ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
Ultima versión
ASHRAE IJHVAC 16-4-2010
Alcance
INTRODUCCIÓN En los últimos años se ha desarrollado un sistema de ventilación personalizado@ instalado en los pupitres de las aulas@ elaborado con dispositivos terminales aéreos superiores e inferiores@ (Conceiço et al. 2007@ 2008a@ 2009). La idea principal es la introducción de aire nuevo en la cara@ para promover buenas condiciones de calidad del aire en el área de respiración@ y un flujo de aire uniforme alrededor del cuerpo@ para garantizar condiciones de confort térmico aceptables. Este tipo de filosofía@ que utiliza un nuevo concepto de ventilación localizada en lugar de la ventilación tradicional no localizada@ tiene el potencial de ahorrar energía (Schiavon y Melikov 2009). En trabajos anteriores (Conceiço et al. 2007@ 2008a@ 2009) se realizaron estudios experimentales y numéricos de sistemas de ventilación personalizados instalados en los pupitres de las aulas mediante una combinación de terminales aéreos situados encima y debajo de la zona de escritura del pupitre. En estos tres trabajos@ el flujo de aire de ventilación personalizado se obtuvo utilizando una combinación de tres ventiladores: uno más grande colocado antes de los sistemas de conductos del escritorio@ uno más pequeño colocado en la salida superior del dispositivo terminal de aire@ y uno más pequeño colocado en la salida de aire inferior dispositivo terminal. En Conceiço et al. (2007@ 2008a)@ los dispositivos terminales aéreos ubicados sobre el área de escritura del escritorio@ frente al área del maletero@ e incidentes en el área de la cabeza y los dispositivos terminales aéreos ubicados debajo del área de escritura del escritorio@ frente al área de las piernas@ y Incidencia en la zona de las rodillas. Más recientemente Conceiço et al. (2009)@ de acuerdo con resultados anteriores@ presentaron un estudio que también utilizó dos dispositivos terminales aéreos; sin embargo @ el dispositivo terminal aéreo ubicado encima del área de escritura del escritorio @ frente al área del maletero @ sufrió un incidente en el área del maletero. Conceiço et al. (2007) midieron cuatro valores a 90? ángulos en diferentes secciones del cuerpo humano. De acuerdo con los valores obtenidos, la diferencia media de la velocidad del aire alrededor de cada sección es @ en general @ inferior a 0,2 m/s (0,66 pies/s) @ y la medición realizada frente a la superficie del maniquí es @ en general @ representativa. de cada sección. En estudios similares@ pero sólo con mediciones realizadas frente a la superficie del maniquí@ Conceiço et al. (2008a) verificaron que el diseño utilizado con dos dispositivos terminales de aire @ instalados en el escritorio del aula @ garantiza un campo de velocidad del aire relativamente uniforme alrededor del maniquí. La presencia de pequeños ventiladores@ ubicados en los dispositivos terminales de salida de aire@ aumenta los niveles de confort térmico; sin embargo@ los niveles de turbulencia del flujo de aire también aumentan. Conceiço et al. (2008a) sugirieron colocar otras rejillas en el área de los dispositivos terminales de salida de aire @ para no utilizar pequeños ventiladores colocados en los dispositivos terminales de salida de aire y cambiar ligeramente la dirección de salida de los dispositivos terminales de aire superiores. En Conceiço et al. (2009)@ para evaluar todo el flujo de aire interno de la cámara@ también se aplicó un modelo numérico computacional de dinámica de fluidos desarrollado. Este tipo de estudio@ que analiza en detalle el flujo de aire alrededor de los ocupantes@ también se utilizó para evaluar la topología del flujo de aire dentro de la cámara experimental. En los últimos años se han estudiado diferentes filosofías de sistemas de ventilación personalizados@ que utilizan métodos@ numéricos@ experimentales@ o combinaciones de medios numéricos y experimentales@. Los sistemas de ventilación personalizados con un solo dispositivo terminal aéreo presentan el mayor número de estudios; sin embargo@ recientemente@ se ha introducido más de un dispositivo terminal aéreo colocado en el escritorio. Cermak et al. (2002) @ Kaczmarczyk et al. (2004) @ Zeng y Zhao (2005) @ Sekhar et al. (2005) @ Pan et al. (2005) @ Muhic y Butala (2006) @ y Sun et al. (2007)@ son algunos ejemplos. La influencia entre las variables ambientales alrededor del cuerpo y la respuesta térmica humana se puede evaluar mediante el modelo de regulación térmica multinodo. Este tipo de metodología numérica fue desarrollada en los últimos años@ como ejemplo@ por Stolwijk (1970)@ Thellier et al. (1994) @ Huizenga et al. (1999) @ Fiala et al. (1999) @ Farrington et al. (2001) @ Fiala et al. (2001) @ Tanabe et al. (2002)@Ozeki et al. (2004)@ y Gao et al. (2006). Estas metodologías@ y otras@ fueron utilizadas en el análisis de ambientes fríos@ moderados@ o cálidos. En ambientes ligeramente cálidos@ que también se analizan en este trabajo@ Thellier et al. (1994) @ Fiala et al. (2001) @ Tanabe et al. (2002) @ Arens et al. (2006a)@ y Arens et al. (2006b)@ y otros@ aplicaron y desarrollaron modelos numéricos utilizados para una mejor comprensión de la respuesta térmica humana en este tipo de condiciones. Para evaluar el nivel de confort térmico en ambientes moderados, el modelo numérico multinodal de confort térmico humano utiliza los índices PMV (voto medio previsto) y PPD (porcentaje previsto de insatisfechos) (Fanger 1970; ISO 2005). Esta filosofía considera cuatro variables ambientales (temperatura del aire @ velocidad del aire @ humedad relativa del aire @ y temperatura radiante media) y dos parámetros personales (niveles de actividad y vestimenta). Para condiciones de confort térmico aceptables@ la norma ISO 7730 (2005) define tres categorías de confort: A (6% de personas insatisfechas)@ B (10% de personas insatisfechas)@ y C (15% de personas insatisfechas). El objetivo de este estudio es investigar el flujo de aire medio y turbulento en los dispositivos terminales de aire de salida y alrededor de un ocupante sentado en pupitres de aula equipados con sistemas de ventilación personalizados con dispositivos terminales de aire superiores e inferiores @ para ambientes ligeramente cálidos. En el estudio@ un escritorio está equipado con un dispositivo terminal aéreo ubicado sobre el área de escritura del escritorio@ frente al área del baúl@ e incidente en el área del baúl@ mientras que otro dispositivo terminal aéreo está ubicado debajo del área de escritura del escritorio@ frente a zona de las piernas@ e incidencia en la zona de las rodillas. El flujo de aire en los dispositivos terminales de aire de salida superior e inferior se obtiene utilizando un solo ventilador colocado antes del sistema de ventilación personalizado@ dependiendo del caudal de aire del ventilador y la geometría del conducto.