Efecto chimenea y diferencias de presión: la física del edificio que mueve su aire

Los edificios tienen un lazo de flujo de aire impulsado por la temperatura llamado efecto chimenea, y define a dónde van los contaminantes. En invierno, el interior del edificio está más caliente que el exterior, el aire caliente del interior es menos denso, sube por el edificio, y exfiltra a través de cada fuga disponible en la parte alta (compuertas del ático, focos empotrados, marcos de ventanas del piso superior). Para reemplazar lo que sale, aire frío del exterior infiltra por la parte baja (juntas de viga del sótano, grietas de la losa, fugas del piso bajo). El «plano neutro» se sitúa en algún lugar a media altura del edificio donde la presión interior y exterior son iguales. En verano con el AC funcionando, el lazo se invierte: el edificio está más frío que el exterior, menos flotante, y la dirección del flujo se invierte. El trabajo de física de envolventes del LBNL documenta presiones de efecto chimenea en el rango de 5-50 Pa a través de casas típicas, y el NIST lo trata como el impulsor dominante de infiltración en climas fríos.

Lo que esto significa para los contaminantes. En invierno, cualquier cosa en el sótano (radón, desgasificación de solventes almacenados, productos de combustión del calentador de agua, derrame del escape de la secadora) es jalada hacia arriba por el edificio y sale por arriba. Las recámaras del piso superior respiran aire que ha pasado por el sótano en el camino; el sótano en cierto sentido está suministrando aire de ventilación al resto de la casa, solo ruteado a través de cada penetración con fugas en el camino. Este es el mecanismo físico detrás de que el radón sea un problema de toda la casa y no solo del sótano en suelos propensos a radón, y es por lo que la IAQ del sótano merece atención incluso cuando los ocupantes nunca bajan.

Las diferencias de presión por equipo mecánico se superponen a la chimenea impulsada por temperatura. Una campana de cocina jalando 300-600 CFM sin un suministro dedicado de aire de reposición pone a toda la casa en presión negativa relativa al exterior; el aire tiene que venir de alguna parte, así que viene a través de cada fuga en la envolvente y (más peligrosamente) por los tiros de los aparatos de combustión con tiro atmosférico. Esto se llama contratiro, y un calentador de agua o calefactor cuyo tiro corre en reversa entrega productos de combustión, incluyendo CO, al edificio. El modo clásico de falla es: casa ajustada, campana grande, calentador de agua con tiro atmosférico en el sótano, los ocupantes cocinan, la campana opera, el calentador de agua hace contratiro, el CO se acumula, la alarma de CO requerida por código se dispara horas después. La solución es equipo de combustión sellada, o un suministro de aire de reposición bien dimensionado, o una campana más pequeña. Un extractor de baño crea el mismo desbalance de presión en miniatura; una secadora de ropa es un extractor de 100-200 CFM que opera cada vez que la secadora opera.

Recámara en la noche y cómo medir. Las recámaras del piso superior con puertas cerradas en la noche se sientan en la cima de la chimenea sin ruta de ventilación de reposición, que es por lo que el CO₂ sube a 1,500-2,500 ppm para la mañana incluso en una casa que está por debajo de 600 ppm durante el día; el aire que sale por las fugas superiores está siendo reemplazado desde abajo, pero solo a la tasa que el corte bajo la puerta deja pasar. Abrir la puerta una rendija, añadir una rejilla de transferencia, o operar un sistema balanceado alimentado a la recámara (un ERV) todos rompen el síntoma. Para medir la chimenea y el desbalance de presión cuantitativamente, una prueba de puerta sopladora pone al edificio bajo una presión controlada de 50 Pa y mide el flujo de aire resultante (el número ACH50); este es el diagnóstico estándar que corren los certificadores de energía y los contratistas de desempeño de edificios, típicamente $300-600 USD. Vea sellado y hermeticidad para el lado de la envolvente, viento e infiltración para la superposición impulsada por el clima, ventilación puntual para la conversación de aire de reposición, y recámara durante la noche para el patrón de CO₂ al dormir.

Esta es una guía general, no un sustituto de la evaluación profesional de su hogar específico. Las intervenciones mayores (rediseño de HVAC, sellado de una envolvente con fugas, remediación de moho, trabajo eléctrico para ventiladores o ventilación) deben hacerse con un profesional certificado. Para problemas crónicos que no responden a los pasos aquí, vea cuándo llamar a un profesional.