Painovoimanen ilmanvaihto-opas

Painovoimaisen ilmanvaihtojärjestelmän toiminta perustuu pääasiassa ulko- ja sisätilan lämpötilaeron sekä tuulen aiheuttamaan paine-eroon sekä korkeuden aiheuttamaan savupiippuilmiöön.

PAINOVOIMAISEN ILMANVAIHDON HAASTEITA

Painovoimainen ilmanvaihto poikkeaa perustavalla tavalla koneellisista järjestelmistä. Koska painovoimainen järjestelmä saa käyttövoimansa sisä- ja ulkoilman lämpötilaeroista ja tuulesta, ilmavirta vaihtelee sääolosuhteiden mukaan sekä vuorokauden että vuoden mittaan. Kun järjestelmä ei toimi koko ajan samalla tavalla, laskennallinen vaatimustenmukaisuuden osoittaminen sekä käyttöönoton yhteydessä tehtävä mittaaminen on vaikeampaa kuin koneellisissa järjestelmissä. Muita painovoimaisen ilmanvaihtojärjestelmän erityispiirteitä ovat muun muassa seuraavat:
• Painovoimaisella ilmanvaihdolla varustettu rakennus on suunniteltava kokonaisuutena. Vaihtaminen koneellisesta painovoimaiseen ilmanvaihtoon kesken suunnitteluprosessin ei yleensä onnistu.
• Mitoituksen tavoitteena olevan ilmavirran ylläpitäminen edellyttää painovoimaisessa ilmanvaihdossa venttiilien säätämistä vaihtelevan ulkolämpötilan ja tuulen mukaan.
• Painovoimaiseen ilmanvaihtoon ei voi toteuttaa lämmön talteenottoa tämän oppaan kirjoitushetkellä yleisesti käytössä olevilla teknisillä ratkaisuilla.
• Mahdollisuudet ulkoilman suodattamiseen ja äänenvaimennukseen ovat oleellisesti rajatummat kuin koneellisessa ilmanvaihdossa.

Ilmavirtaukset ja paine-ero

Ajoittainen paine-eron puuttuminen Ilmavirtaa aiheuttavaa paine-eroa ei synny silloin, kun sisä- ja ulkotilan välillä ei ole lämpötilaeroa ja on tuuletonta. Tällaisissa tilanteissa painovoimaisen ilmanvaihdon toimintaa on avustettava tarkoitukseen soveltuvalla järjestelmällä. Perinteisesti ilman vaihtumista on tarpeen mukaan lisätty ikkunatuuletuksella.
Kesäajan ilmanvaihtoa voidaan avustaa esimerkiksi seuraavilla ratkaisuilla:
1) Puhallinavusteinen painovoimainen ilmanvaihto
Poistoilmahormit varustetaan poistoilmapuhaltimella, joka ei aiheuta suurta painehäviötä pysäytettynä ollessaan. Tarkoitukseen soveltuu esimerkiksi harvalapainen aksiaalipuhallin. Puhaltimen voi varustaa ohjausautomaatiolla, joka lisää puhallintehoa asetettujen ohjausarvojen mukaisesti. Ohjaus voi perustua esimerkiksi sisäilman hiilidioksidi- ja/tai kosteusmittaukseen. Järjestelmää tarkastellaan painovoimaisena ilmanvaihtona, mikäli ilmanvaihto perustuu pääosin lämpötilaeron ja tuulen vaikutukseen.
Puhallinavusteisia painovoimaisia ilmanvaihtojärjestelmiä on rakennettu enemmän Ruotsissa kuin Suomessa, jossa käyttökokemuksia on vähän ja verrattain lyhyeltä ajalta.
2) Aurinkoavusteinen painovoimainen ilmanvaihto Poistoilmahormien vesikatolle ulottuvaa yläosaa lämmitetään niiden ympärille rakennetun yksinkertaisen aurinkokeräimen avulla. Aurikonkohormiksi (”solskorsten”) kutsuttu ratkaisu lämmittää poistoilmahormeja erityisesti aurinkoisella säällä ja tukee osaltaan ilmavirtausta aiheuttavan lämpötilaeron muodostumista poistoilmahormiin.
Auringon tehostava vaikutus vaihtelee säätilan mukaan. Tehostusvaikutusta on vaikeaa osoittaa laskennallisesti. Ratkaisua on käytetty Suomessa vain yksittäisissä rakennuksissa.

Poistoilmahormien takaisinvirtaus

Poistoilmahormin tai -kanavan päähän ylhäältä suuntautuva tuuli ja sisälämpötilaa korkeampi ulkolämpötila aiheuttavat takaisinvirtausta poistoilmahormeissa. Takaisinvirtausta voi aiheutua myös liesituulettimen ja tulisijan käytöstä. Haitat on arvioitava hankekohtaisesti. Niitä ovat tyypillisesti seuraavat:
• Takaisinvirtauksen takia ilman virtaus voi suuntautua epäpuhtaammasta tilasta puhtaampaan päin.
• Takaisinvirtaus tuo sisätilaan suodattamatonta ilmaa.
Tuuli aiheuttaa takaisinvirtausta myös viileään vuodenaikaan. Poistoilmahormien ja -kanavien suunnittelussa on huomioitava kondenssin mahdollisuus.
Takaisinvirtausta voidaan vähentää tai se voidaan estää esimerkiksi seuraavilla ratkaisuilla:
• Poistoilmahormin päähän asennettava tuulenohjain vähentää takaisinvirtausta.
• Varmistetaan riittävät korvausilmareitit tiloissa, joissa on tulisija tai liesituuletin.
• Wc- ja peseytymistilat voidaan sijoittaa ulkoseinää vasten ja niille voidaan rakentaa oma ulkoilmaventtiili ja poistoilmahormi. Jos tilan rakenteet ja tilaan johtava väliovi tehdään tällöin tiiviiksi, ilman ovirakoa, ilmavirtausta epäpuhtaasta puhtaampaan tilaan esiintyy vain oven ollessa auki.

Ilmavirtojen mittaaminen, ohjaaminen ja seuraaminen

Painovoimaisessa ilmanvaihdossa paine-erot ovat erittäin pieniä ja niiden mittaaminen on vaikeaa. Asetus ei edellytä jatkuvaa mittaamista.
Painovoimaisen ilmanvaihdon kertaluonteinen mittaus voidaan tehdä esimerkiksi suorana ilmanvaihtuvuuden mittauksena hiilidioksidia merkkiaineena käyttäen. Yksittäisten venttiilien ilmavirtoja voidaan mitata muun muassa mittaussuppilolla varustetulla siipipyöräanemometrilla. Uutena ratkaisuna ilmamäärän jatkuvaan mittaamiseen yksittäisestä kanavasta on tullut ultraäänianturiin perustuva laite, joka ei aiheuta painehäviötä.
Painovoimaisen ilmanvaihdon kertamittauksessa mittausajankohta vaikuttaa ilmanvaihtuvuuteen ja ilmanvirroissa voi olla lyhyessäkin ajassa tapahtuvaa vaihtelua esimerkiksi tuulen vaikutuksesta johtuen.
Lämpöviihtyvyys
Painovoimaisessa ilmanvaihdossa ulkoilma tulee yleensä sisätilaan lämmittämättömänä. Pienen paine-eron johdosta ulkoilma jakautuu huonetilaan eri tavoin kuin koneellisessa poistoilmanvaihdossa.

Ulkoilmaohjaus, veto ja energiahukka

Ulkoilmavirtaus on ohjattava huoneeseen venttiileillä siten, että se ei aiheuta vedon tunnetta. Ilmanvaihtoasetuksen mukaan rakennuksen huonelämpötilan on oltava suunniteltuna käyttöaikana viihtyisä, eivätkä ilman liike, lämpötilasäteily, lämpötilan vaihtelu, lämpötilaerot ja pintalämpötilat saa sitä heikentää (4 §).
Perinteinen kippiventtiili, jonka muoto ohjaa ilmavirtaa yläviistoon, sijoitetaan yleensä seinän yläosaan. Ulkoilmaventtiili voidaan sijoittaa myös lämmityslaitteen taakse, kunhan varmistetaan venttiilin suljettavuus ja helppo säädettävyys ja estetään lattiaveto. Ulkoilmaradiaattorissa ulkoilmaventtiili on sijoitettu patterin taakse ja ulkoilma johdetaan patterin levyjen välistä tilaan.
Ulkoilma voidaan johtaa sisälle myös maan alle asennetussa ulkoilmakanavassa, jossa ilma esilämpenee talvella ja viilenee kesällä. Kanava on varustettava kondenssiveden poistolla. Kanavan tarkastaminen ja puhdistaminen on syytä suunnitella helposti toteutettavaksi. Sisätilassa tuloilmakanava haaroitetaan huonetiloihin ja ilma johdetaan huoneisiin säädettävien tuloilmaventtiilien kautta. Ulkoilmakanava voidaan varustaa kanavalämmittimellä. Ulkoilmakanavan kondenssivedenpoistoineen on oltava ilma- ja radontiivis, jotta maaperän radonpitoista ilmaa ei pääse kanavaan ja sitä kautta sisäilmaan.
Tuloilmaikkunassa ulkoilma johdetaan sisätilaan ikkunoiden puitevälin kautta. Puitevälissä lasiin ja ikkunan umpiosiin absorpoitunut auringonsäteily ja lämpöhäviö sisätilasta voivat esilämmittää sisäänjohdettavaa ilmaa. Tuloilmaikkunaa käytettäessä on estettävä vääränsuuntainen ilmavirtaus ja ikkunan huurtuminen sekä varmistettava riittävän laaja venttiilin säätöalue. Tuloilmaikkunoiden virtausmäärät ovat pieniä. Ikkunatuuletuksella voidaan myös viilentää sisätiloja erityisesti silloin, kun rakennuksessa tai asunnossa on läpituuletusmahdollisuus eli ikkunoita voidaan avata yhtäaikaisesti kahdesta eri julkisivusta. Kuitenkin vedon takia suositellaan lämmöntalteenotolla olevia IV laitteita saneeraamisessa myös korvausventtiilien kohdalla. Tämä on erityisen hyvä painovoimisessa tai liesituulettimella tehdyssä ilmavaihdossa. Jos on vedon tunnetta, ihmiset sulkevat tai kuristavat venttiiliä.

Energiatehokkuus

Ilmanvaihdon lämmöntalteenoton puuttuminen johtaa tyypillisesti keskimääräistä korkeampaan tilojen lämmitysenergiankulutukseen. Rakentamismääräysten E-lukuvaatimus ohjaa käyttämään painovoimaisen ilmanvaihdon kanssa tilojen ja käyttöveden lämmitykseen energiamuotoa, jonka kerroin muodostuu E-lukulaskennassa edulliseksi. Uusiutuvan energian tuottaminen rakennuksen omaan käyttöön (esimerkiksi aurinkosähkö tai aurinkolämpö) voi osaltaan auttaa E-lukuvaatimuksen saavuttamisessa.
Vaikka säädökset eivät sitä edellytä, ympäristönäkökulmasta on syytä tarkastella myös lämmitysmuodon CO2-päästökerrointa, joka poikkeaa rakentamismääräysten tarkoittamasta energiamuodon kertoimesta esimerkiksi kaukolämmön osalta. Energiamuotojen CO2-päästökertoimista raportoi esimerkiksi Motiva. Rakennuksen käytön kasvihuonekaasupäästöt muodostuvat suuriksi, mikäli lämmön talteenotto puuttuu ilmanvaihdosta ja käytetään korkeapäästöistä lämmitysmuotoa.
Käytön aikainen säätö ja seuranta
Painovoimaisessa ilmanvaihdossa riittävä ilmavirta ja hyvä lämpöviihtyvyys edellyttävät käyttäjältä ilmanvaihtoventtiilien säätämistä vaihtelevan ulkolämpötilan ja tuulisuuden mukaan. Venttiilin säätäminen on tehtävä käyttäjälle helpoksi. Käyttöä helpottaa, jos venttiilin asennosta voi nähdä säädön vaikutuksen. Ulkoilmaventtiilinä voidaan käyttää myös lämpötilan mukaan säätyvää venttiiliä, mutta suunnittelussa on varmistettava, että sen säätöalue on riittävä ja oikein asetettu järjestelmän toimintaan nähden.
Ikkunatuuletusta voidaan käyttää tarvittaessa. Ympäristöministeriön asetus asuin-, majoitus- ja työtiloista edellyttää, että asuinhuoneen ikkuna tai sen osa on avattavissa.

Energiatehokkuuden ja vedon takia suositellaan lämmöntalteenotolla olevia IV laitteita saneeraamisessa myös korvausventtiilien kohdalla. Tämä on erityisen hyvä painovoimisessa tai liesituulettimella tehdyssä ilmavaihdossa. Jos on vedon tunnetta, ihmiset sulkevat tai kuristavat venttiiliä.

Painovoimainen rintamamiestalo tai liesituuletin IV

Lämmön talteenotolla olevat korvausventtiilit ovat nykyään samassa hintaluokassa kuin pelkät puhaltavat tai säätävät korvausventtiilin., jotka hukkaavat energiaa ja tuottavat vedontunnetta. Lämmön talteenotolla oleva korvausventtiili sopii erityisen hyvin painovoimaiseen rintamiestaloon tai liesituulettimella varustettuun 60-80 luvun taloon.

Lataa hometalkoiden ohje ilmanvaidosta lataa tästä

Neuvonta 040 517 0112, home-koira@outlook.con,

Ilmanvaihto-opas Presto medium laitteisto 75 % hyötysuhde Home VOC Oy Ilmavaihtokuntoon
Ilmanvaihto-kuntoon Presto medium laitteisto 75 % hyötysuhde Home VOC Oy

ilmavaihtokuntoon paina tästä