ANSI/ASHRAE Estándar 55: Condiciones ambientales térmicas para ocupación humana es un estándar nacional estadounidense publicado por ASHRAE que establece los rangos de condiciones ambientales interiores para lograr un confort térmico aceptable para los ocupantes de edificios. Se publicó por primera vez en 1966 y desde 2004 se actualiza cada tres a seis años. La versión más reciente del estándar se publicó en 2023.
El cuerpo de la norma consta de un prólogo (que describe los cambios realizados en la versión actual), ocho secciones y varios apéndices normativos:
Los apéndices informativos no forman parte del estándar, pero brindan información adicional sobre los términos y métodos descritos dentro del estándar, así como una bibliografía y una descripción de los apéndices incorporados de la versión anterior en la versión actual. [1]
Como se describe en la norma: "El propósito de la norma es especificar las combinaciones de factores ambientales térmicos interiores y factores personales que producirán condiciones ambientales térmicas aceptables para la mayoría de los ocupantes del espacio". [1]
La norma aborda los cuatro factores ambientales principales ( temperatura , radiación térmica , humedad y velocidad del aire ) y dos factores personales ( actividad y vestimenta ) que afectan el confort térmico . Es aplicable para:
El modelo adaptativo es un modelo que relaciona las temperaturas de diseño interiores o rangos de temperatura aceptables con parámetros meteorológicos o climatológicos exteriores. [1]
El confort térmico es el estado de ánimo que expresa satisfacción con el ambiente térmico y se valora mediante evaluación subjetiva. [1]
Un espacio naturalmente acondicionado controlado por los ocupantes es aquel en el que las condiciones térmicas del espacio están reguladas principalmente por aberturas controladas por los ocupantes. [1]
El voto medio previsto es un índice que predice el valor medio de los votos de sensación térmica (percepciones autoinformadas) de un grupo grande de personas en una escala de sensación expresada de -3 a +3 correspondiente a las categorías "frío", "fresco", " "ligeramente frío", "neutral", "ligeramente cálido", "cálido" y "caliente". [1] El valor de PMV se puede calcular utilizando el código proporcionado en el Apéndice B de la norma o se puede calcular libremente con la herramienta CBE Thermal Comfort Tool para ASHRAE 55, [2] con el paquete Python pythermalcomfort [3] y con el paquete R cómodo.
La zona de confort se refiere a las combinaciones de temperatura del aire, temperatura radiante media (tr) y humedad que se prevé que sean un ambiente térmico aceptable en valores particulares de velocidad del aire, tasa metabólica y aislamiento de la ropa (I cl ) [1]
El aislamiento de la ropa es la resistencia a la transferencia de calor sensible proporcionada por un conjunto de ropa (expresada en unidades de clo, que es una unidad para cuantificar el aislamiento proporcionado por las prendas y conjuntos de ropa. 1 clo = 0,155 m 2 °C/W (0,88 pies 2 ·h·°F/Btu)) [1]
La tasa metabólica es la tasa de transformación de la energía química en calor y trabajo mecánico mediante las actividades metabólicas de un individuo, por unidad de superficie de la piel (expresada en unidades de met) igual a 58,2 W/m 2 (18,4 Btu/h·ft 2 ), que es la energía producida por unidad de superficie cutánea de una persona promedio sentada en reposo.
La hora de excedencia es el número de horas ocupadas dentro de un período de tiempo definido en el que las condiciones ambientales en un espacio ocupado están fuera de la zona de confort. [1]
El método gráfico utiliza una superposición en un gráfico psicrométrico para indicar las temperaturas operativas y la humedad a las que se logra el confort térmico en invierno (1,0 clo ) y verano (0,5 clo ). Se basa en el modelo de voto medio previsto (PMV). [4] El modelo gráfico de zona de confort tiene una aplicabilidad limitada a condiciones en las que la tasa metabólica de los ocupantes es de 1,0 a 1,3 y la relación de humedad es inferior a 0,012 kg H 2 O/kg de aire seco (0,012 lb H 2 O/lb de aire seco). ). Si se cumplen estos requisitos y las condiciones ambientales dentro del edificio se encuentran dentro de los rangos indicados, entonces se logra el cumplimiento. [1]
Para relaciones de humedad superiores a 0,012 kg H 2 O/kg de aire seco (0,012 lb H 2 O/lb de aire seco), o para tasas metabólicas de hasta 2,0 met, se debe utilizar el modelo analítico para determinar la sensación de confort térmico. También basado en el modelo PMV, este método utiliza herramientas como ASHRAE Thermal Comfort Tool o CBE Thermal Comfort Tool en línea para ASHRAE 55 [2] para evaluar el confort térmico. Los usuarios proporcionan la temperatura operativa (o temperatura del aire y temperatura radiante media ), velocidad del aire, humedad, tasa metabólica y valor de aislamiento de la ropa, y la herramienta evalúa la sensación térmica prevista en una escala de -3 (frío) a +3 (caliente). El cumplimiento se logra si las condiciones proporcionan neutralidad térmica, medida entre -0,5 y +0,5 en la escala PMV. [1]
La sección establece disposiciones para aumentar el límite superior de temperatura del aire a velocidades elevadas del aire superiores a 0,20 m/s (39 pies/min). La metodología se basa en el modelo SET (temperatura efectiva estándar), que proporciona una manera de asignar una temperatura efectiva (a una tasa metabólica estándar y valores de aislamiento de la ropa) para comparar las sensaciones térmicas experimentadas en una variedad de condiciones térmicas. [5] El límite superior de la velocidad del aire se basa en si los ocupantes tienen control local o no. Para evaluar el cumplimiento se podrá utilizar la herramienta de confort térmico de ASHRAE o un modelo de computadora validado con el código proporcionado en el Apéndice informativo D de la norma. [1]
La asimetría de temperatura radiante entre el techo y el suelo, y el aire y las paredes debe limitarse para reducir las molestias. Para reducir el riesgo de corrientes de aire a temperaturas inferiores a 22,5 °C (72,5 °F), la velocidad del aire debida al sistema HVAC debe ser de 0,15 m/s (30 pies/min) o menos. La diferencia vertical de temperatura del aire entre el tobillo y la cabeza se limita a 3 °C (5,4 °F) para ocupantes sentados y a 4 °C (7,2 °F) para ocupantes de pie. [6] Si los pies de los ocupantes van a estar en contacto con el suelo, la temperatura debe ser de 19 a 29 °C (66 a 84 °F). [1]
Cuando los ocupantes no tienen control sobre la variación cíclica o las derivas en las condiciones ambientales interiores, se deben cumplir las condiciones dentro de esta sección. Las temperaturas operativas no pueden fluctuar más de 1,1 °C (2,0 °F) en 15 minutos, ni cambiar más de 2,2 °C (4,0 °F) en 1 hora. [1]
Este método, también conocido como modelo de confort adaptativo , es aplicable en edificios sin refrigeración mecánica (y sin sistema de calefacción operativo) donde las tasas de satisfacción de los ocupantes son de 1,0 a 1,3 y sus niveles de ropa son de 0,5 a 1,0 clo . Para este modelo, la norma proporciona un gráfico de los límites de temperatura interior aceptables a las temperaturas exteriores medias predominantes (una media de las temperaturas exteriores medias diarias de los 7 a 30 días anteriores). La tabla adjunta enumera disposiciones para temperaturas operativas más altas a velocidades del aire superiores a 0,3 m/s (59 pies/min) y hasta 1,2 m/s (240 pies/min). El gráfico es válido para temperaturas medias predominantes entre 10 y 33,5 °C (50,0 y 92,3 °F). Proporciona rangos de aceptabilidad del 80% y el 90%, lo que indica el porcentaje de ocupantes que se espera que se sientan cómodos con las temperaturas interiores indicadas y las temperaturas medias exteriores predominantes. [1]
Esta sección de la norma es aplicable para el diseño de edificios. Todos los sistemas de construcción deben diseñarse para mantener los espacios ocupados en las condiciones interiores especificadas por uno de los métodos de evaluación descritos en las condiciones de diseño. Los sistemas deben poder mantener estas condiciones dentro del rango esperado de condiciones operativas interiores y exteriores. [1]
Para demostrar el cumplimiento se debe documentar lo siguiente, cuando corresponda. La documentación de muestra se proporciona en el Apéndice informativo J. [1]
Aunque la norma ANSI/ASHRAE 55 no requiere la evaluación del confort en edificios existentes, esta parte de la norma ofrece una guía para realizar una evaluación cuando se requiere de otros códigos o normas. Generalmente, la evaluación del confort en edificios existentes se puede realizar desde dos perspectivas: desde la encuesta de satisfacción de los ocupantes y desde las mediciones físicas ambientales. [1]
El confort térmico interior se puede determinar a partir de las respuestas de la encuesta de ocupantes. La encuesta se distribuirá a toda la ocupación o a una parte representativa de la ocupación. La norma sugiere que si las encuestas se distribuyeran a más de 45 ocupantes, la tasa de respuesta debe superar el 35%. Si ese número está entre 20 y 45, el número mínimo de respuestas es 15. Cuando el número es inferior a 20, al menos 16 deben responder para que la encuesta sea representativa. [1]
Para las encuestas de satisfacción, la escala de satisfacción térmica deberá finalizar con opciones: "muy satisfecho" y "muy insatisfecho" y, además, se deberá permitir a los ocupantes explicar su insatisfacción respondiendo a una pregunta abierta. En cuanto a las encuestas puntuales, la encuesta debe solicitarse durante el tiempo de ocupación y la escala de satisfacción debe ser continua. Debe haber al menos siete puntos en la escala que termine en "muy aceptable" y "muy inaceptable". La norma también especifica que al hacer preguntas sobre sensaciones térmicas, la escala debe ser "fría, fría, ligeramente fría, neutra, ligeramente cálida, tibia y caliente". [1]
Para espacios acondicionados mecánicamente, se debe determinar la zona de confort basada en PMV, lo que incluye medir y registrar la actividad metabólica y el aislamiento de la ropa. Los límites de la zona de confort deben ajustarse a los movimientos del aire y las condiciones de la zona deben ajustarse para evitar malestar térmico local. Para espacios con condiciones naturales controlados por los ocupantes, se deberá utilizar el modelo adaptativo para determinar los límites del confort térmico. Para tales espacios, es necesario medir la temperatura del aire interior y exterior, la temperatura radiante media y la velocidad del aire. [1]
El estándar ANSI/ASHRAE 55 proporciona pautas sobre la posición, el tiempo y la precisión del equipo de la medición física. Los lugares de medición deben ser los lugares donde se espera que los ocupantes pasen tiempo. Si hay varios lugares de este tipo, la medición se puede realizar en un lugar representativo. [1] En los casos en que no se pueda encontrar la ubicación representativa óptima, la norma sugiere ubicaciones específicas en el espacio. [1]
Para los ocupantes sentados, las mediciones de la temperatura y la velocidad del aire se deben tomar a alturas de 0,1, 0,6 y 1,1 m (4, 24 y 43 pulgadas), y la temperatura operativa y el PMV se deben medir a 0,6 m (24 pulgadas). ). Las alturas deben ajustarse para personas de pie. El malestar local causado por la asimetría de la temperatura radiante se medirá en las ubicaciones de los ocupantes, con los sensores orientados para captar las diferencias máximas de temperatura de la superficie. [1]
La norma sugiere que el tiempo de medición debe durar dos o más horas, y también debe ser una época representativa del año para este edificio específico. El paso del tiempo de medición no debe ser superior a cinco minutos para la temperatura del aire, la temperatura radiante media y la humedad, y no superior a tres minutos para la velocidad del aire. [1]
Para lograr resultados aceptables, el estándar también sugiere la precisión mínima del equipo según el estándar actual de la industria. [1]
Al extraer datos ambientales del Sistema de Administración de Edificios, se debe evaluar la ubicación, la altura y el paso de tiempo de los sensores según la sugerencia anterior. [1]
Para evaluar la probabilidad de satisfacción de las encuestas de satisfacción, el estándar sugiere dividir el número de votos entre "simplemente satisfecho" y "muy satisfecho" por el número total de votos en esas preguntas. Las respuestas a las preguntas abiertas de los ocupantes "muy insatisfechos" deben documentarse para su posterior análisis. [1] Para encuestas puntuales, la evaluación de comodidad se realizará dividiendo el número de votos entre -1 y +3 por el número total de votos. Hay que tener en cuenta que los resultados de las encuestas puntuales sólo son efectivos durante el momento en que se solicitaron las encuestas. [1]
Los resultados medidos deben evaluarse con respecto a la zona de confort ajustada para el edificio específico. Existen dos casos a la hora de evaluar el confort térmico: en un momento concreto o durante un periodo de tiempo. Para un espacio acondicionado mecánicamente en un momento dado, se utilizará el modelo PMV y SET para establecer la zona de confort, y también se evaluará el malestar térmico local frente al límite que plantea esta norma. Para espacios con condiciones naturales controlados por los ocupantes, los resultados medidos se verificarán con la zona de confort establecida por el modelo adaptativo. [1]
Para evaluar el confort térmico durante un período de tiempo en un espacio acondicionado mecánicamente, las horas de excedencia son la suma de todas las horas cuando el valor absoluto de PMV es superior a 0,5. Para un espacio con condiciones naturales controlado por los ocupantes, las horas de exceso son la suma de las horas en las que la temperatura operativa cae fuera de los límites inferior y superior de la zona de confort. [1]
La tasa metabólica es la tasa de transformación de la energía química en calor y trabajo mecánico mediante las actividades metabólicas de un individuo. Se define como por unidad de superficie de la piel, lo que equivale a 58,2 W/m 2 (18,4 Btu/h·ft 2 ). Esta es la energía producida a partir de una unidad de superficie de piel de una persona promedio sentada en reposo. [1]
ANSI/ASHRAE Standard 55 proporciona una tabla de tasa metabólica de diferentes actividades continuas. Estos valores son válidos para un adulto promedio con una superficie cutánea de 1,8 m 2 (19,6 pies 2 ). La norma recuerda a los usuarios que deben utilizar su propio criterio para hacer coincidir las actividades consideradas con las actividades comparables de la tabla. Excepto las actividades sedentarias, es probable que la tasa metabólica de todas las demás actividades tenga un rango de variación. Esta variación depende del individuo que realiza la tarea y de su entorno. [1]
Cuando la duración de una actividad es igual o inferior a una hora, se puede utilizar una tasa metabólica ponderada en el tiempo. A medida que las tasas metabólicas aumentan por encima de 1,0 met, la evaporación del sudor se convierte en un factor cada vez más importante y el método PMV no tiene en cuenta completamente este factor. [1]
El aislamiento de la ropa se refiere a la transferencia de calor de todo el cuerpo, que incluye las partes descubiertas, como las manos y la cabeza. Existe una variedad de medios para determinar el aislamiento que proporciona la ropa. Se aceptan datos precisos de la medición utilizando maniquíes térmicos. Cuando dicha medición no es factible, esta norma proporciona cuatro métodos para determinar el aislamiento de la ropa. También se especifica que los métodos previstos en esta norma dejan de ser válidos cuando el aislamiento de la ropa supera los 1,5 clo . Y tampoco es válido cuando los ocupantes llevan ropa muy impermeable al transporte de humedad. [1] El primer método es el menos preciso, según la norma ANSI/ASHRAE 55 , y la precisión aumenta según el orden de los métodos. [1]
En primer lugar, se puede estimar el aislamiento de la ropa a partir de la tabla proporcionada en la sección cinco. Si el conjunto de ropa en cuestión coincide razonablemente con el conjunto de ropa de la tabla, se puede utilizar el valor indicado. El segundo método consiste en sumar o restar el valor clo de cada prenda para lograr el conjunto de ropa en cuestión. La sección cinco de la norma ANSI/ASHRAE 55 proporciona una tabla con el aislamiento de una variedad de prendas individuales. Esta tabla se puede utilizar junto con la anterior, de modo que se pueda sumar o restar el conjunto de prendas del valor clo de cada prenda. El tercer método consiste en sumar todo el valor clo de cada prenda para que coincida con el conjunto de ropa en cuestión. [1]
El cuarto método descrito en la norma ANSI/ASHRAE 55 se puede utilizar para determinar el aislamiento de la ropa en espacios acondicionados mecánicamente. Este método se basa en el concepto de que cuando los ocupantes eligen su ropa de acuerdo con su entorno, el entorno exterior influye más que el interior. En el apartado cinco de la norma hay una cifra que predice el aislamiento representativo de la ropa de los ocupantes en función de la temperatura media del aire exterior a las 06:00 horas. La línea de función tiene cuatro segmentos: la temperatura promedio del aire exterior es inferior a −5,0 °C (23,0 °F), entre −5,0 °C (23,0 °F) y 5,0 °C (41,0 °F), entre 5,0 °C (41,0 °F) y 26,0 °C (78,8 °F), y por encima de 26,0 °C (78,8 °F). [1]
Existe una función para determinar el aislamiento de la ropa representativo en cada segmento. También se puede tener en cuenta la postura de los ocupantes. Hasta ahora, todo el valor de aislamiento de la ropa se puede utilizar cuando el ocupante está de pie. Cuando el ocupante está sentado, hay que darse cuenta del efecto aislante de la silla y de la disminución del aislamiento debido a la compresión del aire en la ropa. [1]
Si el ocupante se mueve, esto también afecta el valor de aislamiento de la ropa. En general, el movimiento del cuerpo disminuye el aislamiento de la ropa al bombear aire a través de la misma. La norma ANSI/ASHRAE 55 reconoce que este efecto varía en gran medida dependiendo de la naturaleza de los movimientos y de la naturaleza de la ropa, como por ejemplo qué tan ajustada está la ropa. Por tanto, sólo proporciona una aproximación del valor de aislamiento de la ropa de una persona en movimiento. Esta aproximación es una ecuación que relaciona el aislamiento de la ropa con la tasa metabólica. Y esta ecuación sólo es válida cuando la tasa metabólica está entre 1,2 y 2,0. [1]
La norma ANSI/ASHRAE 55 también establece que las condiciones ambientales térmicas deseadas para dormir y descansar varían en gran medida entre las personas y no se pueden determinar utilizando los métodos proporcionados en esta norma. Teniendo en cuenta que una persona que duerme o que está en posición reclinada recibirá suficiente aislamiento con el material de la cama, y que también puede adaptarse libremente, es imposible determinar el efecto de aislamiento de la ropa para estos ocupantes a menos que estén inmóviles. [1]
ANSI/ASHRAE Standard 55 advierte a los usuarios que existen dos formas de variabilidad entre los ocupantes. En la primera forma, diferentes personas usan ropa diferente debido a factores que no están relacionados con las condiciones térmicas, y la segunda forma es lo opuesto. Para el primero, no es correcto utilizar el valor promedio de aislamiento de la ropa para determinar las condiciones térmicas deseadas para todos los ocupantes. [1]
La norma ANSI/ASHRAE 55 se publicó por primera vez en 1966. Fue revisada en 1974, 1981, 1992, 2004, 2010, 2013, 2017, 2020 y 2023. A partir de 2004, ahora se actualiza según los procedimientos de mantenimiento estándar de ASHRAE. Estas revisiones periódicas se basan en una adenda revisada públicamente a la versión anterior disponible en el sitio web de ASHRAE. [7]
En 1992, la norma se actualizó con información más extensa sobre protocolos de medición y una sección de definiciones ampliada. [8]
En 2004 la norma sufrió cambios importantes con la incorporación de dos modelos de confort térmico: el modelo PMV/PPD y el modelo de confort adaptativo . [7]
En 2010 la norma incluyó los siguientes cambios. Reintrodujo la temperatura efectiva estándar (SET) como método para calcular el efecto de enfriamiento del movimiento del aire. También agregó una encuesta de satisfacción general a la sección 7 destinada a evaluar el confort térmico general en un espacio ocupado, alineando el estándar con las prácticas actuales de evaluación posterior a la ocupación (POE) basadas en encuestas. [9]
En 2013, el cuerpo de la norma se reescribió en lenguaje obligatorio, y el lenguaje informativo se trasladó del cuerpo de la norma a los apéndices informativos. La aplicabilidad del efecto refrescante del movimiento del aire se amplió para aplicarlo a espacios naturalmente acondicionados. La Sección 7 se sometió a revisiones importantes para medir el confort térmico en espacios existentes, incluidos procedimientos para mediciones físicas y métodos de encuesta, y cómo evaluar e informar resultados. El último cambio importante se refiere a la medición de la velocidad del aire y la temperatura del aire experimentada por el ocupante, que ahora debe ser un promedio en tres alturas y durante un período de tiempo. [1]
La edición de 2020 [10] incluyó once adendas, que introdujeron los siguientes cambios:
Fue reemplazada por la edición de 2023, que incorporó adiciones anteriores a la edición de 2020 con un enfoque renovado en la claridad organizacional. [11]
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