–¿Cuáles son los beneficios del aire acondicionado para los estudiantes?

Los niños y adolescentes, así como los estudiantes de último curso y los profesores, pasan una media de 7 horas diarias en la escuela durante más de 180 días al año, según una encuesta realizada por el Centro Nacional de Educación y Economía. Las escuelas y universidades son como un segundo hogar para muchos estudiantes, especialmente en Corea del Sur, donde 220 días de clase son la norma. Naturalmente, su bienestar y comodidad en estas instalaciones debe considerarse con la misma minuciosidad que la de los empleados en el lugar de trabajo.

Instituciones especializadas como la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) y la Agencia de Protección Ambiental (EPA) ofrecen sendas directrices (a las que nos referiremos a continuación) para crear unas condiciones óptimas de calidad del aire interior (IAQ) en estos espacios. Sin embargo, en el caso de EE.UU., los distintos distritos o estados tienen sus propias instrucciones para las escuelas, que pueden diferir de las recomendaciones de los expertos, lo que da lugar a normas que no siempre cumplen lo recomendado. Esto varía en todo el mundo. Una encuesta de la Organización Mundial de la Salud (OMS) pidió a los países miembros de Europa que rellenaran un cuestionario sobre las políticas relativas al entorno escolar; sólo el 45% de los países que respondieron contaban con prácticas estándar de IAQ para las escuelas. En EE.UU., según la EPA, alrededor del 50% de las escuelas no cuentan con un plan de gestión de la calidad del aire.

Todavía queda mucho terreno por recorrer en cuanto a la normativa sobre calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) en los colegios y universidades. Por este motivo, en este artículo pretendemos arrojar algo de luz sobre cómo el entorno puede influir en el aprendizaje y el rendimiento de los estudiantes, y cómo pueden beneficiarse de una calidad de aire óptima, con un caso práctico de Johnson Controls-Hitachi Air Conditioning.

Calidad del aire interior en los colegios

A la hora de medir o controlar la calidad del aire interior, hay algunos indicadores clave que hay que tener en cuenta. El más común de estos indicadores es la presencia de contaminantes del aire y compuestos orgánicos volátiles (COV). Algunos de estos contaminantes son sustancias químicas liberadas por los productos de limpieza, los pesticidas y las pinturas, como el formaldehído y el benceno. Otros pueden estar presentes de forma natural en el aire, pero son tóxicos en concentraciones más elevadas, como el dióxido de carbono (CO2). Las altas concentraciones de CO2 son especialmente frecuentes en las salas de alta ocupación, que suele ser el caso de las aulas. Otros contaminantes son las esporas de moho, que prosperan en entornos húmedos, como los baños y los vestuarios.

Cuanto mayor sea la presencia de contaminantes, peor será la calidad del aire interior. La EPA señala que el 20% de las escuelas de EE.UU. declararon una calidad del aire interior insatisfactoria en 1999. Los efectos de estos compuestos en la salud de los niños se magnifican debido al desarrollo de su sistema inmunitario. Algunos de esos contaminantes son también desencadenantes de problemas respiratorios de los alumnos, como el asma y las alergias, lo que aumenta la tasa de absentismo escolar. Los síntomas más comunes causados por una IAQ deficiente son los dolores de cabeza, la tos y los estornudos, y la fatiga. Descubre más sobre la IAQ y sus implicaciones en la educación de los niños en nuestro artículo.

Ventilación en las instalaciones educativas

Para mejorar la calidad del aire interior, es fundamental introducir aire fresco en el interior. Esto puede hacerse mediante la ventilación natural o la ventilación mecánica. La ventilación puede medirse a través de la tasa de intercambio de aire (TEA). Cuantos más intercambios de aire se realicen por hora, menor será la concentración de contaminantes del aire interior. El exceso de humedad en los edificios también se expulsa a través de la ventilación. La encuesta de la OMS mencionada anteriormente también descubrió que la mayoría de las escuelas tenían aulas congestionadas debido a la mala ventilación, especialmente durante el invierno, como resultado de la falta de calefacción adecuada. Además, un estudio que evaluaba la calidad del aire y la ventilación en las escuelas de Michigan descubrió que la ventilación era inadecuada en muchas de las escuelas, ya que sólo el 27% de las aulas alcanzaban la norma ASHRAE de 3 intercambios de aire por hora.

La estrategia de ventilación de un colegio debe tener en cuenta también los factores exteriores, como el clima, la temperatura, el número de polen y la contaminación. De este modo, los entornos escolares pueden beneficiarse de una combinación de ventilación natural y mecánica, recurriendo a la ventilación mecánica cuando la calidad del aire exterior es mala.

Ciertas zonas, como las cafeterías escolares, las salas de arte o los baños, necesitan idealmente sistemas especializados de ventilación por extracción. Una ventilación de escape eficaz elimina los contaminantes de la sala aspirándolos y expulsándolos al exterior a través de rejillas de ventilación. En las escuelas, la humedad, los humos de la cocina, los materiales de pintura y los detergentes pueden acumularse, por lo que los extractores son necesarios.

Sin embargo, los edificios escolares suelen presentar problemas particulares que dificultan la optimización del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Muchas veces, las instalaciones educativas públicas se construyen con materiales de construcción más asequibles para reducir los gastos, o son edificios más antiguos. En estos casos, las opciones para una instalación eficaz del sistema HVAC son reducidas, ya que los sistemas de conductos pueden no ser practicables en todos los tipos de edificios, o el espacio para instalar los equipos puede ser limitado.

¿Qué temperatura es la mejor para el aula?

Determinar la temperatura ideal para un aula no es sencillo, y naturalmente difiere según el país y el clima. Los efectos sobre la salud de una mala IAQ son bastante notables, pero lo que es igualmente preocupante y menos conocido es que el clima también influye en el rendimiento académico de los estudiantes. El absentismo escolar es un problema frecuente, que a su vez afecta al progreso de los alumnos y a sus resultados académicos. Las enfermedades respiratorias crónicas (como el asma) están directamente relacionadas con la falta de asistencia debido a una mala IAQ, pero una infraestructura y un entorno inadecuados también pueden ser una causa común.

• Confort térmico. El concepto de confort térmico se refiere a que la sensación térmica sea la adecuada, ni demasiado fría ni demasiado cálida. Según la ASHRAE, las aulas deben tener una temperatura mínima de 22ºC (72ºF) en invierno y de 24ºC (75ºF) en verano, con una humedad relativa del 40%-60%.

• Cuando se enfrentan a temperaturas extremas, como olas de calor y frío, las escuelas que no están equipadas con sistemas de climatización adecuados tienen que detener las actividades y cerrar las aulas. Los días de verano, cada vez más calurosos, hacen que sea incómodo y sofocante para los alumnos asistir a las clases en espacios sin aire acondicionado, o asistir en días gélidos en invierno sin calefacción, lo que hace que asistan menos alumnos.

• Temperatura y comportamiento. A medida que los datos muestran un aumento de los delitos en los días calurosos de verano, los estudios han empezado a notar un patrón que relaciona el calor con la irritabilidad y el mal humor. Los alumnos de las aulas calurosas pueden ser más propensos a mostrar un comportamiento irritable o a influir negativamente en la percepción que tienen los profesores del comportamiento de los alumnos. Las temperaturas extremas también se relacionan con la falta de motivación, dificultando la concentración en las tareas, ya que el cuerpo se esfuerza por adaptarse a la temperatura.

• Efectos en los resultados académicos. La falta de confort térmico afecta directamente al aprendizaje, como indican las conclusiones de un estudio de la Universidad de Harvard. Los países más calurosos tienden a obtener una puntuación más baja en las pruebas de excelencia académica, y a través de una prueba estandarizada en institutos sin aire acondicionado las conclusiones del estudio van más allá. Los resultados muestran que por cada aumento de 0,56ºC (1ºF) en la temperatura, disminuye la puntuación del estudiante, lo que equivale al 1% de un año de aprendizaje. Según otro estudio realizado en escuelas finlandesas, los alumnos que se sentían más cómodos obtuvieron un 4% más de puntuación que sus compañeros.

Del mismo modo, la IAQ y la ventilación también han mostrado cierta relación con los resultados académicos. En un estudio realizado en 100 escuelas primarias de EE.UU., con índices de ventilación más altos, los alumnos obtuvieron mejores resultados y tuvieron una memoria de imágenes y un reconocimiento de palabras más precisos.

Recomendaciones para el ahorro de energía

Con recursos limitados y presupuestos ajustados, las instalaciones educativas pueden beneficiarse en gran medida de una estrategia de HVAC que apunte a la eficiencia energética y reduzca el desperdicio de energía. He aquí algunas recomendaciones para que los sistemas de climatización de los centros educativos sean más eficientes desde el punto de vista energético y más ecológicos:

• Ventilación natural cuando sea posible. Fomentar la ventilación natural a través de ventanas y puertas ayuda a reducir la humedad, los COV, los alérgenos y otros contaminantes de las instalaciones sin ningún tipo de consumo energético. Sin embargo, en ocasiones, puede no ser seguro ventilar de forma natural, como es el caso de las temporadas de alergia o los días de alta contaminación, cuando la calidad del aire exterior es peor que la IAQ. O durante los días de clima extremo, cuando hace demasiado calor o demasiado frío para abrir las ventanas. Para estos casos, un sistema de ventilación híbrido es el más eficaz, ya que permite recurrir a la ventilación mecánica sólo cuando es necesario.

• Ventiladores. La instalación de ventiladores a prueba de niños en las aulas puede aumentar la sensación de refrigeración y confort sin reducir la temperatura. Un buen ejemplo de ventiladores eficaces y seguros para las aulas son los de techo, que pueden conseguir una temperatura más uniforme alrededor del aula al disipar el aire caliente a medida que sube.

• Aislamiento. Mantener el confort térmico y evitar las fugas de humedad puede reducir los problemas de pérdida de temperatura y humedad. La impermeabilización del edificio con materiales aislantes y la comprobación del sellado alrededor de las ventanas y puertas pueden reducir el consumo de energía utilizado para la refrigeración en verano y la calefacción en invierno, ya que hay muy pocas pérdidas térmicas.

• Seleccionar sistemas de aire acondicionado eficientes desde el punto de vista energético. Tener en cuenta la infraestructura para encontrar la solución óptima en cada caso puede suponer un ahorro de energía. Algunos sistemas ofrecen una mejor tecnología para aumentar la eficiencia y reducir el consumo, como los sistemas de recuperación de calor que reutilizan el calor de los gases de escape para proporcionar calefacción.

¿Qué tipo de aire acondicionado instalar en los colegios?

Aunque cada escuela tiene sus necesidades particulares, la gama de flujo de refrigerante variable (VRF) de Hitachi ofrece soluciones ideales para las instalaciones educativas. Los sistemas de flujo de refrigerante variable ajustan automáticamente la cantidad de refrigerante que fluye hacia cada unidad interior, lo que permite un mejor control de la temperatura. Estos sistemas ofrecen refrigeración y calefacción a múltiples espacios, con varias unidades interiores conectadas a una sola unidad exterior. Versátiles y eficientes, los sistemas VRF permiten la instalación de diferentes tipos de unidades interiores, como las montadas en la pared, las de cassette, las canalizadas... Los controles de fácil manejo y la personalización mejoran la experiencia y la eficiencia de un espacio a otro.

La recuperación de calor de la gama VRF de Hitachi permite calentar y enfriar simultáneamente diferentes espacios, y es aún más eficiente desde el punto de vista energético, ya que transfiere el calor de escape de la refrigeración de una habitación para proporcionar calefacción a otra. Descubre cómo funciona la transferencia de calor VRF de Hitachi y sus ventajas en diferentes espacios en nuestro artículo.

Los beneficios del aire acondicionado en la educación

Como ha visto, hay pruebas claras de por qué las escuelas, los colegios, las universidades y otras instalaciones educativas deberían aprovechar el aire acondicionado para mejorar la comodidad y el rendimiento de los estudiantes y poner en marcha una estrategia de climatización. 

Un ejemplo de ello es también uno de nuestros casos de estudio, el de la escuela pública North Kellyville en Australia. El colegio cumplió los requisitos para formar parte de la iniciativa del programa Cooler Classrooms (Aulas más frescas) que lleva a cabo el Departamento de Educación de Nueva Gales del Sur para mejorar los entornos de aprendizaje de los colegios en los que las temperaturas máximas medias en enero alcanzaban los 30 °C o más. Se diseñó un sistema VRF de Hitachi compuesto por 24 unidades VRF Set Free Σ (Sigma) para adaptarlo a las instalaciones de la escuela, con el fin de proporcionar confort, así como la alta eficiencia energética y capacidad de control de Hitachi. A pesar de los obstáculos, como la necesidad de retirar el techo suspendido existente, los alumnos de North Kellyville K-6 pueden disfrutar cómodamente del aprendizaje durante el verano australiano. 

Obtén más información sobre la gama VRF de Hitachi y las ventajas de un sistema totalmente flexible aquí.