de 2024) y está financiado con un presupuesto de 132.011 € por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del ‘Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación (PEICTI) 2017-2020’.