La Norma ANSI/ASHRAE 55: Condiciones ambientales térmicas para la ocupación humana es una norma nacional estadounidense publicada por ASHRAE que establece los rangos de condiciones ambientales interiores para lograr un confort térmico aceptable para los ocupantes de los edificios. Se publicó por primera vez en 1966 y desde 2004 se ha actualizado cada tres a seis años. La versión más reciente de la norma 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 son parte de la norma, pero proporcionan información adicional sobre los términos y métodos descritos en la norma, así como una bibliografía y una descripción de las adendas incorporadas 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 dentro 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 al confort térmico . Es aplicable para:
Un modelo adaptativo es un modelo que relaciona las temperaturas de diseño interior o los rangos de temperatura aceptables con los parámetros meteorológicos o climatológicos exteriores. [1]
El confort térmico es el estado de ánimo que expresa satisfacción con el ambiente térmico y se evalúa mediante una evaluación subjetiva. [1]
Un espacio acondicionado naturalmente 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 gran grupo 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 del estándar o se puede calcular libremente con la herramienta de confort térmico CBE para ASHRAE 55, [2] con el paquete Python pythermalcomfort [3] y con el paquete R comf.
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 entorno térmico aceptable para 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 prendas de vestir (expresada en unidades de clo, que es una unidad para cuantificar el aislamiento proporcionado por prendas y conjuntos de prendas de vestir. 1 clo = 0,155 m 2 °C/W (0,88 ft 2 ·h·°F/Btu)) [1]
La tasa metabólica es la tasa de transformación de energía química en calor y trabajo mecánico por las actividades metabólicas de un individuo, por unidad de superficie de la piel (expresada en unidades de met) igual a 58,2 W/m2 ( 18,4 Btu/h·ft2 ) , que es la energía producida por unidad de superficie de la piel 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 sobre 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 las condiciones en las que la tasa metabólica de los ocupantes se encuentra entre 1,0 y 1,3 y la relación de humedad es inferior a 0,012 kg H2O / kg de aire seco (0,012 lb H2O / lb aire seco). Si se cumplen estos requisitos y las condiciones ambientales dentro del edificio se encuentran dentro de los rangos indicados, se logra el cumplimiento. [1]
Para ratios de humedad superiores a 0,012 kg H2O / kg de aire seco (0,012 lb H2O / lb 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 la herramienta de confort térmico ASHRAE o la herramienta de confort térmico CBE en línea para ASHRAE 55 [2] para evaluar el confort térmico. Los usuarios proporcionan la temperatura operativa (o la temperatura del aire y la temperatura radiante media ), la velocidad del aire, la humedad, la tasa metabólica y el valor de aislamiento de la ropa, y la herramienta evalúa la sensación térmica prevista en una escala de -3 (frío) a +3 (calor). 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 forma de asignar una temperatura efectiva (a una tasa metabólica estándar y valores de aislamiento de la ropa) para comparar las sensaciones térmicas experimentadas en un rango 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 puede utilizar la herramienta de confort térmico de ASHRAE o un modelo informático validado con el código proporcionado en el Apéndice informativo D de la norma. [1]
La asimetría de la temperatura radiante entre el techo y el suelo, y entre 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 de climatización debe ser de 0,15 m/s (30 pies/min) o inferior. La diferencia de temperatura del aire vertical entre el tobillo y la cabeza está limitada a 3 °C (5,4 °F) para ocupantes sentados y 4 °C (7,2 °F) para ocupantes de pie. [6] Si los pies de los ocupantes estarán 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 de las condiciones ambientales interiores, se deben cumplir las condiciones 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 en funcionamiento) donde las tasas de confort de los ocupantes son de 1,0-1,3 y sus niveles de ropa son de 0,5-1,0 clo . Para este modelo, la norma proporciona un gráfico de límites de temperatura interior aceptables a las temperaturas exteriores medias predominantes (una media de las temperaturas exteriores medias diarias de los 7-30 días anteriores). Una tabla adjunta enumera las 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 90%, indicando el porcentaje de ocupantes que se espera que estén cómodos a las temperaturas interiores y exteriores medias predominantes indicadas. [1]
Esta sección de la norma es aplicable al diseño de edificios. Todos los sistemas de construcción deben estar diseñados 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 de funcionamiento interiores y exteriores. [1]
Para demostrar el cumplimiento, se debe documentar lo siguiente, cuando corresponda. Se proporciona una muestra de la documentación en el Apéndice informativo J. [1]
Aunque la Norma ANSI/ASHRAE 55 no exige la evaluación del confort en edificios existentes, esta parte de la norma ofrece una guía para realizar una evaluación cuando otros códigos o normas así lo exigen. En general, la evaluación del confort en edificios existentes se puede realizar desde dos perspectivas: a partir de una encuesta de satisfacción de los ocupantes y de mediciones ambientales físicas. [1]
El confort térmico en interiores se puede determinar a partir de las respuestas de la encuesta a los ocupantes. La encuesta se distribuirá a toda la ocupación o a una parte representativa de la misma. La norma sugiere que si las encuestas se distribuyeron 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, deben responder al menos 16 para que la encuesta sea representativa. [1]
En el caso de las encuestas de satisfacción, la escala de satisfacción térmica debe terminar con las opciones: "muy satisfecho" y "muy insatisfecho" y, además, se debe 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 terminen con "muy aceptable" y "muy inaceptable". La norma también especifica que cuando se hacen preguntas sobre la sensación térmica, la escala debe ser "frío, fresco, ligeramente fresco, neutro, ligeramente cálido, cálido y caliente". [1]
En el caso de los espacios acondicionados mecánicamente, se debe determinar la zona de confort basada en PMV, lo que incluye la medición y el registro de la actividad metabólica y el aislamiento de la ropa. Los límites de la zona de confort se deben ajustar a los movimientos del aire y las condiciones de la zona se deben ajustar para evitar el malestar térmico local. En el caso de los espacios acondicionados naturalmente y controlados por los ocupantes, se debe utilizar el modelo adaptativo para determinar los límites de confort térmico. En dichos espacios, se deben medir la temperatura del aire interior y exterior, la temperatura radiante media y la velocidad del aire. [1]
La norma ANSI/ASHRAE 55 proporciona una guía sobre la posición, el tiempo y la precisión del equipo de la medición física. Las ubicaciones de medición deben ser aquellas en las que se espera que los ocupantes pasen tiempo. Si hay varias ubicaciones de este tipo, la medición se puede realizar en una ubicación representativa. [1] En los casos en que no se puede encontrar la ubicación representativa óptima, la norma sugiere ubicaciones específicas en el espacio. [1]
En el caso de 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. La incomodidad local causada por la asimetría de la temperatura radiante se debe medir 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 las mediciones debe durar dos o más horas y también debe ser una época del año representativa para este edificio específico. El intervalo de tiempo de medición no debe ser mayor de cinco minutos para la temperatura del aire, la temperatura radiante media y la humedad, y no más de tres minutos para la velocidad del aire. [1]
Para lograr resultados aceptables, la norma 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 a partir de las encuestas de satisfacción, la norma sugiere dividir el número de votos comprendidos entre “apenas satisfecho” y “muy satisfecho” por el número total de votos en esas preguntas. Las respuestas de las preguntas abiertas de los ocupantes “muy insatisfechos” deben documentarse para su posterior análisis. [1] En el caso de las encuestas puntuales, la evaluación de la 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 solo son efectivos durante el tiempo en que se solicitaron las encuestas. [1]
Los resultados medidos deben evaluarse en relación con la zona de confort ajustada para el edificio específico. Existen dos casos en los que se evalúa el confort térmico: en un momento específico o durante un período de tiempo. Para un espacio acondicionado mecánicamente en un momento determinado, se utilizará el modelo PMV y SET para establecer la zona de confort, y el malestar térmico local también se evaluará en relación con el límite que plantea esta norma. Para espacios acondicionados naturalmente y controlados por los ocupantes, los resultados medidos se compararán 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 en las que el valor absoluto de PMV es mayor que 0,5. Para un espacio acondicionado naturalmente controlado por los ocupantes, las horas de excedencia 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 la energía producida por unidad de superficie cutánea, que equivale a 58,2 W/m2 ( 18,4 Btu/h·ft2 ) . Se trata de la energía producida por unidad de superficie cutánea de una persona promedio sentada en reposo. [1]
La norma ANSI/ASHRAE 55 proporciona una tabla de la tasa metabólica de diferentes actividades continuas. Estos valores son válidos para un adulto promedio con una superficie cutánea de 1,8 m2 ( 19,6 ft2 ) . 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. A excepción de las actividades sedentarias, es probable que la tasa metabólica de todas las demás actividades tenga un rango de variación. Esta variación depende de la persona que realiza la tarea y de su entorno. [1]
Cuando la duración de una actividad es igual o menor 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. Hay una variedad de medios para determinar el aislamiento proporcionado por la ropa. Los datos precisos de la medición utilizando maniquíes térmicos son aceptables. Cuando dicha medición no es factible, esta norma proporciona cuatro métodos para determinar el aislamiento de la ropa. También se especifica que los métodos proporcionados por esta norma ya no son válidos cuando el aislamiento de la ropa supera los 1,5 clo . Y tampoco es válido cuando los ocupantes usan ropa que es altamente impermeable al transporte de humedad. [1] El primer método es el menos preciso, según la Norma ANSI/ASHRAE 55 , y la precisión aumenta en 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 es sumar o restar el valor clo de cada prenda individual para lograr el conjunto de ropa en cuestión. La sección cinco de la Norma ANSI/ASHRAE 55 proporciona una tabla con el aislamiento de la ropa 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 ropa del valor clo de cada prenda. El tercer método es sumar todos los valores clo de cada prenda para que coincidan 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 ambiente exterior es más influyente que el interior. Hay una figura en la sección cinco de la norma que predice el aislamiento representativo de la ropa de los ocupantes en función de la temperatura media del aire exterior a las 06:00 am. La línea de función tiene cuatro segmentos: la temperatura media 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 superior a 26,0 °C (78,8 °F). [1]
Existe una función para determinar el aislamiento representativo de la ropa en cada segmento. También se puede tener en cuenta la postura de los ocupantes. Hasta ahora, se puede utilizar todo el valor de aislamiento de la ropa cuando el ocupante está de pie. Cuando el ocupante está sentado, hay que tener en cuenta el efecto de aislamiento de la silla y 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 ella. La norma ANSI/ASHRAE 55 reconoce que este efecto varía en gran medida según la naturaleza de los movimientos y la naturaleza de la ropa, como por ejemplo, cuán apretada es la ropa. Por lo tanto, solo 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 solo 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 tendrá suficiente aislamiento con el material de cama, y que también tiene libertad para adaptarse, es imposible determinar el efecto de aislamiento de la ropa para estos ocupantes a menos que estén inmóviles. [1]
La norma ANSI/ASHRAE 55 advierte a los usuarios que existen dos formas de variabilidad entre los ocupantes. En la primera, diferentes individuos usan ropa diferente debido a factores que no están relacionados con las condiciones térmicas, y la segunda forma es opuesta. En el caso de la primera, 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. Se revisó en 1974, 1981, 1992, 2004, 2010, 2013, 2017, 2020 y 2023. A partir de 2004, se actualiza según los procedimientos de mantenimiento de normas 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 amplia sobre los protocolos de medición y una sección de definiciones ampliada. [8]
En 2004 la norma experimentó cambios significativos con la adición 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, por sus siglas en inglés) como método para calcular el efecto de enfriamiento del movimiento del aire y agregó una encuesta de satisfacción general a la sección 7 destinada a evaluar el confort térmico general en un espacio ocupado, lo que puso la norma en línea con las prácticas actuales de evaluación posterior a la ocupación (POE, por sus siglas en inglés) 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 de enfriamiento del movimiento del aire se amplió para aplicarse a espacios acondicionados naturalmente. La sección 7 sufrió revisiones importantes para medir el confort térmico en espacios existentes, incluidos los procedimientos para mediciones físicas y métodos de estudio, y cómo evaluar e informar los 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 adendas anteriores a la edición de 2020 con un enfoque renovado en la claridad organizacional. [11]
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