2.4 Ilmanvaihto Ilmanvaihtojärjestelmät, yleistä Ilmanvaihdon rooli hyvän sisäilmaston luomisessa. Ilmanvaihdon tarve

Transkriptio

1 2.4 Ilmanvaihto Ilmanvaihtojärjestelmät, yleistä Ilmanvaihdon rooli hyvän sisäilmaston luomisessa Sisäilmasto voidaan jakaa kahteen osaan: sisäilman laatuun ja lämpöoloihin. Sisäilman laadun ratkaisee epäpuhtauspäästöjen määrä suhteessa ilmanvaihdon määrään. Lämpöoloihin vaikuttavat ensisijaisesti sisäiset ja ulkoiset lämpökuormat sekä lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät, mutta ilmanvaihdollakin on merkitystä. Ilmanvaihto vaikuttaa lämpöoloihin usealla eri tavalla. Ilmanvaihtoilman lämmittämiseen kuluu rakennustyypistä ja ilmanvaihtoratkaisusta riippuen % rakennuksen koko lämmitysenergian kulutuksesta. Vaikutukset lämpöoloihin: korvausilma tiloihin suoraan ulkoa > helposti veto-ongelmia, hallitsematon ilmanvaihto > lämpötila- ja veto-ongelmia, vuotoilma = hallitsematon ilmanvaihto, tilojen lämmitys ilmalla, tilojen jäähdytys ilmalla, sisäänpuhallusilman lämpötilan asetusarvo ja säätötapa, sisäänpuhallusilman nopeus oleskeluvyöhykkeellä. Ilmanvaihdolla on tärkeä rooli myös rakenteiden säilyvyyden varmistamisessa. Puutteellinen ilmanvaihto voi aiheuttaa kosteuden tiivistymistä rakenteisiin. Tästä johtuen sisätilojen tulisi olla ylipaineisia ulkoilmaan nähden. Ilmanvaihdon tehtävänä on tuoda puhdasta ilmaa rakennukseen ja poistaa siellä syntyvät epäpuhtaudet. Ihmisen hapentarpeen tyydyttämiseksi tarvittava ilmanvaihdon määrä on murto-osa kokonaisilmanvaihdon määrästä. Rakennuksessa syntyy useita epäpuhtauksia, joiden lähteitä ei voida kokonaan poistaa. Tällöin tarvitaan riittävää käyttöilmanvaihtoa. Sen avulla esim. hiilidioksidin ja vesihöyryn pitoisuudet ilmassa saadaan pidettyä ihmiselle ja rakennukselle terveellisellä tasolla. Käyttöilmanvaihdon lisäksi voidaan tarvita tehostettua ilmanvaihtoa viemään hetkellisesti toimivista lähteistä aiheutuvat epäpuhtaudet pois. Silloin, kun rakennuksessa ei ole ihmisiä, poistetaan rakenteista ja kalusteista aiheutuvat epäpuhtaudet perusilmanvaihdon avulla. Paras sisäilman laatu saavutetaan pienimmällä energiankulutuksella silloin, kun ilmanvaihto mitoitetaan epäpuhtauspäästöjen mukaan. Käytännössä ilmanvaihto mitoitetaan useimmiten määräyksiä noudattaen, kokemusperäisesti tai lämpötilojen hallinnan perusteella. Huonosti hoidettu ja kunnossapidetty ilmanvaihtolaitos voi itse huonontaa sisäilman laatua. Järjestelmään kertynyt lika ja kosteus voivat aiheuttaa vakaviakin ongelmia. Ilmanvaihdon tarve Ilmanvaihtoa käytetään epäpuhtauksien poistoon ja tilojen lämmitykseen ja jäähdytykseen. Kun mitoitetaan ilmanvaihtoa epäpuhtauslähteiden mukaan voidaan ilmanvaihdon tarvetta arvioitaessa käyttää nyrkkisääntöjä. Asunnoissa sopiva ilmanvaihdon taso on 0,5 kertaa asunnon ilmatilavuus tunnissa. Toinen vaihtoehto on mitoittaa ilmanvaihdoksi 10 dm 3 /s, hlö. Tämä sopii myös muihin tiloihin, joissa ihminen on pääasiallinen epäpuhtauslähde. Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 25

2 Uudisrakennuksissa ja peruskorjauskohteissa tulee ilmanvaihto mitoittaa Rakentamismääräyskokoelman määräyksiä noudattaen. Ilmanvaihtoa koskevia määräyksiä on osissa D2 (sisäilmasto ja ilmanvaihto), E1 (rakennusten paloturvallisuus) ja E7 (ilmanvaihtojärjestelmän paloturvallisuusohjeet). Osassa D2 annetaan yleiset määräykset ilmanvaihdon toteuttamisesta ja esitetään ohjeena määräykset täyttävä suunnitteluratkaisu. Ohjeista löytyvät eri tilojen ilmanvaihdon vähimmäisvaatimukset. Viranomaismääräyksissä ja ohjeissa esitetään sisäilmaston vähimmäistasoa edustavat ratkaisut. Pyrittäessä parempaa sisäilman laatuun tulee järjestelmät suunnitella minimivaatimukset ylittäviksi. Tässä on apuna Sisäilmayhdistyksen julkaisema Sisäilmaston, rakennustöiden ja pintamateriaalien luokitus. Sisäilmastolle asetettava tavoitetaso ja huoneen käyttötarkoitus vaikuttavat ilmastoinnin toteutustapaan. Tärkeimmät sisäilmastotavoitteet ovat sisälämpötilat, veto, ilman kosteus, sisäilman puhtaus, ääni ja valaistus. Näitä asioita on tarkasteltava erikseen talvi- ja kesäolosuhteissa. Korkein sallittu sisälämpötila kesällä vaikuttaa oleellisesti ilmastointitavan valintaan ja kustannuksiin. Ilman puhtauden kannalta on varminta asettaa huoneiden perusilmanvaihto riittävän suureksi ja lisäksi varautua ilmanvaihdon suurentamiseen huonekohtaisesti (joustavuus). Ulkoilman epäpuhtauksia ei voida torjua ilmanvaihtoa lisäämällä, koska silloin tuodaan lisää epäpuhtauksia tilaan. Tehokas ilman suodatus on ainoa keino sisäilman puhtaana pitämiseksi, jos ulkoilma on likaista. Ulkoilman hiukkaset ovat yleensä suuria ja ne laskeutuvat ja tarttuvat pinnoille. Ilmiö näkyy tulo- ja korvausilmaventtiilien ympäristön likaantumisena. Näkyvät hiukkaset ovat esteettinen ongelma, terveyden kannalta merkityksellisimpiä ovat silmälle erottumattomat hiukkaset. Vasta hienosuodattimet (EU 7) pystyvät pitämään sisäilmaa puhtaana noesta ja pölyistä. Hallitsematon ilmanvaihto ja rakennuksen tiiviyden merkitys Rakennuksessa vaikuttaa aina sisä- ja ulkoilman lämpötilaerosta ja tuulesta johtuva paine-ero. Lämmin sisäilma on kylmää ulkoilmaa kevyempää ja se pyrkii nousemaan ylöspäin. Rakennuksen yläosaan muodostuu ylipaine ja rakennuksen alaosaan alipaine. Jos yläosassa on ilmalle virtausaukkoja ja alhaalla korvausilmareittejä (ovet, tms), virtaa ilmaa rakennuksen läpi painovoimaisen ilmanvaihdon avulla. Korkeassa rakennuksessa hissi- ja porraskuiluissa hormivaikutus voimistuu ja aiheuttaa usein ongelmia myös koneelliseen ilmanvaihtoon. Tuuli aiheuttaa ylipaineen rakennuksen tuulenpuoleiselle sivulle ja alipaineen vastakkaiselle puolelle. Paine-eron vaikutuksesta ilma virtaa sisään tuulenpuoleisten rakenteiden kautta ja ulos toiselta sivulta. Edellä lämpötilaerojen ja tuulen aiheuttama hallitsematon ilmanvaihto on riippuvainen ulko-olosuhteista ja sitä on vaikea hallita, jos rakennuksessa on paljon vuotoreittejä. Ilmalle on rakennuksessa useita mahdollisia virtausreittejä, joista se valitsee helpoimmat. Hatarassa talossa hallitsematon vuotoilmanvaihto dominoi koneellisen tulo- ja poistoilmanvaihdon toimintaa. Rakennusvaipan tiiviydellä tarkoitetaan sitä, että niiden rakenteiden, joiden kautta ilmanvaihtoilman ei ole tarkoitus kulkea, ilmanpitävyys on hyvä. Rakennusvaipan tiiviys on yksi tärkeimmistä rakenteiden ja LVI-tekniikan yhteistoimintaan vaikuttavista tekijöistä. Se on myös yksi hankalimmin hallittavista tekijöistä. Hallitsemattomien ilmavuotojen suhteellinen merkitys vetovalituksissa ja energiataloudessa on kasvanut rakenteiden eristystason ja lämmöntalteenottolaitteiden tehokkuuden parantuessa. 26 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

3 Rakennuksen tiiviys on tärkeässä asemassa tarkasteltaessa lämmön talteenottoa, ilman puhdistusta ja kostutusta. Vuotojen kautta tulevaa ilmaa ei pystytä suodattamaan eikä niiden kautta poistuvasta ilmasta saada lämpöä talteen. Sisäilman laadun kannalta on olennaista että tuloilma jakaantuu rakennuksessa suunnitellulla tavalla ja että ilma virtaa puhtaista tiloista likaisempiin päin. Tämä saavutetaan vain, jos rakennuksen sisäinen ja ulkoinen tiiviys on riittävän hyvä. Rakennuksen liiasta tiiviydestä on joskus myös esitetty olevan haittaa. Tiiviys sinänsä ei aiheuta ongelmia vaan puutteellisesti suunniteltu, toteutettu ja käytetty ilmanvaihtojärjestelmä. Ongelmatapauksissa on useimmiten kyse siitä, että rakennus on tiivistetty eikä korvausilman saannista ole huolehdittu. Sisäilmastoon ja ilmanvaihtoon liittyvien ongelmien tarkastelussa tulee ottaa huomioon myös hallitsematon ilmanvaihto ja mahdolliset rakennustekniset parannukset Tyypilliset ilmanvaihdon ongelmat Veto Vedon tunne syntyy silloin, kun kehosta tai sen osasta poistuu enemmän lämpöä kuin elintoiminnot tuottavat. Lämpötasapainoon vaikuttavat elimistön aineenvaihdunta ja lämmön siirtyminen ympäristöön. Liian alhainen huonelämpötila on yleisin syy vedontunteeseen. Lämmin keho luovuttaa lämpöä säteilyn kautta kylmille pinnoille. Vaikutus tuntuu vetona, kun kylmä pinta (esim ikkuna) imee kehosta lämpöä. Suuret vaaka- ja pystysuuntaiset lämpötilaerot aiheuttavat saman tunteen. Ilman liike ja kylmät pinnat aiheuttavat paikallista vedon tunnetta esimerkiksi niskassa ja nilkoissa. Liikkuva ilma kuljettaa tehokkaasti lämpöä pois kehon paljailta osilta. Ilman lämpötila vaikuttaa vedon tunteeseen merkittävästi. Samalla tavoin vaikuttaa ilman liikkeen ja/tai lämpötilan vaihtelu. Veto-ongelmien selvittämisen tärkeinä apuneuvoina ovat merkkisavut ja pintalämpömittari. Vedon tunteen syntyminen on yksilöllistä ja parannustoimenpiteetkin tulee harkita tapauskohtaisesti. Ensimmäinen toimenpide on huonelämpötilojen seuranta. Jos lämpötila on normaalilla tasolla (21 22 C) tulee etsiä muita syitä vetoon. Tällöin etsitään paikkoja, joissa ilma liikkuu voimakkaasti tai pintoja, joiden lämpötila on alhainen. Säteilyveto tulisi kompensoida lämmityslaitteilla. Ilmasuihkuja voidaan suunnata ja levittää. Kylmät pinnat voidaan lisäeristää, ikkunat tiivistää. Hormiveto voi aiheuttaa voimakasta ilman liikettä esimerkiksi teollisuushalleissa tai liiketiloissa, joissa ovet ovat paljon auki, tila on korkea ja sen yläosassa on epätiiviyksiä. Liian korkea lämpötila Liian korkea lämpötila lämmityskaudella tuhlaa energiaa ja lisää sisäilmaoireita. Asteen nousu lämpötilassa lisää lämmitysjärjestelmän energiankulutusta 4 5 %. Suomalaisen tutkimuksen mukaan lämpötilan nosto tasolta C tasolle yli 24 C lisää sisäilmaoireiden määrää 50 %. Rakennuksessa esiintyy usein samanaikaisesti liian alhaisia ja liian korkeita sisälämpötiloja. Tilanteen voi korjata lämmitysverkoston vesivirtojen perussäätö tai termostaattisten patteriventtiilien lisääminen, mutta syyt on ensin selvitettävä perusteellisesti. Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 27

4 Keväällä ja kesällä esiintyvä korkea lämpötila johtuu yleensä auringon säteilyn ja/tai suurten sisäisten lämpökuormien vaikutuksesta. Liian korkeat lämpötilat alentavat työtehoa ja viihtyisyyttä. Kaikissa järjestelmissä tulee olla mahdollisuus säätää sisälämpötilaa huoneittain talviolosuhteissa, joka useimmiten toteutetaan termostaattisten patteriventtiilien avulla. Korkeatasoisissa järjestelmissä on myös huonekohtainen jäähdytyksen säätö kesällä, tämä on tarpeellista erityisesti silloin, kun vierekkäisten huoneiden lämpökuormat poikkeavat toisistaan. Ilmanvaihto voidaan toteuttaa niin, että kunkin huoneen ilmavirtaa voidaan muuttaa huoneessa työskentelevien toiveiden mukaisesti. Huonekohtainen ilmavirtojen säätö on perusteltua tiloissa, joissa henkilömäärä tai epäpuhtauskuorma vaihtelee huomattavasti. Liian korkeiden lämpötilojen torjunta tulisi aloittaa jo rakennuksen suunnitteluvaiheessa. Keinoja korkeiden lämpötilojen hallintaan ovat: ikkunoiden aurinkosuojaus, sisäisten lämpökuormien hallinta (energiaa säästävät toimistolaitteet, valaistus), tehostettu ilmanvaihto, paikallinen ilman liikenopeuden lisäys (tuulettimet), yötuuletus ulkoilmalla, koneellinen jäähdytys, kohdepoistot, huuvat, lämmönlähteen kotelointi tai eristys. Talviaikana korkeat lämpötilat johtuvat usein: patteriverkoston säädön toimimattomuudesta, patteriventtiilien toimimattomuudesta, ilmanvaihdon tehottomuudesta (pieni ilmavirta), liian korkeasta sisäänpuhallusilman lämpötilasta, toimimattomista säätölaitteista, suurista sisäisistä kuormista. Hajujen leviäminen Hajut havaitaan yleensä hyvin pieninä pitoisuuksina. Normaalisti toimiva ilmanvaihtokaan ei aina pysty laimentamaan muista tiloista tulevia hajuja. Tällöin on selvitettävä, mitä reittiä pitkin epäpuhtaus tulee tilaan ja estettävä epäpuhtauksien kulkeutuminen. Virtaus tilojen välille syntyy yleensä silloin, kun likainen tila on virheellisesti ylipaineinen puhtaaseen nähden. Vuotokohdat ovat usein rakenteiden liitoskohdissa ja putkiläpivientien kohdissa. Betonija tiilirakenteet voivat halkeilla, jolloin syntyy vuotokohtia. Epäpuhtaudet voivat levitä myös porraskäytävän, hissikuilun tai hormien kautta. Koneellisessa tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmässä syynä epäpuhtauksien leviämiseen on yleensä ilmanvaihtojärjestelmän virheellinen tai muuttunut säätö. Säätö muuttuu mm. siksi, että poistokanavat likaantuvat nopeammin kuin tulokanavat. Myös suodattimien likaantuminen, palopeltien laukeaminen ja venttiilien tukkiminen muuttavat tilojen paineeroja ja järjestelmän toimintaa. 28 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

5 Kosteuden tiivistyminen pinnoille Kosteuden tiivistyminen rakennuksen sisäpinnoille johtuu pienestä ilmanvaihdosta suhteessa kosteuden tuottoon. Sisäpuolelta huurtuvat ikkunat ovat tyypillinen esimerkki tästä ongelmasta. Pitkään jatkuva kosteuden tiivistyminen johtaa kosteusvaurioihin ikkunan alapuitteessa ja/tai seinässä ikkunan alla. Kosteuden tiivistyminen tapahtuu, kun ilma kohtaa pinnan, jonka lämpötila on alle ilman kastepisteen. Kastepisteeseen vaikuttavat ilmassa olevan vesihöyryn määrä, ilman lämpötila sekä pinnan lämpötila. Ilmassa olevan vesihöyryn määrään puolestaan vaikuttaa vesihöyryn tuotto (ihmiset, prosessit, veden keitto, pyykin kuivaus, jne) ja höyryn poistuminen (ilmanvaihto, tiivistyminen). Mikäli sisätila on ylipaineinen ulkoilmaan nähden kulkeutuu ilma rakenteeseen ja vesihöyryn tiivistyminen tapahtuu siinä osassa rakennetta, joka on ilman kastepistelämpötilassa. Kosteuden pääseminen rakenteen sisään estetään huolehtimalla, että rakennus ei ole ylipaineinen (ja lisäksi höyrysululla). Jotta tiivistymistä rakenteiden sisäpinnoille ei tapahtuisi tulee sisäilman ja pintojen lämpötilan olla riittävän korkea tilan kosteuskuormitukseen nähden. Rakenteiden lisäeristys voi estää kosteuden tiivistymistä, mutta samalla on huolehdittava, että höyrysulku rakenteessa on oikeassa kohdassa ja toimii muutettua rakennetta vastaten. Ilmanvaihdon rooli kosteus- ja homeongelmissa: riittämätön ilmanvaihto johtaa helposti kosteuden tiivistymiseen pinnoille, ilmanvaihtojärjestelmään pääsevä vesi ja lumi voivat johtaa ongelmiin, jos vedenpoisto ei toimi, huonosti eristetyn raitisilmakanavan pinnalle tiivistyy kosteutta, jatkuvasti vallitseva ylipaine johtaa kosteuden tiivistymiseen rakenteisiin. Kosteusvauriot johtuvat useimmiten muista kuin ilmanvaihdosta aiheutuvista syistä. Ilmanvaihdon avulla ei voida poistaa homeongelmaa. Tärkeintä on estää kosteuden pääseminen rakenteisiin ja jo kastuneiden rakenteiden korjaaminen. Hyvällä ilmanvaihdolla voidaan torjua kosteusvaurioiden haittoja ja pienentää ihmisten altistumista mikrobeille. Melu Ilmanvaihdon aiheuttama melu on yleisimpiä sisäilmastovalituksia. Ilmanvaihtojärjestelmän tärkein äänilähde on puhallin. Sen äänenvaimennukseen on useita keinoja (puhaltimen koon ja painetason valinta, toimintapiste, äänenvaimennus), joiden käytännön toteutus ratkaisee onnistumisen. Toinen äänilähde on kanavistossa virtaava ilma, jonka äänenkehitys määräytyy sen nopeuden ja kanaviston virtausteknisten ominaisuuksien mukaan. Ilman nopeuksien tulisi olla alle 3 4 m/s esim. toimisto- ja työtiloja palevlevissa kanavistojen osissa. Kanavistossa ei saisi olla ylimääräisiä kuristuksia eikä virtausteknisesti huonoja ratkaisuja. Ilmanvaihtojärjestelmän perussäätö vaikuttaa ratkaisevasti äänitasoon. Tasapainossa olevan järjestelmän painetaso saadaan mahdollisimman alhaiseksi, jolloin venttiilien ja säätöpeltien kuristustarve on pienimmillään ja puhaltimen energiankulutus optimissaan. Laitemelun estäminen olemassa olevassa järjestelmässä voi olla vaikeaa ellei ääni aiheudu jostakin viasta. Tärkeintä on tarkistaa ilmavirtojen suuruus. Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 29

6 Ääntä aiheuttavat vikaantumiset: laakeri rikki, akseli kiero, siipi epätasapainossa, siipi likainen, palopelti kiinni kokonaan tai osittain, säätöpelti kiinni kanaviston jossakin osassa. Suunnittelu- ja toteutusvirheitä: puhallin väärin mitoitettu, äänenvaimennus väärin mitoitettu tai toteutettu, päätelaitteet ja/tai kanavisto väärin mitoitettu, kanavisto suunniteltu ja/tai toteutettu virtausteknisesti huonoksi, säätöpeltien ja ilmavirtasäätimien kehittämää ääntä ei ole otettu huomioon Ilmanvaihdon energiatalous Pyrittäessä hyvään sisäilmastoon mahdollisimman pienellä energiankulutuksella on välttämätöntä hallita rakennuksen läpi virtaavan ilmanvaihtoilman määrä mahdollisimman hyvin. Tarpeettoman suuri ilmanvaihto kuluttaa energiaa ja aiheuttaa viihtyvyyshaittoja. Toisaalta ilmavaihto ei saa alittaa terveyden, viihtyisyyden ja rakenteiden toiminnan kannalta välttämätöntä tasoa. Paras energiatalous saavutetaan, kun ilmavaihtoa ohjataan todellisen tarpeen mukaan ja kun ilmanvaihtomäärä on tavoitearvon suuruinen. Ilmanvaihtojärjestelmän läpi virtaavan ilman lämmittämiseen kuluvasta energiasta voidaan palvelusektorin rakennuksissa saada hyödyksi lämmöntalteenoton avulla vuositasolla noin 50 %. Teollisuuskohteissa on korkeilla lämpötiloilla toimittaessa mahdollista saada tätäkin korkeampi vuosihyötysuhde. Rakennusvaiheessa toteutettu lämmöntalteenotto on taloudellisesti kannattava toimenpide varsinkin ilmavirtojen tai käyntiaikojen ollessa merkittävät. Nykyisin laittein ilmanvaihtojärjestelmän lämmönkulutusta hallitaan hyvin. Lämmitysenergian kulutuksen lisäksi ilmanvaihto kuluttaa myös sähköä. Puhaltimien sähköenergian kulutus riippuu järjestelmän painetasosta, kanaviston ja puhaltimien mitoituksesta, puhaltimen toimintapisteestä, säätötavasta, likaisuudesta, jne. Pienten ilmavirtojen laitoksissa sähkönkulutus käsiteltyä ilmavirtaa kohden (ominaissähköteho kw/m 3 /s) on suurempi kuin suurissa laitoksissa. Ilmanvaihdon käyntiajat tulee valita siten, että tarpeetonta ilmanvaihtoa vältetään silloin, kun tilat eivät ole käytössä. Silloinkin on kuitenkin huolehdittava rakennuksesta itsestään syntyvien epäpuhtauksien poistamisesta. Tarpeenmukainen ohjaus voidaan toteuttaa myös tilakohtaisesti. Ilmavirtojen tulee vastata todellista tarvetta eli tilojen käyttötarkoitusta ja kuormitusta. Ilmavirtojen tulee myös täyttää määräyksissä esitetyt minimivaatimukset. Ilmavirtojen muutokset tulee aina suunnitella ja toteuttaa alan ammattilaisten toimesta. Ilmavirtojen säädössä kanaviston oikealla painetasolla on oleellinen merkitys - painetaso saadaan mahdol- 30 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

7 lisimman alhaiseksi, kun järjestelmässä ei ole tarpeettomia kuristuksia ja kanavisto on oikein toteutettu. Säännöllinen kanavistojen ja laitteiden puhdistus parantaa sisäilmastoa ja energiataloutta. Puhaltimien ja muiden järjestelmän osien säännöllinen huolto on välttämätöntä ilmanvaihdon oikean toiminnan ylläpitämiseksi Ilmanvaihtojärjestelmän vyöhykkeet Rakennuksen jakaminen erillisiin käyttövyöhykkeisiin on perusteltua, jos rakennuksen eri osien käyttöajat poikkeavat selvästi toisistaan. Aluejako voidaan tehdä esim. kerroksittain, rakennusosittain, tilaryhmittäin tai julkisivuittain. Rakennuksen jakaminen liian pieniin käyttöalueisiin ei ole perusteltua, sillä saavutettava lisäsäästö on pieni. Järjestelmän teknisen toimivuuden vuoksi yksi ilmanvaihtojärjestelmä kannattaa jakaa korkeintaan viiteen käyttövyöhykkeeseen. Olemassa olevaan järjestelmään on useimmiten hyvin vaikeaa lisätä käyttövyöhykkeitä muutoin kuin suurina kokonaisuuksina (julkisivu, kerros). Kunkin käyttövyöhykkeen ilmanvaihto voi toimia muusta rakennuksesta riippumatta. Ilmanvaihto voidaan tällöin käynnistää esim. illalla tai viikonloppuna yhdellä vyöhykkeellä. Käyntiaikoja voidaan ohjata aikaohjelmilla tai tiloissa olevilla lisäaikapainikkeilla Ilmanvaihdon ohjaus- ja säätötavat Ilmanvaihtojärjestelmät jaotellaan ohjaustavan mukaan seuraavasti: vakioilmavirtajärjestelmät, moni-ilmavirtajärjestelmät, joissa ilmavirtaa muutetaan portaittain kahdelle tai useammalle teholle, muuttuvailmavirtajärjestelmät. Aikaan perustuva ohjaus olettaa ilmanvaihtojärjestelmän palvelualueen tilojen toiminnot, kuormituksen ja käytön samanlaiseksi päivästä ja viikosta toiseen. Kaksinopeuskäytöllä voidaan palvelualueen ilmanvaihtomäärä puolittaa tai muuten pienentää tietyissä tilanteissa, esimerkiksi kellon tai sisä- tai ulkotermostaatin ohjaamana. Usein kuitenkin kuormitus vaihtelee huomattavasti ja ennalta arvaamattomasti eikä aikaan ja kahteen ilmavirtaan perustuvalla ratkaisulla päästä aina hyvään sisäilmaston laatuun ja energiataloudelliseen toimintaan. Muuttuvailmavirtaisessa järjestelmässä pidetään yleensä yllä vakiopainetta kanavistossa, säätö tapahtuu usein huoneyksiköillä ja kuristamalla puhaltimen ilmavirtaa säätöpellillä (kuristussäätö) tai puhaltimen imuaukossa olevalla siivellä (johtosiipisäätö) puhaltimen pyöriessä nimellistehollaan. Järjestelmän sähköenergian kulutus voi olla korkea vaikka lämpötilat ovat hallinnassa. Tämäntyyppisten ratkaisujen käyttöön oli aikaisemmin syynä energiataloudellisempien säätövaihtoehtojen korkea hinta. Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 31

8 Nykyisin käytetään ilmanvaihtojärjestelmien ohjaukseen yksinkertaisten aika- ja termostaattiohjausten lisäksi mm.: sisäilman hiilidioksidipitoisuuden mittaukseen perustuvaa muuttuvailmavirtaista järjestelmää (CO 2 -anturit ja puhaltimien taajuusmuuttajakäyttö), hiilimonoksidipitoisuuden mittaukseen perustuvaa kaksinopeuskäyttöä esimerkiksi autohalleissa, läsnäoloanturiin perustuvaa yksi- tai kaksinopeuskäyttöä esimerkiksi neuvotteluhuoneissa, liikuntasaleissa ja muissa jaksottain käytetyissä tiloissa - normaalin aikaohjauksen lisäksi liiketunnistin käynnistää suuremman tehon ja pienempi teho palautuu, kun toiminta tilassa lakkaa, lisäaikapainike- ja munakello -ohjaukset normaalin käyntiajan ulkopuolella käynnistävät ilmanvaihdon määrätyn pituiseksi ajaksi esimerkiksi työajan ulkopuolella satunnaisesti käytössä olevissa kokous- ym tiloissa. Muuttuvailmavirtajärjestelmällä (MIV) pyritään hallitsemaan sisäilmasto-olosuhteita muuttamalla tuloilmavirtaa ja/tai tuloilman lämpötilaa kuormituksen mukaan. Muuttuvailmavirtajärjestelmäksi voidaan myös luokitella järjestelmät, joissa tuloilman määrää ohjataan henkilötunnistimen, ilmanlaatuanturin tai kellon avulla. Yleensä MIV-järjestelmällä tarkoitetaan ilmavirran säätöä lämpötilan perusteella. Muuttuvaa ilmavirtaa käytetään tällöin vain tuodun jäähdytystehon säätöön. Suurimman jäähdytystarpeen aikana tuloilman alilämpötila on noin 9 12 C huonelämpötilaan verrattuna. Mikäli MIV-järjestelmällä suoritetaan myös tilojen lämmitys, tapahtuu se yleensä minimiilmavirtaa käyttäen. Lämmitys tapahtuu jälkikäsittely-yksikössä sijaitsevalla vesi- tai sähköpatterilla. MIV-järjestelmässä voidaan huoneeseen tulevaa tuloilmavirtaa ohjata myös muun kuin lämpötilan perusteella. Ilmavirran ohjaus voidaan suorittaa esim. henkilötunnistimen, kellon, hiilidioksidianturin, hiilimonoksidianturin tai huoneilman laatua analysoivan anturin avulla. Henkilötunnistin on yleensä infrapuna-anturi. Myös valokennoja tai työntekijöiden mukana kulkevia magneettikortteja voidaan käyttää tunnistimina. Tunnistimen avulla ohjataan joko suoraan huoneeseen tulevaa ilmavirtaa tai siirretään ilmavirran ohjaus lämpötilaan perustuvan säädön piiriin. Henkilötunnistimeen perustuva ratkaisu soveltuu hyvin rakennuksiin, joissa työskentely tapahtuu pääasiassa henkilöhuoneissa ja osa huoneista on ajoittain tyhjinä. Huoneen ollessa tyhjänä ilmavirta säätyy minimille. Moni-ilmavirtajärjestelmää käytetään tiloissa, joissa ilmanvaihdon tarve muuttuu selkeästi portaittain, esim. luokkahuoneet Ilmanvaihtojärjestelmän katselmoinnista Ilmanvaihtojärjestelmän katselmointi alkaa aina järjestelmän yleisen toiminnan, ilmanvaihtoprosessin ja säätötavan selvittämisestä. Selvityksessä käydään myös läpi vastaako ilmanvaihtojärjestelmän toiminta ja käyttö suunnitelmia ja vallitsevaa todellista tarvetta. 32 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

9 Tällöin havainnoidaan mm.: onko palvelualueella selviä hajuja, ovatko ikkunat huurteessa / huurtuvatko ne joskus, mitkä ovat korvausilmareitit, mitkä ovat tilojen väliset painesuhteet (havainnot oviaukoissa tms savulla tai aistinvaraisesti), onko merkittävää hallitsematonta ilmavaihtoa (aistinvarainen havainnointi) esimerkiksi hissikuilut, avoimet hormit, liikkuuko ilma kaikissa tiloissa (palopellit lauenneet, tms), pyörivätkö puhaltimet, toimiiko ilmanvaihto kello-ohjattuna vai käsikäytöllä, ovatko kanavat ja koneet puhtaat vai likaiset, onko kanavistossa merkittäviä ilmavuotoja, onko koneiden huollot suoritettu säännöllisesti, miten tuloilman lämpötilaa ohjataan, toimivatko säätölaitteet oikein. Tarkempia selvityksiä suoritetaan tarvittaessa, kuten: ilmavirtamittaukset (pyrittävä mittaamaan ainakin merkittävien kuluttajien osalta kokonaisilmavirta), painesuhdemittaukset, epäpuhtauksien leviämisen selvittäminen. Ilmanvaihtojärjestelmää tarkastettaessa on muistettava pitää mielessä ilmanvaihdon energiankulutukseen vaikuttavat tekijät: ilmavirta, sisäänpuhallusilman lämpötila, puhaltimen säätötapa, käyntiaika ja lämmöntalteenotto - sekä muut sisäolosuhteisiin vaikuttavat tekijät. Energiansäästöä ei ole tarkoituksenmukaista tavoitella sisäolosuhteiden kustannuksella. Katselmuksen tekijän kokemus tulee esille nimenomaan ilmanvaihtojärjestelmien tarkastelussa, jossa on keskityttävä vain energiankäytön kannalta oleellisiin seikkoihin. Esimerkiksi koneiden kooditunnusten, asennusvuosien, tehtyjen korjausten jne. selvittäminen ei ole välttämätöntä, mutta saattaa olla työlästä. Oleellisinta on selvittää palvelualue, ilmankäsittelyprosessi, säätötapa, ilmavirta, toiminta-arvot, ohjaukset ja käyntiaika. Ilmanvaihtojärjestelmän energiankulutuksen laskemiseksi tulee etenkin merkittävien kuluttajien osalta kokonaisilmavirta mitata, mikäli ilmavirtoja ei ole lähiaikoina mitattu. Harkittaessa ilmavirtojen mittausta on otettava huomioon, että mittaus on kohtuullisella työllä suoritettavissa ja että löydetään mittauskohdat, jotka täyttävät mittausmenetelmän suojaetäisyydet virherajojen puitteissa. Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 33

10 Tulo- ja poistoilmakoneet Ilmanvaihtokoneilla tarkoitetaan tulo- ja poistoilmakoneita sekä niiden varusteita ja säätölaitteita. Näiden osalta käydään kenttätyön yhteydessä läpi: laitteiden silmämääräinen tarkastus (kunto, ikä, puhtaus, kytkentä), ohjausten ja käyntiaikojen tarkastus, säätöperiaatteen tarkoituksenmukaisuuden tarkastelu, säätöportaiden järjestyksen toiminnan tarkastus, toimintalämpötilojen mittaus ja vertailu säätölaitteen asetusarvoihin, muut mittaukset (kosteus, glykolipitoisuus, ilmavirrat ym.) tarpeen mukaan, käyttötavan ja asetusten tarkoituksenmukaisuuden arviointi, käyttökytkimien asentojen ja paikallisten ohjausten toiminnan selvitys, lämmityspatterin säätöventtiilin toiminnan tarkastus, sulkupellin tiivis sulkeutuminen, lämmöntalteenoton oikean toiminnan tarkastus, palautusilmakäytön toiminnan tarkastus, puhaltimen säätötavan tarkastus (muuttuvailmavirtainen järjestelmä), puhaltimen tarkoituksenmukaisen toiminnan tarkastus. VINKKI 1: selvitä sisäänpuhallusilman lämpötila-anturin paikka ja mieti onko se paras mahdollinen. Mieti myös onko sisäänpuhallusilman vakiolämpötilaohjaus oikea ratkaisu tässä tapauksessa. tee asetusarvomuutos ja katso toimiiko säätöventtiili. VINKKI 2: Kello-ohjauksen yhteydessä tarkista: onko ohjauskello oikeassa ajassa, ohjauksen aikakytkennät, onko ryhmäkeskuksessa puhaltimien ohjauskytkin todella kello-ohjaus asennossa, vai kenties käsikäyttöasennossa, onko puhaltimet todella pakkokytketty keskenään. Kanavat ja pääte-elimet Katselmuksen yhteydessä tulisi tarkistaa: pääte-elimien soveltuvuus käyttötarkoitukseensa, veto ym. ongelmat, kanavien vuodot, kanavien painehäviöitä aiheuttavat tekijät, kanaviston puhtaus, kanaviston ja pääte-elimien säädettävyys, onko kanavisto suunniteltu kyseiselle ilmavirralle vai onko koneen tehoa / palvelualuetta muutettu jälkeenpäin. 34 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

11 Case 2: Ilmanvaihto Esimerkki kenttätyössä suoritettavasta havainnoinnista ja säästömahdollisuuksien etsimisestä. Kohteessa on kaksi erillistä tilaa (A-sali ja B-sali). Molempia tiloja palvelee yhteinen tulo- ja poistoilmakone (TK-1, PK-1). Tiloja käytetään samaan tarkoitukseen, mutta niiden käyttöajat poikkeavat toisistaan. Katselmuksen yhteydessä kerättyjä tietoja: Tuloilmakone TK-1: ilmavirta 4 m 3 /s käyntiaika , 6pv/vko sis.puhalluslämpötila puhaltimen jälkeen 24 C PK-1 pakkokytketty TK-1:n kanssa ei lämmöntalteenottoa vakio sisäänpuhalluslämpötila kello-ohjaus A-sali: käyttöaika 8-16, 5 pv/vko tuloilmavirta 2,0 m 3 /s (mitattu) poistoilmavirta 1,8 m 3 /s (mitattu) sisälämpötila 23 C tila selvästi ylipaineinen B-sali: käyttöaika 8-21, 6 pv/vko tuloilmavirta 2,0 m 3 /s (mitattu) poistoilmavirta 2,2 m 3 /s (mitattu) sisälämpötila 19 C tila selvästi alipaineinen Em. lähtötietojen perusteella pitäisi esille tulla seuraavia kysymyksiä ja huomioita: tilojen painesuhteet eivät ole tasapainossa, tiloilla on erilaiset käyttöajat, miksi B-salin lämpötila on niin alhainen ja vastaavasti, miksi A-salin lämpötila on niin korkea, miksi sisäänpuhalluslämpötila on niin korkea, onko vakio sisäänpuhalluslämpötila oikea säätötapa? Ennen kuin mahdollisia säästötoimenpiteitä mietitään on ensin etsittävä vastaukset em. kysymyksiin. Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 35

12 Mistä sisälämpötilan suuri vaihtelu salien välillä johtuu: B-salissa on vanhat 2-kertaiset ikkunat, joiden tiivisteet ovat huonot. A-salin ikkunat on uusittu 3-kertaisiksi. Poistoilmavirta on 10% suurempi kuin tuloilmavirta => korvausilma tulee suoraan ulkoa ikkunarakojen kautta osa pattereista oli kylmiä, koska termostaattiset patteriventtiilit olivat juuttuneet kiinni asentoon. huoltomiehen kertoman mukaan sisäänpuhalluslämpötila on pidetty korkeana, jotta vältytään B-salin työntekijöiden valituksilta. Seuraavat energiansäästötoimenpiteet pitäisi tulla mieleen: 1. Ilmanvaihdon vyöhykejako, jolloin A-salin ilmanvaihdon käyntiaikaa voidaan lyhentää 2. Sisäänpuhalluslämpötilan alentaminen 3. Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto Ilmanvaihdon vyöhykejaon toteuttaminen Poistoilmavirrat tulee säätää ennen vyöhykejaon toteuttamista. Vyöhykejako voidaan toteuttaa seuraavasti: Muutetaan tulo- ja poistoilmapuhaltimet 2-kierrosnopeuksisiksi ja varustetaan A-salin tulo- ja poistoilmakanavat sulkupelleillä. Tulo- ja poistoilmakoneiden kello-ohjaus muutetaan seuraavasti: 1/1-teho klo pv/vko ½-teho klo pv/vko klo pv/vko A-salin tulo- ja poistoilmakanavien sulkupellit sulkeutuvat, kun iv-koneet ohjautuvat ½-teholle ja avautuvat, kun iv-koneet käynnistyvät 1/1-teholle. Tuloilman sisäänpuhalluslämpötilan alentaminen Ennen kuin sisäänpuhalluslämpötilaa voidaan alentaa, on ensin tehtävä seuraavat toimenpiteet: poistoilmavirrat säädettävä kummassakin salissa (2,0 m³/s), B-salin ikkunat uusittava tai ainakin tiivistettävä, jos uusiminen ei tule kyseeseen, huollettava termostaattiset patteriventtiilit, jotta patterit lämpiävät. Sisäänpuhalluslämpötilan alentaminen tapahtuu asetusarvoa muuttamalla. Lämmöntalteenoton lisääminen Tulo- ja poistoilmakoneet sijaitsevat kaukana toisistaan, joten ainoa kyseeseen tuleva vaihtoehto on vesi-glykolilämmöntalteenottojärjestelmä. Kenttätyön aikana on selvitettävä karkealla tasolla, miten lto-patterien lisääminen onnistuu ja mihin sijoitetaan kiertopumppu ja glykolisäiliö. 36 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

13 Säästölaskelmat Ilmanvaihdon energiankulutus lähtötilanteessa on 346 MWh/a. Vyöhykejako ja ilmanvaihdon käyntiaikojen lyhentäminen säästää: lämpöenergiaa 158 MWh/a, sähköenergiaa 13 MWh/a. Tuloilman sisäänpuhalluslämpötilan alentaminen säästää: lämpöenergiaa 38 MWh/a. Lämmöntalteenoton lisääminen säästää: lämpöenergiaa 81 MWh/a, ja lisää sähköenergian kulutusta 4 MWh/a Lämmöntalteenottojen katselmointi LTO-laitteiden toiminnan luotettavuus Eräässä teollisuuden ilmastoinnin lämmöntalteenottolaitteita koskevassa tutkimuksessa käytiin läpi 60 laitetta. Niistä 20 kpl toimi moitteetta, lopuissa oli pienempiä tai suurempia ongelmia. Osaa ei voitu käyttää lainkaan. Yleensä kyse ei ollut kokonaan väärästä järjestelmästä vaan sinänsä verraten pienistä virheistä suunnittelussa, asennuksessa ja käytössä. Tavallisissa kiinteistöissä toimivien LTO-laitteiden osuus on suurempi, mutta tietyissä laitetyypeissä näyttää olevan liian usein ongelmia. Hyötysuhteen mittaaminen Yleensä LTO-laitteista pyritään selvittämään ainakin suunniteltu hyötysuhde, mutta mieluiten myös todellinen. Mittauksiin liittyy joukko epätarkkuustekijöitä, jonka takia mittaukset on yritettävä suorittaa mahdollisimman kylmällä ilmalla. Muutoin lämpötilaerot voivat olla niin pieniä, ettei laitteen toiminnasta saa selvää ainakaan luotettavasti. Kovalla pakkasella on kuitenkin muistettava, että poistoilmapuolen huurteenestoautomatiikka voi rajoittaa hyötysuhdetta. Mittauksissa selvitetään tulo- ja poistoilmavirrat ja lämpötilat ennen ja jälkeen LTO-laitetta. Ilmavirran mittaaminen voi olla työlästä, ellei puhaltimissa ole vakiona ilmavirtamittaria. Nämäkään eivät ole kovin tarkkoja, mutta antavat suuntaa. Usein riittää, jos saadaan selville edes toinen ilmavirta. LTO-laitteen yli mitatut lämpötilaerot kertovat ilmavirtojen suhteen. Jos ilmavirrat ovat samansuuruiset, ovat lämpötilaerot laitteen yli poisto- ja tulopuolella samat ellei tapahdu kondensointia. Ongelmana mittauksissa on paitsi pienet lämpötilaerot, ennen kaikkea ilmavirran mittaamiseen liittyvät epätarkkuudet. Yleensä parhaimmillaankaan ilmavirta voidaan mitata 10 %:n tarkkuudella. Tämä aiheuttaa yhdessä muiden epätarkkuuksien kanssa tilanteen, että todellinen lämpötilahyötysuhde voidaan määrittää korkeintaan suuntaa-antavasti. Tämän takia pienten koneiden ilmavirran mittaamiseen ei kannata kovin paljon panostaa. Toisaalta on muistettava, että mittauksien yhteydessä usein paljastuu muita toiminnallisia puutteita, joiden merkitys on suurempi kuin hyötysuhteen tarkistaminen. On tapauskohtaisesti pääteltävä, kuinka paljon mittaamisiin kannattaa käyttää aikaa. Laitoksen koko, energian Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 37

14 hinta ja käyttöaika ovat ratkaisevimpia tekijöitä LTO-laitoksen taloudellisen merkityksen arvioinnissa. Lämpötilamittauksissa on muistettava, että varsinkin pyörivän regeneraattorin ja levylämmönsiirtimen jälkeen lämpötila on voimakkaasti jakautunut. Eri laitojen välillä voi olla kymmenenkin asteen lämpötilaero. Heti laitteen jälkeen saaduista lämpötiloista ei voi paljoakaan päätellä. Koneiden kyljissä olevista lämpömittareista ei niiden epätarkkuuden takia saa kuin karkeita lukemia. Lämpötila on mitattava kohdasta, jossa ilma on sekoittunut. Yleensä puhaltimen jälkeen saadaan luotettavia arvoja. Puhaltimessa ilma lämpenee n. 0,4 0,8 C, joka tietysti otetaan huomioon tuloksissa. Tarkan lämpenemisen voi laskea puhaltimen moottori- tai akselitehon (riippuen siitä, onko moottori ilmavirrassa vai ei) ja ilmavirran avulla. Eri laitteiden tavanomaisia tuloilman lämpötilahyötysuhdealueita ovat seuraavat tulo- ja poistoilmavirtojen ollessa samansuuruiset: nestekiertoiset %, levylämmönsiirtimet %, lämpöputkipatterit %, pyörivät regeneraattorit %, kiinteäkennoiset regeneraattorit %. Jos hyötysuhde poikkeaa kovin yllämainituista, on syytä epäillä mittauksia tai ainakin sel vitettävä mitkä poikkeavat olosuhteet voivat aiheuttaa tilanteen. Korkea hyötysuhde voi johtua paitsi tuloilmavirtaa selvästi suuremmasta poistoilmavirrasta, myös poistoilman suuresta kosteudesta, jolloin rekuperatiivissa laitteissa saadaan talteen vesihöyryn lämpösisältöä. Korkealta näyttävä hyötysuhde voi olla seurausta myös siitä, että laitteistossa on kiertoilmakäyttö esim. yöaikaa varten ja kiertoilmapelti on jäänyt auki myös päiväajaksi. Jos tämä ei heikennä haitallisesti sisäilman laatua, ei kiertoilman käyttöä tarvitse rajoittaa. Kovalla pakkasella hyötysuhdetta voi rajoittaa myös poistopuolen huurtumisen estoautomatiikka. Vuosienergialaskelmia tehtäessä on kuitenkin muistettava, että LTO-laitteen vuosihyötysuhde on eri asia kuin nimellishyötysuhde. Vuosihyötysuhteellahan tarkoitetaan sitä %- osuutta, kuinka paljon vuosittain tarvittavasta tuloilman lämmitystarpeesta on saatu lämmöntalteenotosta. Jos poistoilma on lämpimämpää kuin keskimääräinen lämmityskauden puhallusilma, nousee vuosihyötysuhde nimellishyötysuhdetta korkeammaksi. Asian saa parhaiten selville piirtämällä pysyvyyskäyrään poiston, ulkoilman, puhallusilman ja LTO-laitteen jälkeisen ilman lämpötilat. Myös poistoilman kosteus voi nostaa hyötysuhdetta rekuperaattoreissa useita prosentteja. Regneraattoritapauksessa, jos kyse on kostutetusta tilasta, on laskelmissa otettava huomioon myös säästöt kostutuksessa, sillä regeneraattorihan siirtää kosteutta tuloilmaan Huono hyötysuhde on joskus räätälöidyissä laitteissa seuraus ilman nopeuden voimakkaasta profiilista LTO-laitteen otsapinnalla. Tällöin ilmanohjaimet voivat auttaa. Aina ei mittauksistakaan saada selvää laitteen toiminnasta. Tällöin on syytä tarkastaa laitteen toiminta muutoin. Seuraavassa on lueteltu tyypillisiä toimintavirheitä eri LTOlaitteiden yhteydessä. 38 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

15 Nestekiertoiset järjestelmät Ylivoimaisesti eniten hyötysuhdevajauksia on ollut nestekiertoisissa järjestelmissä. Pääongelma näyttää olleen pumpun heikko paine suhteessa tarpeeseen. Asia korostuu pakkasolosuhteissa, jolloin liuoksen viskositeetti kasvaa, lämmönsiirtokerroin heikkenee ja virtaus voi mennä jopa laminaariseksi. Jos pumpun paine näyttää jäävän alle 150 kpa, on syytä epäillä virtauksen riittävyyttä. Pumpun paine 200 kpa on usein aivan oikeaa suuruusluokkaa. Pakkasnesteen täyttöastian kunto kertoo paljon laitoksen käytöstä, jos astiassa on roskia tupakantumpeista lähtien, nähdään, etteivät käyttäjät ole tehtäviensä tasalla. Samaa kertovat rikkinäiset lämpömittarit tai ilman nestettä olevat paine-eromittarit. Säätöventtiilin toiminnassa voi myöskin olla virheitä ja tuloilmapatteri ohitetaan, vaikkei olisi vielä vaaraa poistopatterin huurtumisesta tai tuloilman liiasta lämpenemisestä. Pakkasnesteliuosten ilmanpoistimissa on vuoto-ongelmia ja seurauksena voi olla, että ilmanpoisto ei ole käytössä ja pattereissa on ilmaa. Lamellipatterien lamellien kolhut on hyvä käydä läpi. Litistymät voi kammata suoriksi. Ennen poistopatteria on tavallisesti suodatin. Jos se on tukossa, on poistoilmavirta vastaavasti heikentynyt. Suodattimien paine-eromittareiden kunto on tarkistettava. Usein mittareista puuttuu nestettä tai joku letkuista on irti. Poistopuolen patterin kondenssiviemärijärjestelyt voi olla syytä tarkastaa. Vaikka kondenssin huono poisto ei liity energiansäästöön, se aiheuttaa ajan mittaan ilmanvaihtolaitteiston korroosiota. Huurtumisenestoautomatiikan toiminnan raja-arvo on useimmiten aseteltu siten, että poistoilman ei anneta jäähtyä alle +3 C. Tämä ei läheskään aina ole järkevää, sillä esim. kostuttamattomissa teollisuushalleissa poistoilman kastepiste on vain muutaman asteen ulkoilman lämpötilaa korkeammalla, jos itse prosessista ei tule kosteutta. Tämän takia huurtumisraja voidaan asetella usein esim. 5 C:een. Tällöin voi käydä niin, ettei LTO-hyötysuhdetta tarvitse rajoittaa käytännössä koskaan. Jos LTO-patterina on käytetty neulaputkipatteria, on sen kunto syytä tarkistaa. Neulaputkipatterihan yleensä suunnitellaan puhdistettavaksi kerran tai pari vuodessa. Samoin lamellipatterinkin likaisuus on aina huolella tarkastettava, jos patteria ennen ei ole suodattimia. Jos liika tukkoisuus on ongelma, auttaa uusi patteri oleellisesti harvemmalla lamellivälillä ja patterin puhdistuksen ohjelmointi. LTO-kiertopumppu on sähkön säästösyistä syytä pysäyttää kesäksi esimerkiksi tiettyä ulkolämpötilaa korkeammilla lämpötiloilla, mutta kuivamoottoripumpun akselitiivisteen kuivumisen estämiseksi pumppua tulisi pyöräyttää automaattisesti aikaohjelmalla viikoittain tai päivittäin (tarve tarkastettava pumpputoimittajalta). Pumpun sähkönkulutuksen merkitys on verraten suuri pienistä lämpötilaeroista eli kääntäen suuresta virtaamista johtuen ja toisaalta suuresta paineesta johtuen. Tässä suhteessa asiaa on joissakin nestekiertoisten laitosten markkinoijien esityksissä vähätelty. Jos laitteistossa on lämpömäärämittari, on hyvä tarkistaa pistokokein virtausmittauksen tarkkuus. Lämpömäärämittarin vesimittari voi näyttää väärin. Virtaamien mittaamisessa joudutaan käyttämään yleensä ultraäänimittaria, jolla virtaama saadaan putken ulkopuolelta. Lämmönsiirtoliuosten inhibiitit kuluvat vähitellen, jolloin glykoli muuttuu aggressiiviseksi orgaaniseksi hapoksi. Inhibiittipitoisuutta ja liuennutta rautaa tulee mitata vuosittain. Jos tätä ei ole tehty, on ainakin selvitettävä koska liuos on vaihdettu tai ainakin inhibiittiä Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 39

16 lisätty. Samalla selvitetään mikä on liuoksen pitoisuus. Yli 40 %:n pitoisuus ei ole Suomessa tarpeen kuin aivan poikkeusolosuhteissa. Liian korkea pitoisuus heikentää hyötysuhdetta. Lämmönsiirtliuoksen täyttöastian kunto kertoo paljon laitoksen käytöstä. Jos astiassa on roskia tupakantumpeista lähtien, nähdään, etteivät käyttäjät ole tehtäviensä tasalla. Samaa kertovat rikkinäiset lämpömittarit tai ilman nestettä olevat paine-eromittarit. Joissakin erikoistapauksissa, joissa laitteiston hyötysuhde on havaittu heikoksi ja pelkkä pumpun vaihto ei näytä antavan hyvää tulosta, on mahdollista vaihtaa glykoli suolaliuokseen. Suolaliuos on lämpöteknisesti yleensä parempi kuin glykolit ja varsinkin propyleeniglykoli, joka alhaisissa lämpötiloissa on todella huono lämmönsiirtoaine. Suolaliuosta käytettäessä venttiilien on oltava joko terästä tai valurautaa tai ainakin sinkkikadon kestäviä. Patterien juotostenkin kanssa voi esiintyä ongelmia, kaikki juotosaineet eivät kestä suolaliuosta. Asia on tarkistettava valmistajalta. Automaattiset ilmanpoistimet eivät tule toimimaan. Suolaliuoksen käyttö edellyttää kuitenkin, että koko järjestelmä on tutkittava. Suolaliuosten valmistajilta on paras kysyä yksityiskohtaisempia ohjeita. Näitä lämmön talteenotoissa käytettäviä suolaliuoksia ovat mm.: Tempera, Freezium, Thermera. Lämpöputkipatterit (heat pipe coil) Lämpöputkipatterit ovat sinänsä hyvin toimivia, mutta suurimmat ongelmat ovat liittyneet kallistussäätölaitteistoon. Kallistusmoottorin voima voi olla liian heikko, kun joustavat liittimet ovat talvella jäykkiä. Automatiikassa saattaa ylipäätänsä olla ongelmia, se saattaa olla niin ikääntynyt, ettei toimi ollenkaan ja patteri on jäänyt keskiasentoon. Poistopuolen suodattimen kunto on syytä tarkistaa. Patterien lamellien kolhut on hyvä tutkia ja samalla tarkistetaan likaantuminen. Levylämmönsiirtimet Levylämmönsiirtimien tehoa ohjataan ohituspelleillä. Näiden tiivis sulkeutuminen on hyvän hyötysuhteen edellytys. Automatiikan toiminta on syytä tutkia. Levylämmönsiirtimet ovat poistopuolen huurtumisen suhteen kaikkein herkimpiä ns. kylmän kulman takia. Huurtumisenestojärjestelyt on hyvä tarkastaa. Nykyään yleisin huurtumisen mittaamistapa on paine-eromittaus. Poistopuolen suodattimen kunto on tarkistettava. Jatkuvasti tai pitkiä aikoja kosteina toimivissa levylämmönsiirtimissä voi esiintyä korroosion takia vuotoja. Vuodot eivät sinänsä huononna kovin herkästi hyötysuhdetta, mutta voivat hygieenisesti olla vaarallisia. Jos poistopuolella ei ole suodatinta, on ehdottomasti tarkistettava kennon likaisuus. Lasiputkilämmönsiirtimet Lasiputkilämmönsiirtimet ovat suoria rekuperatiivisia lämmönsiirtimiä kuten levylämmönsiirtimetkin. Niiden erityispiirteenä on pienempi huurtumisherkkyys tai ne kestävät paremmin huurtumista. Niiden huurtumisen estoa tuleekin ohjata paine-eron perusteella, sillä pienestä huurtumisesta ei ole haittaa. 40 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

17 Joissakin tapauksissa lasiputkia rikkoutunut, joten laitteen yleinen kunto on syytä tarkistaa. Pyörivät regeneraattorit Pyörivien laitteiden yleisin toimintahäiriö on vetohihnan katkeaminen. Varsinkin aiemmin vaikeuksia oli myös pyörimisnopeuden säädössä. Tämän näkee siitä, että roottori ei pyöri täyttä nopeutta, vaikka lämmityspatteri on päällä eikä huurtumisesta ole vaaraa. Säädön toimintajärjestyksessä voi olla vikaa, lämmityspatteri avautuu ennen kuin LTOlaite käynnistyy. Ylipäänsä säädön toiminta on syytä ajaa läpi, koska viat ovat yleisiä. Huurtumisen suhteen regeneraattorit ja varsinkin kosteutta siirtävät roottorit ovat sikäli hyviä, ettei niissä tarvitse ottaa kostuttamattomissa ja muutoin kuivissa tiloissa huurtumista huomioon. Sen sijaan kosteissa tiloissa, kuten uimahalleissa, roottori voi huurtua niin umpeen, että ilman kierto estyy kokonaan. Kosteissa tiloissa, joissa kosteuden siirto ei ole toivottua, ei pitäisi käyttää regeneraattoria ollenkaan. On lisäksi muistettava, että ns. kosteutta siirtämättömätkin regeneraattorit siirtävät kosteutta kovalla pakkasella mm. sen takia, että poistoilma kondensoituu lämmönsiirtopintaan ja kondenssi siirtyy tuloilmaan. Roottorin tiivisteiden asento ja kunto on hyvä tarkastaa, usein tiivisteessä on suuri rako. Jos roottori on vaakasuoraan asennettu, on syytä tarkistaa roottorin pyörimisen suoruus. Vääntymiset ja laakerivauriot ovat niin yleisiä, ettei vaaka-asennusta suositella. Jos roottori toimii rasvaisissa olosuhteissa, on hyvin tavallista, että kennosto on tukossa. Kiinteäkennoiset regeneraattorit Kiinteäkennoiset LTO-laitteet ovat yleensä Energent Oy:n valmistetta. Jos laitetyyppi on outo, on syytä tutustua sen toimintatapaan ja automatiikkaan valmistajan esitteiden perusteella. Moniin paikkoihin laite sopii erinomaisesti. Laitteiden hyötysuhde on tyypillisesti korkea ja itse asiassa LTO-laitemarkkinoiden korkein. Suurimmat ongelmat ovat liittyneet vaihtopeltikoneistoon. Vaikka koneistossa on vahva moottori, voi vivusto olla rikki. Myös vaihtopellistön jaksotusautomatiikan toiminta ja viritysarvot on syytä tarkistaa. LTO-laitteiden toiminnan valvonta Nykyaikaisilla rakennusautomaatiojärjestelmillä voidaan LTO-laitteiden toimintaa valvoa automaattisesti. Järjestelmään kuuluu ilmavirtojen tai ainakin hyötysuhteen valvonta. Lämpötilat mitataan joko pitkillä keskilämpötila-antureilla tai sitten luotettavista paikoista puhaltimen jälkeen. Suodattimilla on muutoinkin paine-erovahdit, tai jos ei ole, sellaiset on syytä asentaa ja liittää hälytysjärjestelmään. Käyttäjille on syytä tuoda esiin, että LTO-laitteet on rinnastettavissa lämmönkehityslaitteisiin. Jokainen ymmärtää, että kattila vaatii jonkinlaista huoltoa vuosittain, aivan samoin on syytä ajatella LTO-laitteista. Niiden vuosittainen läpikäynti kuuluu normaaliin toimintaan. Jos lämmöntalteenottoa ei ole ollenkaan Jos ilmastoinnissa ei oteta lämpöä talteen, on syytä tehdä ainakin karkeita kannattavuuslaskelmia talteenoton käytöstä. Joskus voivat tekniset syyt eli korroosiota tai tukkeutumista aiheuttava poistoilma estää talteenoton. Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 41

18 Ensin minimoitava ulosmenevä ilmavirta Ennen kuin aletaan selvittää lämmöntalteenoton kannattavuutta, on syytä selvittää, voisiko ilmavirtoja pienentää taloudellisti esim. tarpeenmukaisella ilmanvaihdon ohjauksella. Joskus on hyvät mahdollisuudet myös siirtoilman käyttöön. Poistoilman lämmöntalteenoton sijasta voi löytyä taloudellisempia keinoja ottaa talteen lämpöä esim. poistovesistä tai jäähdytyslaitteiden lauhdelämmöstä. Kohteissa, joissa LTO rahoitetaan energiansäästömaksuilla ja laitteiston käyttö ja huolto on ulkoistettu, on selvä intressiristiriita. Mitä epätaloudellisemmin ilmastointilaitosta käytetään, sen enemmän se tuo tuloja LTO-investoijalle. Näissä tapauksissa on syytä käydä laitteiston toimintaperiaatteet erityisen huolellisesti läpi. Kannattavuuslaskelmissa tehdään usein virheitä, jos ei oteta huomioon LTO-laitteistolla mahdollisesti saavutettavia investointisäästöjä. Tällaisia saavutetaan myös vanhoissa laitoksissa, jos esim. lämmöstä on pulaa ja jouduttaisiin hankkimaan suurempi kattila tai kaukolämpöliittymä ilman lämmöntalteenottoa. Myös säästöt lämmitysverkostossa voivat olla merkittävät. Jos kyse on jäähdytetyistä tiloista, saadaan lämmöntalteenotolla talteen myös jäähdytystehoa. Tämän arvo voi olla yhtä suuri kuin investointi LTO-laitteeseen. Erittäin suuriksi investointisäästöt voivat muodostua käytettäessä regeneraattoria, jolloin saadaan talteen entalpiaa ja laitteen hyötysuhde on muutoinkin korkeampi kuin muiden menetelmien. Entalpialla on suuri merkitys kostutetuissa tiloissa, mutta myös jäähdytetyissä tiloissa. LTO-laitteiden kannattavuus on tapauskohtainen. Erityisesti seuraavat tekijät vaikuttavat kannattavuuteen: vuorokautinen käyttöaika, säästetyn energian hinta, poiston ja tuloilman keskinäinen etäisyys, laitteiston koko, erityisjärjestelyt puhdistuksen suhteen, tarvittavat erityismateriaalit, jos alumiini ja kupari eivät sovellu, käytettävissä olevat tilat, käytettävissä olevat puhallinpaineet, yleensä ainakin puhallinmoottori joudutaan uusimaan lisääntyneen painehäviön takia, poistoilman ominaisuudet, lämpötila, kosteus. Näistä syistä ei voida antaa yleisiä kannattavuusarvioita vaan kukin kohde on yksilöllinen. 42 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2

19 Taulukko LTO-laitteiden yleiset soveltamisperiaatteet ovat seuraavat: Tarve tai sovellusolosuhde Ahtaat tilat Poisto- ja tuloilma erillään Tarvitaan edullinen lämpöpinta Korkea hyötysuhde arvokas, (kallis energia, pitkä käyttöaika) Puhdistus edellyttää irrottamista Poistoilman epäpuhtaus kuiva pöly Erityisen likaava poistoilma Halutaan kosteuden tai kuivuuden siirtoa Poisto ei saa sekaantua tuloilmaan yhtään Erityisen sopiva laitetyyppi Nestekiertoiset tai lämpöputkipatterit Nestekiertoiset patterit Levylämmönsiirrin Regeneraattori Lämpöputkipatteri, sektoroitu regenerattori Regeneraattori Levylämmönsiirrin + puhdistuslaitteet Regeneraattori Nestekiertoiset patterit Levylämmönsiirtimien hyötysuhdetta nostetaan teollisuussovelluksissa usein asentamalla kaksi siirrintä peräkkäin. Laskentaparametrien valinta Oikean laitetyypin ja sen hyötysuhteen valinta edellyttää vaihtoehtojen vertailua. Ongelmana laskelmissa on mm. käytettävän lämmön ja sähkön hinnan valinta. Energiakatselmuksen kannattavuuslaskelmissa käytetään nykyisiä hintoja ja suoraa takaisinmaksuaikaa. Isommissa investoinneissa, joiden takaisinmaksuaika on niin pitkä, ettei niiden toteuttamisen kannattavuus ole itsestään selvää, tulisi asiakkaalle esittää vaihtoehdoista elinkaarikustannuslaskelmat. Jos sähkön hinta nousee tulevaisuudessa mm. kovenevien hiilidioksidipäästöjen rajoittamistarpeiden vuoksi, tarkoittaa tämä lämmöntalteenoton valinnassa ja mitoituksessa sitä, että suositaan pieniä painehäviöitä ja siis pieniä otsapintanopeuksia, mikä merkitsee monien laitetyyppien kohdalla myös suurta lämpötilahyötysuhdetta. LTO-laiteinvestoinnin rahoittaminen säästöillä Lämmöntalteenottoja rakennetaan myös avaimet käteen ilman investointeja periaatteella, jolloin asiakas maksaa investointia syntyvällä säästöllä. Tällöin voidaan esimerkiksi lämpöenergiaan budjetoiduilla rahoilla maksaa investointi. Tällöin on varottava antamasta katteettomia toiveita esim. siten, LTO-laitteiston yhteydessä lisätään ilmanvaihtoa, jolloin hyvästä hyötysuhteesta huolimatta lämmönkulutus kasvaa. Tällainen rahoitus- tai ESCO-periaate ei saa myöskään johtaa siihen, että käytetään nestekiertoista laitteistoa vain sen takia, että sen säästöt eli laskutettava energia voidaan helposti mitata. Usein regeneraattorilla saadaan tehoa säästettyä kaksinkertaisesti ja lämpöäkin yli 50 % enemmän kuin nestekiertoisella järjestelmällä. Valitettavasti on esiintynyt tapauksia, joissa mittaustapa on ohjannut laitetyypin valintaa eikä asiakasta ole informoitu taloudellisemmista vaihtoehdoista Ilmanvaihtojärjestelmän säästömahdollisuudet Yleistä Ilmanvaihdon energiankulutukseen vaikuttavat ilmavirta, sisäänpuhallusilman lämpötila, käyttöaika ja lämmöntalteenotto. Säästömahdollisuuksia etsittäessä on mietittävä voidaanko em. tekijöihin vaikuttaa. Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2 43

20 Ilmavirta: voiko ilmavirtaa pienentää ko. palvelualueella, voiko ilmavirtaa säätää tarpeen/käyttöasteen/muun suureen perusteella tietyllä käyttövyöhykkeellä, voiko ilmavirran puolittaa tai osittaa tietyissä tilanteissa, voiko ilmavirta olla minimitasolla tietyissä tilanteissa, voiko ilmavirtaa ohjata tarpeen mukaan (esim. läsnäolo- tai CO 2 -ohjaus). Sisäänpuhalluslämpötila: voiko lämpötilaa alentaa, onko asetusarvo oikea, onko säätötapa oikea ko. tapaukseen, onko mittausanturi oikeassa paikassa, toimiiko säätö oikein, onko lämpötilan sijalle vaihtoehtoisia säätötapoja, esim. sisäilman laatu. Käyttöaika: onko ohjaus- ja käyttötapa oikea, voiko käyttöaikaa lyhentää arkisin, viikonloppuisin, onko keskitetty ohjausjärjestelmä, toimiiko automatiikkaohjaus, voidaanko ilmanvaihtoa ohjata jollakin muulla tavoin kuin aikaohjelman perusteella. Lämmöntalteenotto: onko lämmöntalteenottoa, toimiiko lämmöntalteenotto oikein ja halutulla tavalla (lämpötilahyötysuhde), onko siirtoilman käyttömahdollisuuksia, onko mahdollisuutta lisätä lämmöntalteenottoa. Ilmanvaihtokoneiden käyntiaikojen lyhentäminen Ilmanvaihtokoneiden käyntiajat ovat usein tarpeettoman pitkiä. Helpoimpia tapoja säästää energiaa on säätää ilmanvaihtokoneiden käyntiajat vastaamaan niiden palvelualueiden käyttöaikoja. Käyttöaikamuutoksista on hyvä keskustella kiinteistön hoidosta vastaavan henkilön kanssa. Käyntiaikoja lyhennettäessä on muistettava, että työskentelyolosuhteita ei saa heikentää. Käyntiaikamuutokset voidaan yksinkertaisimmin toteuttaa olemassaolevan ohjausjärjestelmän asetusarvomuutosten avulla. Mikäli ohjausjärjestelmää ei ole tai se on puutteellinen (esim. pakkokytkentöjen osalta) joudutaan tapauskohtaisesti selvittämään tarvittavat järjestelmämuutokset ja lisäykset. Käyttöaikamuutosten energiansäätö voidaan laskea esim. Motiwatti-ohjelmalla. Ilmavirran pienentäminen Ilmavirran pienentäminen tulee kyseeseen esimerkiksi tapauksissa, joissa tilan käyttötarkoitus on muuttunut ja alunperin mitoitettu ilmavirta on nyt uuteen tilanteeseen nähden liian suuri. 44 Energiakatselmoijan käsikirja Osa 2 Luku 2