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La ventilación de los espacios interiores se ha convertido en un tema de gran interés recientemente, sobre todo debido a la irrupción de la pandemia de la COVID-19, aunque la relación entre los espacios bien ventilados y la reducción de la transmisión de infecciones por aerosoles no es nueva. Los modelos utilizados para estimar el riesgo de infección respiratoria en espacios interiores se desarrollaron ya en el 1978. 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 ubicadas en edificios que no disponen de ventilación mecánica. Por lo tanto, la calidad del aire interior depende de la percepción personal de los ocupantes y de las medidas que ellos puedan tomar en consecuencia. En este contexto, la solución más práctica y efectiva es la ventilación natural. Sin embargo, y especialmente durante las estaciones más frías, los ocupantes pueden dejar de abrir las ventanas debido a la falta de confort térmico y, en consecuencia, la calidad del aire interior puede verse comprometida. Por el contrario y si se siguen las recomendaciones, el consumo de energía aumenta para mitigar la falta de confort térmico.

Este proyecto 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. Definir estrategias de ventilación adecuadas garantizará que las actividades realizadas en el interior de los edificios educativos se desarrollen con una calidad de aire interior y un confort térmico apropiados, aumentando el bienestar y la salud de los ocupantes además de su productividad y rendimiento.

Objetivos

Caracterización de la calidad del aire interior y el confort térmico en los edificios educativos, incluyendo escuelas, institutos y universidades.

Desarrollo de un protocolo de monitorización de CO₂ para las aulas y otros espacios docentes.
Determinación de la calidad del aire interior y del confort térmico en las aulas mediante la creación de una base de datos de acceso controlado.

Identificación y caracterización de posibles estrategias de ventilación para las aulas y otros espacios docentes en términos de inversión y costes operativos.
Modelado de posibles estrategias de ventilación y su correspondiente rendimiento térmico, consumo de energía y flexibilidad a través de modelos de orden reducido.

Definición y validación de los modelos de orden reducido asociados a las estrategias de renovación de aire.
Desarrollo de un optimizador energético basado en los modelos reducidos.
Desarrollo de una herramienta que permita estimar la flexibilidad energética de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

Desarrollo de un método de toma de decisiones multi-criterio para la priorización de estrategias de ventilación.

Definición de un puntaje de riesgo general orientado a HVAC y un tablero de apoyo a la toma de decisiones que responde al tiempo.
Definición de un modelo integrado de apoyo a la toma de decisiones para ayudar a los responsables en la priorización de las inversiones relacionadas con los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

Implementación del proyecto

Impacto

Los resultados científicos y técnicos más relevantes del proyecto IAQ4EDU son:

Un protocolo para la correcta monitorización de los niveles de CO₂ en aulas y otros espacios docentes.
Una mejor comprensión de la calidad del aire interior en los centros educativos y de las consiguientes necesidades de ventilación.
Identificación de las tasas de ventilación necesarias para evitar las infecciones provocadas por aerosoles mientras se mantienen unos niveles adecuados de confort térmico y de eficiencia energética en el contexto de los edificios educativos.
Una guía operacional que ayude a los usuarios de la comunidad educativa a adoptar la mejor estrategia de ventilación natural en cada momento que garantice una calidad del aire interior adecuada, el bienestar térmico de los ocupantes y el ahorro energético.
Un optimizador energético que maximice la calidad del aire interior, el confort térmico y la flexibilidad energética de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.
Un marco para la priorización de la tomar decisiones informadas, rentables y orientadas a la seguridad, agilizando las inversiones tanto a corto como a largo plazo sobre cómo, cuándo y dónde llevar a cabo esquemas de mantenimiento o mejora teniendo en cuenta diferentes aspectos sociales, técnicos, indicadores económicos, energéticos y políticos junto con una puntuación de riesgo global innovadora e integrada orientada a la climatización.

También se espera que el proyecto tenga impactos socioeconómicos sustanciales:

Un impacto positivo en la salud y el bienestar de los estudiantes, garantizando una experiencia positiva de aprendizaje.
La optimización de las estrategias de renovación de aire en los edificios educativos.
Una mejora de la gestión público-privada de los recursos disponibles y las necesidades de inversión en los edificios educativos.

Detalles administrativos

Título del proyecto: IAQ4EDU - Estrategias de ventilación optimizadas considerando la calidad del aire interior, el confort térmico y el consumo de energía en edificios educativos.

Principales investigadores: Dra. Marta Gangolells y Dr. Pablo Pujadas.

Beneficiario: Universitat Politècnica de Catalunya.

Entidad financiera: Agencia Estatal de Investigación.

Programa financiación: Programa Estatal de I+D+I orientado a los Retos de la Sociedad.

Referencia: PID2020-117366RB-100.

Fondos: 132.011,00 €.

Duración: 36 meses.

Fecha de inicio: Septiembre 2021.