Las unidades de tratamiento de aire como motor cognitivo

Desde un punto de vista experimental, y al amparo de Programas green building de certificación internacional, ha sido posible evaluar el impacto en las personas de las condiciones ambientales de un edificio. Los resultados obtenidos son sorprendentes.

Un equipo multidisciplinar de la Universidad de Syracuse, la Universidad Médica de SUNY Upstate y la Escuela de Salud Pública T.H.Chan de la Universidad de Harvard, apoyados por los expertos de United Technologies (UTC), ha desarrollado un significativo estudio sobre los factores ambientales de un edificio que inciden en la salud, el bienestar y la productividad de las personas. Los resultados muestran claramente la importancia del factor ‘ventilación’, elevando el protagonismo de los equipos responsables de su gestión: las Unidades de Tratamiento de Aire (UTAs).

La primera fase se llevó a cabo en laboratorio e implicaba analizar la respuesta de un grupo de 24 personas, sometidas durante dos semanas a diferentes pruebas en tres entornos ambientales diferentes, considerando siete perfiles climáticos atendidos por cuatro tipos diferentes de sistemas HVAC en un edificio terciario tipo:

• Un entorno de trabajo en un edificio de oficinas en diseño “convencional”, caracterizado por un nivel de CO2 de 950ppm, un ratio de VOC de 500-700µg/m3 y una tasa de ventilación de 20cfm por persona (9,5dm3/s por persona, lo que equivaldría a poco más del IDA 3, sin llegar a IDA 2).
• La misma oficina, pero con un diseño green building: nivel de CO2 inferior a 950ppm, un ratio de VOC por debajo de 250µg/m3 y una de ventilación mayor de 20cfm/persona (se optó por de 27,6cfm/p, similar a un IDA 2).
• Y un tercer entorno green building de ventilación optimizada” (Enhanced Green Building) caracterizado por un nivel de CO2 inferior a 600ppm, un ratio de VOC por debajo de 50µg/m3 y una tasa de ventilación de 40cfm/persona (19dm3/s por persona, lo que equivaldría a un IDA 1).

La segunda fase, de una semana de duración, supuso el seguimiento ambiental del entorno de trabajo de 109 personas, ubicadas en un total de 10 edificios de oficinas green building, situados en cinco ciudades de Estados Unidos:

• Washington y Boston en la costa Este.
• Los Ángeles, Denver y San Jose en la costa Oeste.

De estas instalaciones:

• Todas ellas presentaban el diseño green building definido en la primera fase del estudio, contando en paralelo con más del 80% de sus ocupantes dentro de la zona de confort térmico ASHRAE.
• Seis edificios (6) se encontraban certificados bajo el Programa USGBC LEED (Leadership in Energy and Environmental Design). Ello garantizaba que las condiciones de diseño establecidas en proyecto “papel” habían sido transferidas de una forma fiable a la operativa real de las instalaciones.

Adicionalmente a los ratios de nivel de CO2, VOC y tasa de ventilación, las instalaciones certificadas presentaban unos mayores ratios de luminosidad (374 lux vs 163 lux) y una menor humedad relativa (38% vs 46%) comparadas con los edificios no certificados.

• Cuatro de las oficinas carecían de certificación, pero se ajustaban el estándar ASHRAE 62.1-2010 (Requisitos de Ventilación para Personas).

Los resultados: ¿está la inteligencia en el aire?

El ser humano está caracterizado por un conjunto de funciones cognitivas que le permiten llevar a cabo sus tareas. Estas funciones estructuran su facultad para procesar y valorar la información a partir de la percepción, el conocimiento adquirido y otras características subjetivas de evaluación.

La fase I del estudio tenía como meta la evaluación de la eficacia de la “capacidad de gestión” o “capacidad de toma de decisiones” de las personas cuando estaban ubicadas en diferentes entornos ambientales de trabajo. Esta eficacia se mide mediante un pecentil general o mediante percentiles detallados en múltiples áreas significativas o “dominios”.

Como consecuencia, el estudio también evaluaba la variación (incremento o disminución) de dichos percentiles cuando se comparaban los resultados obtenidos en los diversos entornos detallados anteriormente.

¿Pueden gestionarse las condiciones ambientales del entorno para que afecten de forma positiva a estas funciones? La respuesta es afirmativa. No solo eso; adicionalmente, el estudio establece que un ratio de ventilación con un adecuado diseño y control operativo, con las consecuencias asociadas de bajos niveles de CO2 y de VOC, que suponen una mejora cuantitativa y cualitativa en el grado de satisfacción de los habitantes de los entornos analizados, en sus patrones de calidad de sueño, en su a productividad y en la propia salud.

Hasta ahora, era conocido que los edificios bajo diseño green building minimizaban su impacto medioambiental, conservaban los recursos naturales y mejoraban la calidad del ambiente interior. A partir del estudio, es posible establecer que el diseño green building es un elemento clave para aquellos entornos en los que las habilidades cognitivas son críticas para la seguridad, el aprendizaje o la productividad.

Impacto medio en las funciones cognitivas

Como media, un diseño green building en la edificación destinada a oficinas mejoraba en un 61% el ratio de evaluación cognitiva de la eficacia de la “capacidad de toma de decisiones” cuando se le compara con el correspondiente a las instalaciones de diseño convencional. En los diseños green building con “ventilación optimizada”, este incremento alcanzaba el 101%.

• La “capacidad de toma de decisiones” está caracterizada por nueve “dominios”, que describen las siguientes habilidades asociadas y varían su evaluación con el entorno ambiental en el que se consideren.
• Nivel de actividad básica.
• Habilidad para toma decisiones en todo momento.
• Nivel de actividad enfocada a situaciones concretas.
• Capacidad para prestar atención a las situaciones que se presenten.
• Orientación hacia las tareas.
• Capacidad de tomar decisiones concretas y específicas orientadas a la consecución de las tareas que se presenten.
• Nivel de actividad práctica y relevante.
• Capacidad de tomar decisiones enfocadas a los objetivos generales.
• Búsqueda de información.
• Capacidad para recopilar y recoger la información que se necesite/ requiera a partir de las diferentes fuentes disponibles.
• Uso de la información.
• Habilidad para utilizar tanto la información suministrada por terceros como la información recopilada para la consecución del conjunto de objetivos.
• Amplitud del análisis asociado a cada decisión.
• Capacidad para tomar decisiones entre una amplia variedad de opciones, oportunidades y escenarios para alcanzar los objetivos.
• Generación de estrategias.
• Habilidad para establecer soluciones bien estructuradas mediante el empleo optimizado de la información y la planificación.
• Respuesta ante situaciones de crisis.
• Habilidad para gestionar (planificar, estar preparado y generar estrategias) ante situaciones de crisis.

Las funciones asociadas a la “respuesta ante situaciones de crisis”, “uso de información” o “toma de decisiones” presentan incluso un incremento por encima de la media.

Costes asociados

Doblar la tasa de ventilación de 9m3/s a 19m3/s supone un coste anual de, aproximadamente, 18$/persona/año, si se diseña conjuntamente con mecanismos de aprovechamiento energético y mejora de la eficiencia. Entre los primeros, señalar la ventilación bajo demanda y la recuperación de calor. Entre los segundos, un correcto mantenimiento, la integración de sistemas de freecooling, el ajuste de las consignas, la programación horaria y la supervisión y análisis de las variables operativas.

En contrapartida, el impacto económico del aumento de productividad generado multiplica por 150 el coste energético adicional, alcanzando el valor de 6.500$ por persona y año.

Salud y bienestar

En un edificio green building con Certificación LEED, se reportaron un 30% menos de casos médicos asociados a los síntomas que caracterizan al “síndrome del edificio enfermo” (molestias nasales y oculares, dolores de garganta, alteraciones cutáneas, dolores de cabeza, fatiga…) cuando se le compara con edificios similares sin certificar. En paralelo, la calidad del sueño aumentaba en un 6,4%.

Impacto medioambiental del incremento de la ventilación

Duplicar el nivel de ventilación y elevar el consumo de energía asociado no solo presentan un impacto económico en el coste de operación del sistema, sino también un impacto medio ambiental debido al aumento de emisiones.

Este impacto depende en gran medida del punto de referencia inicial (valor absoluto de las emisiones del diseño “convencional” de oficinas en cada una de las ubicaciones de la fase I), sino también del mix energético del suministro eléctrico existente en dichas ubicaciones.

Acudiendo a una analogía más visual, el incremento medio de emisiones del estudio suponía 0,03 coches adicionales en la carretera, por edificio y por año (considerando vehículos de pasajeros de cuatro ruedas, con unas emisiones totales de gases de efecto invernadero acordes a lo establecido en la Environmental Protection Agency Green Power Equivalency Calculator de los EEUU).