Ali Aaltonen, koulutuspäällikkö
Viime aikoina rakennusten alipaineesta on tuntunut tulevan niin paha asia, että ylipaineen haitat ja yleensäkin fysiikan lait ovat tuntuneet unohtuneen. Joidenkin haikaileman painovoimaisenkin ilmanvaihdon toiminta perustuu nimenomaan alipaineeseen.
Alkutalven ensimmäiset kireät pakkasjaksot saivat joissakin asunnoissa ikkunat huurtumaan. Yhteistä näille kohteille tuntuu olevan se, että tulo- ja poistoilmavirrat on suunniteltu lähes samoiksi. Onko vika silloin ilmanvaihdossa, ikkunoissa, suunnittelussa, säädössä vai peräti rakentamisen ohjeissa?
Talotekniikkainfon sisäilmasto- ja ilmanvaihto-oppaassa ohjeistetaan, että tilat, joissa on merkittäviä sisäisiä kosteuskuormia (esim. asuinhuoneistot, pesutuvat ja kuivaushuoneet), suunnitellaan ulkoilmaan nähden lievästi alipaineisiksi (2-5 Pa), jotta kostea sisäilma ei pääse tunkeutumaan rakenteisiin.
Suunnittelun tavoitteena tuntuu usein olevan, että pyritään joko tasapainoon tai tuohon alipaineen alarajalle. Mikäli tulo- ja poistoilmavirrat suunnitellaan hyvin lähelle toisiaan, on riski, että haluttua alipainetta ei kaikissa olosuhteissa kyetä kuitenkaan pitämään yllä. Painesuhteiden muutos voi johtua ilmanvaihtojärjestelmän lisäksi monista tekijöistä kuten sääolosuhteista.
Miten yli- tai alipaine ilmenee?
Asunnossa oleva suuri alipaine voi ilmetä raskaina ovien ja ikkunoiden avaamisina tai vuotoilmana ulkoa tai porraskäytävästä. Pientä alipainetta tuskin huomaa mistään. Asunnossa oleva ylipaine taas ilmenee usein ikkunoiden huurtumisena ikkunalasien välistä. Ikkunalasien välin huurtuminen voi johtua monesta muustakin asiasta, kuten esimerkiksi vuotavasta sisäpuitteesta, liian tiiviistä ulkopuitteesta, tuulesta tai vaikka tuiskulumen tukkimista tuuletusaukoista.
Ikkunoiden huurtuminen ulkopinnaltaan taas johtuu hyvän ikkunan pienestä lämpöhäviöstä, jolloin esim. kylmän yön jälkeen ulkoilman kosteus tiivistyy ikkunan ulkopintaan. Ulkopintojen huurtumiseen asunnon painesuhteet eivät vaikuta.
Ilmavirtojen mittaus ja säätö
Ilmanvirtojen säätäminen ei ole koskaan absoluuttisen tarkkaa, vaan siinä on aina virhemahdollisuus. Ympäristöministeriön asetuksessa uuden rakennuksen sisäilmastosta ja ilmanvaihdosta (20.12.2017) sallitaan järjestelmä- ja huoneistokohtaisesti ilmavirtojen mittausvirhettä ±10 prosenttia. Jos ilmavirrat on suunniteltu hyvin lähelle toisiaan, mittausvirheen vuoksi painesuhde ei välttämättä ole suunnitellun mukainen.
Eri käyttötilanteiden ilmavirtojen mitoitus
Ilmanvaihtoa määräävän asetuksen mukaan asunnon ilmavirtoja pitää voida tehostaa vähintään 30 prosenttia suuremmaksi kuin suunnitellun käyttöajan ilmavirrat ja niitä saa pienentää enintään 60 prosenttia. Ilmavirrat pitää luonnollisesti pyrkiä säätämään mahdollisimman pienellä puhallinteholla alhaisen äänitason ja energiankulutuksen saavuttamiseksi. Mikäli asunnon käyttöajan ilmavirta on jo lähtökohtaisesti pieni, ilmavirtojen pienennys poissa-tilaan voi johtaa niin pieneen puhallintehoon, että pienikin ulkoisten olosuhteiden muuttuminen voi keikauttaa painesuhteet.
Suodattimet
Ilmavirtojen mittaus tulee tehdä aina ilmanvaihtokoneen alkuperäisillä puhtailla suodattimilla. Suodattimien likaantuminen pienentää ilmavirtoja. Ulkoilmasuodattimen likaantumisen nopeuteen vaikuttaa ulkoilman epäpuhtauksien määrä. Poistoilmasuodattimen likaantumiseen taas vaikuttaa mm. asukasmäärä, lemmikit ja muu asunnon aktiivisuus. Uusissa rakennuksissa on hyvästäkin loppusiivouksesta huolimatta aina rakennuspölyä, jonka poistuminen voi kestää parikin vuotta. Mikäli asuntoon tuodaan uusia tekstiilejä ja huonekaluja, niidenkin päästöt voivat olla alkuvaiheessa suuria. Mikäli poistoilmasuodatin likaantuu tuloilmasuodatinta nopeammin, ilmanvaihto voi muuttua ylipaineiseksi. Uudessa rakennuksessa voikin olla tarpeen huoltaa konetta useammin, vaikka vain imuroimalla suodattimet vaihtojen välillä. Käyttämällä muita, kuin laitevalmistajan laitteeseen määrittämiä suodattimia, ilmavirrat ja niiden suhde voivat muuttua myös puhtailla suodattimilla.
LTO-kennon kondensointi ja jäätyminen
Mitä paremmalla hyötysuhteella lämmöntalteenotto toimii, sitä alhaisempi on ulospuhallettavan ilman lämpötila ja sitä enemmän poistoilmasta kondensoituu lämmöntalteenottokennossa vettä. Kovemmilla pakkasilla vesi jäätyy kennoon ja se pitää tarvittaessa sulattaa. Eurofinsin sertifikaatin saamisen edellytyksenä on, että ilmanvaihtokoneen sulatusautomatiikka ei muuta tulo- ja poistoilmavirtojen suhdetta haitallisesti. Kennon kondensointi ja jäätyminen voivat kuitenkin tilapäisesti pienentää poistoilmavirtaa ennen kuin sulatusautomatiikka aktivoituu. Ilmavirtojen mittausta ei tulisikaan tehdä olosuhteissa, joissa lämmöntalteenoton kondensointi on todennäköistä.
Venttiilien likaantuminen
Poistoventtiileihin tarttuu huonepölyä ja ne ovat usein säädetty pienemmällä aukeamalla kuin tuloilmaventtiilit, joten likaantuminen vaikuttaa poistoilmavirtaan enemmän kuin tuloilmavirtaan.
Viilennyspatterin kondensointi
Kun kanavassa olevaa patteria käytetään viilennykseen, se kondensoi kesäaikana ja kondensointi kasvattaa patterin painehäviötä. Ilmavirrat tulee säätää sellaisessa tilanteessa että patteri on kuiva. Mikäli ilmavirrat säädetään kesällä viilennyksen ollessa käytössä, talvella tuloilmavirta on suurempi.
Lämpötilaerot
Sisä- ja ulkolämpötilojen erot vaikuttavat rakennuksen painesuhteisiin, koska lämmin ilma pyrkii vääjäämättä nousemaan ylöspäin. 20 asteen lämpötilaerolla ilman paine kasvaa ylöspäin mentäessä n. 1 Pa/metri, 40 asteen erolla n. 2 Pa/metri jne. Esimerkiksi viisikerroksisessa rakennuksessa alimman ja ylimmän kerroksen paine-ero on 0°C ulkolämpötilalla n. 15 Pa ja -20°C ulkolämpötilalla n. 30 Pa. Kun porraskäytävän alaovi avataan, ilma pyrkii ylimpien kerrosten asuntoihin mahdollisista porrashuoneen ovien vuotopaikoista. Muuan ikkunakauppias ihmettelikin aikanaan sarkastisesti, että on se kumma, kun kaikki heidän huonot ikkunat asennetaan aina yläkertaan.
Tuuli
Tuulen aiheuttama paine rakennukseen riippuu tuulen nopeudesta ja suunnasta sekä rakennuksen geometriasta. Kohtisuorassa tuulessa ilmavirta aiheuttaa tuulenpuoleiselle ulkoseinälle ylipaineen ja kolmelle muulle seinälle alipaineen. Esim. 5 m/s tuulella tuulen puoleisella seinällä voi olla 10 Pa ylipaine ja 10 m/s tuulella 40 Pa ylipaine. Vastaavat alipaineet suojan puoleisella seinällä ovat n. -7 Pa ja -30 Pa. Tuulensuuntaisilla seinillä alipaine on suurempi. (Lähde: Siikanen 2014).
Tuulen vaikutus asunnon painesuhteisiin riippuu mm. rakennuksen ulkovaipan tiiviydestä, ulkoilmalaitteiden sijoituksesta ja tietysti kulloisestakin tuulen suunnasta ja nopeudesta. Tuulen alapuolella olevat ikkunat voivat vuotaa ilmaa ulos rakennuksen teoreettisesta alipaineesta huolimatta. Tuuli vaikuttaa myös ratkaisevasti rakennuksen vaipan yli tehtävän paine-eromittauksen tulokseen.
Poistoilmavirran voi asunnoissa mitoittaa tuloa suuremmaksi
Mitä pienempi tulo- ja poistoilmavirtojen ero on, sitä suurempi mahdollisuus on siihen, että muuttuvien olosuhteiden vuoksi painesuhteet eivät pysy haluttuina kaikissa olosuhteissa. Ilmanvaihtosuunnittelijoiden kannattaakin muistaa, että asuntojen poistoilmavirran mitoittamista tuloa suuremmaksi ei ole kielletty. Kohtuus toki siinäkin.
Lähde: Siikanen Unto, Rakennusfysiikka – Perusteet ja sovelluksia, 2014