Ilmanvaihdon perusteet

Ilmanvaihdon tehtävät ja toiminta

Ilmanvaihdon tehtävänä on tuoda puhdasta ilmaa hengitykseen ja poistaa rakennuksessa syntyvät epäpuhtaudet. Ihmisen hapentarpeen tyydyttämiseksi tarvittava ilmanvaihdon määrä on murto-osa tarvittavasta kokonaisilmanvaihtomäärästä. Hapentarpeen ja keuhkoissa syntyvän hiilidioksidin poistamiseksi ihmisen keuhkojen kautta kulkee yli 15000 litraa ilmaa vuorokaudessa. Mitä puhtaampaa tämä ilma on, sitä paremmin elimistö voi.

Rakennuksessa syntyy useita epäpuhtauksia, joiden lähteitä ei voida kokonaan poistaa. Tällöin tarvitaan riittävää yleisilmanvaihtoa. Sen avulla esimerkiksi hiilidioksidin ja vesihöyryn pitoisuudet ilmassa saadaan pidettyä ihmiselle ja rakennukselle terveellisellä tasolla.

Ilmanvaihdon toiminta perustuu paine-eroihin. Ilma virtaa suuremmasta paineesta pienempään. Paine-ero voidaan saada aikaan joko puhaltimilla (koneellinen ilmanvaihto) tai lämpötilaeron ja tuulen yhteisvaikutuksella (painovoimainen ilmanvaihto). Mikäli tuloilma puhalletaan koneellisesti tilaan, on kyseessä tulo- ja poistoilmanvaihto, muussa tapauksessa vain poistoilmanvaihto. Jos tuloilmaa kostutetaan tai jäähdytetään, puhutaan ilmastoinnista. Poistoilmanvaihdon toteutuksessa on tärkeää järjestää hallittu korvausilman sisäänotto, esim. ulkoilmaventtiilien avulla. Koneellisen tulo- ja poistoilmanvaihdon etuna on mahdollisuus tuloilman suodatukseen ja lämmöntalteenottoon poistoilmasta. Huonosti hoidettuun tuloilmakanavistoon kertyvä lika voi kuitenkin ajan kuluessa alkaa haista ja pilata sisäilmaa. Painovoimaisen poistoilmanvaihdon suosio erityisesti asuinrakennuksissa perustuu alhaisiin investointikustannuksiin. Painovoimainen ilmanvaihto ei itse aiheuta melua, mutta meluisalla paikalla ikkunatuuletus voi olla ongelmallista.

Ilmanvaihto oikeaan aikaan ja paikkaan

Rakennuksessa syntyy epäpuhtauksia jatkuvasti, joten ilmanvaihdonkin on oltava aina päällä. Muussa tapauksessa epäpuhtauspitoisuudet nousevat korkeiksi ja epäpuhtaudet varastoituvat esim. pintamateriaaleihin. Kun ilmanvaihto laitetaan päälle alkavat varastoituneet epäpuhtaudet siirtyä takaisin ilmaan. Tällöin pitoisuudet voivat nousta haitalliselle tasolle. Energiataloudellisin hyvän sisäilman takaava vaihtoehto onkin pitää ilmanvaihto jatkuvasti päällä. Aina päällä pidettävän ilmanvaihdon suuruus tulee mitoittaa epäpuhtauskuormien mukaan. Toimistorakennuksessa se tarkoittaa mitoitusta rakennusperäisten epäpuhtauksien mukaan. Jos ilmanvaihto kytketään toimistoissa energiansäästösyistä yön ajanksi pois päältä, on laitos aamulla käynnistettävä 2-3 tuntia ennen ensimmäisten työntekijöiden saapumista.Työaikana ilmanvaihtoa on tarvittaessa tehostettava ihmisperäisten epäpuhtauksien poistamiseksi. Asuinrakennuksissa ilmanvaihto on suunniteltava niin, että se voidaan pitää läpi yön käynnissä. Tämä asettaa erityisvaatimuksia mm. meluominaisuuksille.

Epäpuhtaudet kannattaa poistaa syntysijoiltaan ennen kuin ne ehtivät levitä ympäröiviin tiloihin. Kaikki kiinteät epäpuhtauslähteet pitäisikin varustaa kohdepoistolla. Asunnoissa näitä ovat mm. liesi ja märkätilat, siellä erityisesti pyykinkuivaus. Toimistoissa on eduksi, jos lämpöä tuottavat laitteet (esim. kopiokoneet) koteloidaan tai varustetaan huuvalla, jolloin niiden lämpö ja epäpuhtaudet johdetaan lämmöntalteenoton kautta ulos.

Tuloilma tulee johtaa puhtaimpiin tiloihin, asunnoissa makuuhuoneisiin, joista se virtaa siirtoilmana keittiöön ja märkätiloihin. Näin taataan paras ilman laatu oleskelutiloissa. Ikkunatuuletus on hyvä keino tehostaa ilmanvaihtoa hetkellisesti. Mikäli makuuhuoneisiin ei ole mahdollista tuoda tuloilmaa, on hyvä pitää väliovi auki mahdollisimman usein. Toimistojen tuloilmajärjestelyissä on varottava oikosulkuvirtausta tuloelimestä suoraan poistoventtiiliin.

Rakenteiden ilmavuodot

Rakennuksen vaipan tiiviys on keskeinen rakenteiden kosteudensiirtoon ja ilmanvaihdon toimintaan vaikuttava tekijä. Kosteusfysiikan kannalta on tärkeää, että ilma kulkee rakenteessa ulkoa sisälle koska Suomen kylmässä ilmastossa seinän sisään pääsevä sisäilman kosteus tiivistyy herkästi. Parhaiten tämä voidaan estää tiiviillä höyrysululla. Ilmanvaihto pystytään helpoimmin hallitsemaan tiiviissä rakennuksessa, jossa lähes kaikki ilma kulkee ilmanvaihtojärjestelmän kautta. Viime vuosina on usein syytetty liian tiiviitä rakenteita, ”pullotaloja”, sisäilman ongelmista. Itse tiiviys ei kuitenkaan ole ongelmien syy, vaan sisäilman epäpuhtauslähteet ja puutteellinen ilmanvaihto niiden torjunnassa.

Hallitsemattomat ilmavuodot rakenteissa aiheutuvat rakennusvaiheessa jääneistä raoista, asennuksissa vioittuneista höyrysuluista sekä käytössä kuluneista rakennusosista ja tiivisteistä.

Selvimmin rakojen vaikutus tuntuu vetona kun kylmä ulkoilma virtaa sisään. Liian suuri poistoilmanvaihto lisää raoista tulevaa ilmavirtaa. Useampikerroksisissa rakennuksissa ilmavuodot johtavat epäpuhtauksia (tupakansavu, pakokaasut, hajut) eri tilojen välillä silloin, kun ilmanvaihdon painesuhteet ovat väärät. Kerrostaloissa on yleistä, että ilma virtaa sisään alakerran asuntoihin, niistä porraskäytävän kautta yläkerroksiin, joista se poistuu ylipaineisen seinän kautta. Hataran rakennuksen ilmanvaihtoa ei ole mahdollista hallita koneellisesti, säästä riippuvilla vuotoilmavirroilla on suuri merkitys. Hallitsemattoman vuotoilmanvaihdon lämmitykseen kuluvaa energiaa ei ole mahdollista saada talteen edes ilmanvaihdon lämmöntalteenottolaitteilla.

Ilmanvaihtokanaviston tasapainotus

Ilmanvaihdon oikean toiminnan edellytyksenä on se, että kanavisto on suunnitelmien mukaan säädetty. Vain tällöin ilmavirrat kulkevat suunnitelman mukaisesti ja eri tilojen väliset painesuhteet pysyvät hallinnassa. Ilma kulkee aina helpointa reittiä, jolloin huonosti säädetyn rakennuksen joissakin osissa ilmanvaihto aiheuttaa tarpeetonta melua ja vetoa samalla kun ilma seisoo toisaalla.

Asunnoissa yleisen poistoilmanvaihdon korvausilmareitit on suunniteltava ja toteutettava huolellisesti. Suositeltavinta on käyttää tyyppihyväksyttyä ulkoilmaventtiiliä oleskelutiloissa. Hallitsemattomasta korvausilman sisäänotosta voi seurata veto-ongelmia, hajujen leviämistä asuntojen välillä ja radonkaasun kulkeutumista asuintiloihin.

Rakentamisen kiireessä tasapainotus jää usein tekemättä, urakoitsijan mittauspöytäkirjoista huolimatta. Uudessa rakennuksessa kannattaakin tarkasti selvittää ilmanvaihdon toiminta, esim. tarkistamalla savun avulla ilman virtaussuunnat ventiileissä ja ovi- ym. raoissa. Lisäksi on hyvä tarkastaa venttiilien ilmavirrat pistokoeluonteisesti.

Ilmanvaihdon tarve muuttuu järjestettäessä tiloja uudelleen. Tällöin on tärkeää huolehtia vastaavista muutoksista ilmavirtoihin ja tarkistaa, etteivät muutokset huononna ilmanvaihtoa rakennuksen muissa osissa.

Rakennuksen käyttäjiä on opastettava ilmanvaihdon toiminnassa. Ilmanvaihdon aiheuttamiin ongelmiin on haettava parempia ratkaisuja kuin venttiilien tukkiminen tai jatkuva ikkunatuuletus. Tasapainotus on avain näiden ongelmien ratkaisemiseen.

Ilmavirrat muuttuvat kanaviston likaantuessa. Tuloilmakanaviston puhtaudesta tulee huolehtia valvomalla suodattimien kuntoa säännöllisesti. Poistoventtiilit tulee puhdistaa normaalien suursiivousten yhteydessä. Poistokanavisto puhdistetaan vähintään palomääräysten edellyttämällä tavalla. Kanaviston puhdistuksen jälkeen on tasapainotus suoritettava uudelleen.

Vain kanaviston tasapainotuksella voidaan saavuttaa tasainen ilmavirta rakennuksen eri osissa. Samalla ilmanvaihto voidaan säätää suunnitellulle tasolle ja vältetään tarpeetonta energiantuhlausta.

Ilmanvaihtolaitoksen puhtaus

Ilmanvaihdon tehtävänä on tuoda raitista ilmaa sisään ja poistaa epäpuhtaudet. Ilmanvaihto mitoitetaan siten, että tuloilman ajatellaan olevan ulkoilman veroista. Näin ei valitettavasti yleensä ole, vaan likainen ilmastointilaitos voi jopa pilata tuloilmaa. Osittain tämän vuoksi käyttäjät eivät koe ilmanvaihtoilmaa puhtaaksi vaan mieluummin avaavat ikkunan saadaksen ”raitista” ilmaa.

Ilmanvaihtolaitoksen likaisuus havaitaan tuloilman tunkkaisesta hajusta. Yleensä hajun lähteenä ovat komponentteihin ja kanavistoon kertynyt pöly sekä ulkoilmasta tulleet hyönteiset ym. pieneliöt. Eniten likaa kertyy suodattimelle, lian kerääminenhän on sen tehtävä. Suodattimelle pinttynyt lika alkaa kuitenkin tuottaa hajua jo muutamassa kuukaudessa. Yleisesti vaihtotarpeen indikaattorina pidetty paine-ero suodattimen yli ei vuotojen vuoksi ole luotettava hygieenisen vaihtotarpeen mittari. Suodattimen hygieeninen vaihtotarve selviää parhaiten likaisuutta tarkastelemalla. Kaupunkialueilla hygieeninen vaihtoväli on 3-6 kuukautta. Käyttämällä esisuodatinta voidaan suodatinkustannuksia pienentää, sillä vaihtamalla esisuodatin 3-6 kuukauden välein säilyy varsinainen suodatin (ja muut komponentit) pidempään puhtaana ja hajuttomana.

Mikrobit kasvavat ilmanvaihtolaitoksessa, mikäli kosteutta on riittävästi. Yleensä näin ei ole, mutta esim. eristämättömiin kanaviin kosteus voi tiivistyä. Kostuttimet ovat erityisen likaantumisalttiita ja ne onkin pidettävä puhtaana, muuten mikrobit vaarantavat terveyden.

Ilmanvaihtolaitoksen likaantuminen haittaa myös sen normaalia toimintaa. Ilma kulkee huonosti likaisessa kanavistossa ja rakennuksen painesuhteet muuttuvat. Lämmöntalteenoton hyötysuhde laskee laitteen likaantuessa. Ilmanvaihtolaitoksen säännöllinen puhdistaminen on siis välttämätöntä sekä hygienia- että toimintasyistä.

Ilmanvaihdon mittaukset

Toimintatarkastus

Ilmanvaihtoselvitykset aloitetaan toimintatarkastuksella, jossa tarkastetaan laitteiden toiminta silmämääräisesti. Tarkastettavia asioita ovat mm. puhaltimien kiilahihnat ja pyörimissuunnat, ilmavirtojen suunnat tulo- ja poistoventtiileissä, raitisilmapeltien asento, suodattimien likaisuus, jne.

Ilmanvaihtomittaukset

Ilmanvaihdon suuruutta ei pystytä arvioimaan muuten kuin mittausten avulla. Jos rakennuksessa on koneellinen ilmanvaihto, niin poistoilmaventtiileistä tehtävillä mittauksilla voidaan ilmanvaihdon suuruutta arvioida riittävän tarkasti. Mittalaitteena käytetään joko kuumalanka-anemometria tai painesondia. Laitoksen kokonaisilmavirta voidaaan mitata esim. pitot-putkella ilmanvaihtokanavistosta. Palautusilmaosuutta voidaan arvioida esim. lämpötilojen avulla, tarkka mittaaminen edellyttää lyhyiden suojaetäisyyksien vuoksi yleensä merkkiainemenetelmän käyttöä. Painovoimaisen ilmanvaihdon luotettava mittaaminen onnistuu yleensä vain merkkiainemenetelmän avulla, koska vuotoilmavirtoja ei muuten pystytä ottamaan huomioon.

Jos isännöitsijällä on hallittavanaan useita kiinteistöjä on kannattavaa hankkia ilmavirtojen mittausvälineet. Vaihtoehtoina ovat joko painemittari tai kuumalanka-anemometri. Yksittäistapauksissa kannattaa kääntyä paikallisten insinööritoimistojen tai viranomaisten puoleen. Mikäli paikkakunnalta ei löydy riittäviä mittausvalmiuksia, voi apua pyytää asiantuntijoilta.