Elegir entre HRV y ERV

Sinopsis: Cuando se trata de elegir entre ventiladores de recuperación de calor (HRV) y ventiladores de recuperación de energía (ERV), hay una multitud de factores a considerar, incluido el clima en el que está construyendo, el tamaño y la hermeticidad de la casa, y el número de ocupantes y sus hábitos de vida. Este completo artículo ofrece un resumen de las diferencias entre HRV y ERV y cuál es más aplicable para satisfacer las demandas de su hogar.

A Jack Hébert, fundador del Centro de Investigación de Vivienda en Clima Frío, se le atribuye una frase que se está volviendo cada vez más familiar para los constructores de alto rendimiento: "Construya bien, ventile bien". En resumen, a medida que las casas se vuelven más herméticas y mejor aisladas, la necesidad de un buen diseñoVentilacion mecanica se vuelve más importante. En su forma más simple, esto significa usar ventiladores en la cocina y el baño para eliminar el aire húmedo o cargado de partículas. En este enfoque de solo escape, el aire exterior ingresa al edificio a través de espacios en el cerramiento del edificio. La ventilación solo de suministro funciona al revés: los ventiladores traen aire fresco a la casa, pero no hay un camino dedicado para que salga el aire viciado del interior. Ambos enfoques son económicos si le preocupa el costo inicial, pero carecen del rendimiento y la eficiencia a largo plazo de un sistema de ventilación equilibrado que incluye unVFCoERV.

Un sistema de ventilación equilibrado combina de manera inteligente la ventilación de aire de escape y de suministro para mantener la presión del aire sin aumentar drásticamente el consumo total de energía. Ese consumo de energía incluye tanto la electricidad para hacer funcionar el HRV o el ERV, como la energía necesaria para acondicionar el aire de suministro. Un ventilador de recuperación de calor, o HRV, y un ventilador de recuperación de energía, o ERV, son similares en el sentido de que tienen un núcleo a través del cual viaja el aire entrante y saliente para transferir energía térmica y, en el caso de los ERV, humedad.

Decidir qué sistema es el adecuado para su proyecto depende de varios factores, incluido el clima en el que está construyendo, el tamaño y la estrechez de la casa, y la cantidad de ocupantes y sus hábitos de vida. Junto con un sistema de distribución eficiente, la ventilación equilibrada mejorará la comodidad y la calidad del aire interior de su hogar y minimizará el gasto de energía para calentarlo y enfriarlo.

Desafortunadamente, no existe una solución única para la ventilación mecánica, por lo que nos comunicamos con los principales expertos en ventilación y calidad del aire interior para que lo ayuden a comprender los sistemas de ventilación basados ​​en HRV y ERV, así como para ayudar a reducir las opciones para un sistema HRV o ERV que satisfará las demandas únicas de su hogar.

Determinar cuánto aire fresco debe ser capaz de proporcionar un sistema de ventilación depende de muchos factores y puede causar dolores de cabeza incluso a los expertos. El Código Residencial Internacional (IRC, por sus siglas en inglés) requiere que los edificios con tasas de fuga de aire de menos de 5 ACH50 tengan ventilación mecánica en toda la casa, pero los estándares sobre cuánta ventilación se necesita exactamente están evolucionando.

El punto de referencia para la ventilación mecánica es ASHRAE Standard 62.2. En las versiones anteriores a 2013, requería un suministro de aire de 0,01 cfm (pies cúbicos por minuto) de aire de ventilación por pie cuadrado más 7,5 cfm por ocupante; en el lado del escape, requería 25 cfm de ventilación continua en las cocinas (100 cfm suministrados intermitentemente) y 20 cfm en el baño para ventiladores que funcionaran continuamente (50 cfm para operación intermitente). En las versiones de 62.2 publicadas después de 2013, los requisitos de suministro de aire se triplicaron a 0,03 cfm de aire de ventilación por pie cuadrado (más 7,5 cfm por ocupante), mientras que los mínimos de aire de escape siguieron un nuevo cronograma en la cocina, dependiendo de si una campana extractora se utilizó. Los requisitos de la Casa Pasiva son aún más exigentes.

Los científicos de la construcción están divididos sobre si los cambios fueron una buena idea. Algunos expertos argumentan que incluso los requisitos anteriores eran demasiado altos porque tendían a generar una alta humedad interior en climas húmedos, lo cual es una gran preocupación.

"Depende mucho de lo que esté pasando en ese edificio y de lo que estén haciendo los ocupantes", dijo Cramer Silkworth deIngeniería Baukraft . "Es difícil precisar una fórmula específica para mantener una buena calidad del aire. Más aire fresco es mejor, especialmente ahora con todas las preocupaciones de Covid, pero hay que agregar el gasto de energía y especialmente el control de la humedad a esos sistemas. Entonces, hasta que tengamos libredeshumidificacióny la calefacción, la refrigeración y la filtración en todos estos sistemas es una especie de batalla entre esos dos factores: se necesita lo suficiente, pero no demasiado, y es realmente difícil decir cuáles son esos niveles".

Las tasas de ventilación requeridas por el código en la jurisdicción en la que está construyendo son simplemente los requisitos mínimos para la ventilación, pero un HRV o ERV debe considerarse como parte de un sistema HVAC completo, incluida la deshumidificación.

Al decidir entre un ERV o un HRV para la ventilación de toda la casa, un ERV es la mejor opción en la mayoría de los casos y climas de América del Norte. Sin embargo, en la decisión influyen varios factores, entre ellos el resto de sistemas mecánicos de la vivienda. La consideración principal debe ser las necesidades de control de humedad del hogar, especialmente cuando desea controlar cierto grado de humedad relativa. Tanto en invierno como en verano, los ERV generalmente hacen un mejor trabajo al mantener cómodos los niveles de humedad interior debido a la recuperación de calor latente que se produce.

Dicho esto, cuantas más personas haya en tu hogar, más humedad generarán. Un ERV es mejor para controlar la humedad cuando el objetivo no es simplemente eliminar el exceso de humedad. A menudo, se necesita un deshumidificador central o independiente durante los meses húmedos de verano. Del mismo modo, en un hogar hermético, la humedad suele ser una preocupación más apremiante que la pérdida de calor, y un ERV es la opción correcta cuando desea abordar ambos.

Tanto los HRV como los ERV explotan la segunda ley de la termodinámica, en la que la transferencia de calor se produce espontáneamente desde cuerpos de mayor a menor temperatura, pero nunca espontáneamente en la dirección inversa. Un HRV o ERV es una caja de metal que contiene ventiladores (ya sea de una sola velocidad, de varias velocidades o de velocidad variable) y cuatro puertos. En el interior hay un núcleo de intercambiador de calor que parece pilas de material corrugado que permite la transferencia de calor y permite que el aire entrante y saliente se crucen sin mezclarse (para que el aire viciado o lleno de partículas no regrese a la casa) . Un diseño menos común cambia el núcleo del intercambiador de calor por una bomba de calor, pero la función (transferir energía térmica entre corrientes de aire separadas) es la misma.

Durante la temporada de calefacción, un HRV transfiere parte del calor de la corriente de aire de escape al aire entrante. Esto tiene lugar en el intercambiador de calor del HRV. Por lo tanto, su horno o bomba de calor no tiene que trabajar tanto para calentar el aire a la temperatura interior. No es una transferencia de energía de uno a uno, pero es más eficiente (a pesar de que está usando electricidad para alimentar el HRV) que solo traer aire frío. La transferencia de calor se invierte durante la temporada de enfriamiento. Esta transferencia de energía es lo que los ingenieros llaman "recuperación de calor sensible".

Los ERV se vuelven más complicados. En un ERV, hay un intercambio de calor sensible pero también un intercambio de humedad. Los ingenieros se refieren a este intercambio de humedad como "recuperación de calor latente". En lugar de un intercambiador de calor de aluminio o polipropileno impermeable al vapor, un ERV generalmente tiene un núcleo hecho de un polímero permeable al vapor. El núcleo de polímero permite el paso de algo de humedad entre el escape y el aire de reposición, aunque aún es permeable al aire, por lo que las corrientes de aire no se mezclan.

Para cumplir con los requisitos de ventilación de ASHRAE mencionados anteriormente, una casa de tres habitaciones y 2000 pies cuadrados. la casa normalmente necesitaría un sistema clasificado de 90 a 100 cfm, según Brian Ault, ingeniero de diseño senior de Positive Energy, una firma de consultoría de sistemas mecánicos. La recuperación de calor sensible en un HRV promedia alrededor del 70 % (pero puede llegar al 95 %). En un ERV, se produce cierta cantidad de recuperación de calor sensible (pero algo menos que en un HRV, aunque el número exacto variará según el fabricante y el modelo) y, además, la recuperación de "calor latente", que es una medida de la humedad. transferencia: generalmente está entre 40% y 60%, por lo que aproximadamente la mitad de la diferencia de humedad en las dos corrientes de aire se transferirá a través del núcleo.

Los sistemas HRV y ERV deben probarse y ajustarse después de haber sido instalados para asegurarse de que funcionan según lo diseñado, y los filtros deben cambiarse periódicamente. Los núcleos de ERV eventualmente se obstruyen con aceite, células de la piel, cabello y polvo y deben reemplazarse cada cuatro a 12 años. Un núcleo HRV menos complicado debería durar un par de décadas sin ningún mantenimiento importante. Cuando se llena de polvo, un propietario puede simplemente limpiarlo con aire comprimido. Enrico Bonilauri de EMU Systems, una firma consultora de Passive House, también menciona que las únicas partes móviles en un HRV o ERV son los ventiladores, por lo que no hay mucho que desgastar. Los núcleos pueden durar décadas, siempre que los filtros se cambien a tiempo.

Un HRV puede ser una buena opción para hogares en climas mixtos o con inviernos fríos, pero siempre hay otros factores a considerar. Además de dónde vives, también se trata de cómo vives. Un HRV será más efectivo para eliminar el exceso de humedad interior de manera eficiente en climas fríos de invierno, porque a medida que un HRV extrae el aire viciado de la casa, también se elimina la humedad dentro de ese aire.

El exceso de humedad interior, especialmente en los meses de invierno, puede ser el resultado de la cantidad de personas y tipos de actividades que se realizan dentro del hogar. Las familias grandes y activas pueden producir mucha humedad como resultado del ejercicio, la cocina y la ducha. O el exceso de humedad podría relacionarse con el hecho de que las casas modernas tienden a ser más herméticas y, por lo tanto, retienen la humedad. Las casas más antiguas suelen tener más fugas y tienden a secarse más rápido, lo que significa que un ERV es probablemente una mejor opción para controlar los niveles de humedad interior.

La decisión de elegir un HRV o ERV depende en gran medida del lugar donde vive. Históricamente, los HRV eran más comunes en casas en climas más fríos porque la principal preocupación era la cantidad de energía térmica que se podía ahorrar y la humedad se consideraba un problema secundario. Las unidades más eficientes del mercado capturan más del 90% del calor en la corriente de aire saliente y lo transfieren al aire entrante; en ambientes muy fríos, eso es una gran ventaja. Los ERV generalmente se especificaron en lugares con veranos cálidos y húmedos porque un ERV trae menos humedad del exterior que un HRV.

"Es una cantidad apreciable de energía latente cuando hay una diferencia legítima entre los niveles de humedad en el interior y los niveles de humedad en el exterior", dijo Ault. "En el norte, está seco como un hueso afuera durante cuatro o cinco meses del año en el invierno. En el verano, a veces es más o menos lo mismo que dentro de la casa. Más al sur, eso se invierte".

En las partes húmedas del país, el sureste de los EE. UU., el funcionamiento de un ERV durante el verano no reduce la humedad interior. Un ERV en realidad aumentará la humedad relativa interior porque el aire exterior no arroja toda su humedad en su camino hacia el interior. Pero el problema sería peor si se instalara un HRV porque no hay transferencia de humedad en un HRV. Aunque los niveles de humedad aumentarán cuando el ERV esté en funcionamiento, el aire interior viciado se expulsará y se introducirá aire fresco del exterior. En un sistema HVAC bien diseñado, un deshumidificador o un acondicionador de aire pueden lidiar con el exceso de humedad.

Claramente, no hay nada simple en este debate. Una casa pequeña con muy poca fuga de aire y muchos habitantes puede tener una humedad interior alta que puede ser un problema en el invierno. Un HRV puede hacerlo más cómodo. Pero una casa grande con goteras en un clima frío ya puede estar muy seca durante el invierno, por lo que un ERV ayudará a evitar que se seque demasiado al retener la poca humedad que hay en el aire.

Además, los ERV han sido más caros que los HRV en el pasado, pero la diferencia de precio entre los dos se está reduciendo, y los diseñadores están reconociendo la importancia de capturar la humedad en el invierno, dando un impulso a los ERV incluso en áreas donde alguna vez dominaron los HRV. La instalación de un HRV también es complicada por el hecho de que debe orientarse de una manera específica para que los drenajes de condensados ​​funcionen correctamente. Alternativamente, se puede instalar un ERV en cualquier orientación. Y, en un clima frío, es más probable que los HRV se congelen, lo que requiere un ciclo de descongelación.

Cuando el uso de energía es una preocupación principal al elegir entre un HRV y un ERV, se deben evaluar los otros sistemas HVAC mecánicos de una casa. "Se utiliza un HRV para ahorrar energía", comparte Nick Agopian, vicepresidente de ventas y marketing de RenewAire. "Pero un ERV también se usa para reducir los costos de capital de los equipos [de aire acondicionado o deshumidificación]. Si la humedad permanece igual y todavía tiene que deshumidificar, no puede reducir [su equipo de calefacción y refrigeración]. Todo lo que necesita Lo que estamos haciendo es ahorrar una parte de esa energía, pero su equipo de capital aún debe ser del mismo tamaño y tiene que trabajar duro para deshumidificar ese aire".

La transferencia de calor en un ERV generalmente no es tan buena como lo es con un HRV, dice. Y a medida que aumenta el rendimiento de energía latente de un ERV al hacer que el núcleo de polímero sea más grueso, el rendimiento térmico disminuye. Sin embargo, cada vez más, la marea parece estar cambiando hacia los ERV en la mayoría de los casos.

"Decidir entre un ERV y un HRV debería recaer en ERV la mayor parte del tiempo", dice Allison Bailes III, consultora de energía con sede en Georgia. "En un clima cálido y húmedo, un ERV trae menos humedad exterior que un HRV. (Un ERV no es un deshumidificador. Aun así se suma a la carga latente en la casa). En un clima cálido y seco, un HRV hará que su aire ya seco se seque aún más. En un clima frío, traer aire exterior sin intercambio de humedad puede resultar en una humedad extremadamente baja en invierno. Solo en climas templados como la costa oeste de América del Norte, los HRV tienen sentido... a veces".

Bailes compartió que la ocupación es otro factor a considerar. "Cuanto mayor sea la densidad de personas en un espacio, más necesitará reducir la humedad interior y secar el aire con un HRV", dijo. "Un apartamento o condominio pequeño y hermético con dos o tres personas, por ejemplo, puede ser demasiado húmedo en el interior con un ERV.

"Otra razón por la que las personas eligen los HRV es que son más eficientes en la transferencia de calor que los ERV. Sin embargo, ¿de qué sirve tener una ventilación de alta eficiencia si termina creciendo moho? La forma principal de elegir entre un ERV y un HRV es comprender las necesidades de control de humedad del espacio que se está ventilando".

Hay dos opciones principales para canalizar un ERV o HRV. Puede utilizar los conductos existentes para integrarlos en el sistema de aire forzado. Pero si no tiene conductos existentes o su objetivo principal es la eficiencia, puede instalar conductos dedicados específicamente para la unidad HRV o ERV.

Si bien ambos sistemas funcionan para expulsar el aire viciado y suministrar aire fresco, un sistema de conductos dedicado se considera la mejor opción para una ventilación equilibrada general con un uso mínimo de energía. La conexión a un sistema existente requiere un cableado de enclavamiento entre el HRV o ERV y el calefactor para mantener el ventilador del calefactor funcionando y distribuir el aire por toda la casa. El resultado sacrifica la eficiencia por la ventilación de toda la casa. Una alternativa al cableado de enclavamiento es una compuerta motorizada que se cierra cuando el ventilador del calefactor se apaga, sin pasar por el calefactor y dirigiendo el aire fresco desde el HRV o el ERV hacia la casa a través de la ventilación de aire de retorno. Este es un enfoque de mayor eficiencia energética, pero el aire fresco no se distribuye por toda la casa mientras se pasa por alto el calefactor, lo que hace que la opción de conducto independiente sea ideal.

sistema dedicado

sistema de aire forzado

Los sistemas de distribución de aire para HRV y ERV pueden variar. En un extremo de la escala están los sistemas que incluyen conductos de suministro y escape dedicados a las habitaciones clave de la casa, separados de cualquier otro conducto HVAC. Eso asegura una fuente constante y bien distribuida de aire exterior limpio, pero a un costo de material e instalación relativamente alto. Otros sistemas son menos complejos e incluso pueden usar conductos HVAC existentes para distribuir el aire exterior. Los HRV o ERV sin conductos son otra opción, especialmente útiles si no tiene ningún conducto existente. Se venden en pares que se comunican y alternan entre traer aire exterior o extraer aire interior, y la instalación suele ser un solo orificio para cada unidad a través de una pared exterior. No requieren conductos interiores, aunque necesitará instalar cableado eléctrico para alimentar las unidades. También necesitará varias unidades para toda la casa, ya que normalmente tienen el tamaño adecuado para proporcionar ventilación a áreas más pequeñas.

Costos para instalar un sistema de ductos en un área típica de 2000 pies cuadrados. casa van desde alrededor de $ 3000 para un sistema básico que usa conductos existentes hasta casi $ 10,000 para un sistema de gama alta con conductos dedicados más complejos. Los HRV oscilan entre $ 600 y $ 1800 por unidad, mientras que las unidades ERV oscilan entre $ 800 y $ 2000 o más.

La forma más sencilla de distribuir aire a través de una casa es con un sistema de un solo punto, con un conducto de suministro y un conducto de escape. Por ejemplo, puede extraer el aire viciado del interior de un pasillo y suministrar aire fresco al dormitorio principal. Cuando no hay un controlador de aire central disponible, este tipo de sistema es económico, pero no garantiza que el aire ventilado se distribuya uniformemente por toda la casa. Todavía se requeriría ventilación puntual en baños y cocinas.

En un sistema multipunto, el aire fresco se distribuye a los dormitorios y las salas de estar principales, mientras que el aire viciado se extrae de los pasillos y la cocina (para evitar ensuciar el filtro y el intercambiador de calor con grasa, no se recomienda agotar el área de cocción con un HRV o ERV) y baños. Estos sistemas completamente canalizados representan las mejores prácticas según Building Science Corp. Son los más eficientes pero también los más caros. Estos sistemas también son efectivos donde no hay un controlador de aire central disponible.

Un controlador de aire puede ser parte del sistema de distribución. El aire fresco se enruta a través del HRV o ERV y hacia el lado de suministro del controlador de aire. Los retornos al controlador de aire pasan por un filtro y otros conductos extraen el aire viciado del interior y lo dirigen al HRV o ERV. Estos sistemas logran una distribución en toda la casa y tienen un costo moderado. Una variación es extraer el aire de escape para el HRV o el ERV directamente desde el conducto de retorno del controlador de aire mientras se suministra todo el aire fresco a través de los conductos del controlador de aire.

En última instancia, es una cuestión de presupuesto para los sistemas que respaldan la calidad general del aire interior. Cuando se especifica una nueva casa o se remodela, muchos propietarios presupuestan electrodomésticos de lujo y la cocina a juego, pero la ventilación adecuada a menudo pasa a un segundo plano. La conciencia sobre la calidad del aire interior está aumentando como resultado de la pandemia en curso, y la inversión en sistemas para impactar positivamente la calidad del aire dentro del hogar está creciendo, aunque lentamente. Agopian llama a la ventilación "medicina preventiva" y hace que parezca una decisión fácil y una inversión para algo que puede tener un gran impacto en la comodidad y la salud en general.

El Home Ventilating Institute, un grupo comercial de la industria, mantiene una extensa lista de fabricantes que ofrecen ERV o HRV (o ambos) a compradores en los EE. UU. Estos incluyen marcas de ventilación conocidas como Broan, Fantech, Panasonic y RenewAire, junto con empresas que puede ser un poco menos familiar para los propietarios de viviendas estadounidenses, como Zehnder, una empresa suiza que fabrica los sistemas ComfoAir de gama alta.

Scott Gibson es escritor colaborador de Fine Homebuilding y GreenBuildingAdvisor.com. Dibujos de Christopher Mills.

Una versión de este artículo apareció originalmente enAsesor de construcción ecológica

De Fine Homebuilding #310

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Esta es una gran lectura! Estoy remodelando (lentamente) mi casa en el PNW y la ventilación/filtración está en mi lista de "más adelante", pero si hay más días de humo de incendios forestales este verano, podría retrasar la línea de tiempo.

Mi Cape Cod de 1300 pies cuadrados en este momento ronda el 60% de humedad interior con el aire forzado funcionando, puede subir rápidamente al 80% sin el calor durante las temporadas medias. Los veranos son más secos aquí con una humedad exterior en el rango del 60%. Parece que un HRV es una mejor opción para los inviernos aquí, pero ¿serán muy secos los veranos en interiores?

El espacio de acceso y el ático necesitan aislamiento/sellado, así que tal vez eso reduzca la humedad de mi interior y luego un ERV sería mejor.