Ravintolailmanpuhdistimien ominaisuudet

Ravintolailmanpuhdistimien ominaisuudet Raportti TUR B016 Seppo Enbom Julkaistu Työsuojelurahaston avustuksella Tampere 30.5.2000

AUTOMAATIO 2(22) Luokitus: A Työraportti B Julkinen raportti X C Luottamuks. rap. Tutkimusselostus Raportin nimi Ravintolailmanpuhdistimien ominaisuudet Toimeksiantaja/rahoittaja ja tilaus Raportin numero Työsuojelurahasto ja hankkeeseen osallistuneet yritykset TUR B016 Projekti Suoritenro Tupakansavuisen ravintolailman suodatuslaitteiden toimivuus A9SU00733 Laatija(t) Sivujen/liitteiden lukumäärä Seppo Enbom 22 Avainsanat Tupakansavu, ravintolat, ilmanpuhdistus, ilmastointi Tiivistelmä Raportissa tarkastellaan ravintoloiden sisäilman puhdistamiseen käytettävien ilmanpuhdistimien ominaisuuksia kuuden ilmanpuhdistimen osalta. Määritetyt suureet olivat ääniteho, ilmavirta, hiukkaserotusaste sekä tehokkuus (tehollinen ilmavirta) tupakansavun hiilivety- ja hiukkasosuuden suodatuksessa. Merkittävin ilmanpuhdistimien ominaisuutta kuvaava suure on tehollinen ilmavirta, joka vaihteli tupakansavun hiilivetyjen osalta välillä 9 275 dm 3 /s ja tupakansavun hiukkasosuuden osalta välillä 36 277 dm 3 /s. Hiilivetyjen erotusasteen vaihteluväli oli 17 99 % ja tupakansavun hiukkasosuuden erotusasteen 66 99 %. Hankkeessa ei voitu tarkastella ilmanpuhdistimien käytön kannattavuutta verrattuna ulkoilman käyttöön. Ilmanpuhdistimien kilpailukyky on todennäköisesti suurempi vanhassa rakennuskannassa, jossa ulkoilmavirran lisääminen voi aiheuttaa muutoksia myös rakennuksen rakenteisiin sekä lämmönjakojärjestelmiin. Allekirjoitukset Tampereella 30.5.2000 Matti Lehtimäki Seppo Enbom Aimo Taipale Tutkimuspäällikön varamies Projektipäällikkö Tarkastanut Jakelu: Työsuojelurahasto 5 kpl, yritykset, 1 kpl VTT Automaatio, 2 kpl VTT Automaatio Turvallisuustekniikka PL 1307 33101 TAMPERE Puh.vaihde: (03) 316 3111 Telekopio: (03) 316 3782 Sähköposti: Seppo Enbom@vtt.fi WWW: http://www.vtt.fi/aut/safety

3(22) Alkusanat Julkaisu on tutkimushankkeen Tupakansavuisen ravintolailman suodatuslaitteiden ominaisuudet tutkimusraportti. Tutkimuksen rahoittivat Työsuojelurahasto, Amer - Tupakka Oy ja hankkeessa tutkittuja ilmanpuhdistimia edustavat yritykset. Tutkimuksen johtoryhmään ovat osallistuneet johtaja Riitta-Liisa Lappeteläinen (Työsuojelurahasto), johtaja Kalle Soikkanen (Amer Tupakka Oy), asiamies Veli-Matti Aittoniemi (Suomen Hotelli- ja Ravintolaliitto), Bertil Birgerson (Birgerson International Ab, Ruotsi), Reino Immonen (Climecon Oy), Arto Krootila ja Asko Leppä (Filtec Finland Oy), Markku Luoto ja Erkki Sinisalo (Falktor Oy), Onni Partanen (N&O Partanen Oy), Jussi Penttilä (Delta Europe Industry S.A.), Jaakko Raippalinna, Harri Suoperä (Julkiskaluste Systems Oy), Pekka Särmö (PHJ-Markkinointi Oy), Mauri Tsutsunen (Ilmalinja Oy) ja Seppo Enbom (VTT Automaatio). Hankkeen projektipäällikkönä ja raportin laatijana toimi erikoistutkija Seppo Enbom. Koejärjestelyihin, mittauksiin ja tulosten analysointiin osallistuivat VTT Automaatiosta tutkimusinsinööri Veli-Pekka Suikkanen, mittaushygieenikko Matti Niemeläinen, laboratoriomestari Raija Ilme n, teknikko Kari Kantola sekä tutkijat Lasse Lamula ja Aimo Taipale. Lisäksi ilmanäytteiden analyysiin osallistuivat VTT Kemiantekniikasta tutkija Kirsi Villberg ja tutkimusavustaja Marja-Leena Wilke. VTT Automaatio lausuu parhaimmat kiitokset tutkimuksen rahoittajille, johtoryhmälle ja tutkimustyöhön osallistuneille henkilöille. Tampereella 30.5.2000 Seppo Enbom

4(22) Sisällysluettelo 1 Johdanto... 5 2 Tavoite... 6 3 Huoneilmanpuhdistimien ominaisuuksia kuvaavat suureet... 6 4 Tutkimuksessa mukana olleet laitteet... 7 5 Mittausmenetelmät... 13 5.1 Ääniteho... 13 5.2 Ilmavirta... 13 5.3 Hiukkaserotusaste... 14 5.4 Hiilimonoksidin erotusaste... 15 5.5 Otsonin tuotto... 15 5.6 Tupakansavun hiilivetyjen erotusaste... 15 5.7 Nikotiinin ja B-nikotyriinin summan erotusaste... 16 5.8 Tupakansavun hiukkasosuuden massaerotusaste... 16 6 Tulokset... 17 6.1 Ääniteho... 17 6.2 Ilmavirta... 17 6.3 Hiukkaserotusaste... 17 6.4 Hiilimonoksidin erotusaste... 18 6.5 Otsonin tuotto... 18 6.6 Tupakansavun hiilivetyjen erotusaste... 19 6.7 Tupakansavun hiukkasosuuden massaerotusaste... 19 6.8 Tehollinen ilmavirta... 20 7 Johtopäätökset... 20 8 Lähdeluettelo... 22

5(22) 1 Johdanto Ravintoloiden sisäilman laadun parantamiseen kiinnitetään yhä enemmän huomiota. Myös 1.3.2000 voimaan astunut ns. tupakkalain muutos (487/1999) lisää tarvetta alentaa ravintoloiden sisäilman tupakansavupitoisuutta. Lisäksi lainmuutos ja sen seurauksena tulevat viranomaisohjeet ja määräykset asettavat selkeämmät, yhtenäiset tavoitteet ravintolailman sisäilman laadulle. Vaikka toistaiseksi ravintoloiden sisäilman laadulle ei ole asetettu viranomaisten toimesta tavoitearvoja, on kuitenkin selvää, että ravintoloiden on jaettava asiakastilansa savuttomiin ja savullisiin osiin. Samalla tupakansavun kulkeutuminen savuttomalle puolelle tulee estää. Pelkkä tilojen jako alentaa tupakoimattomien asiakkaiden ja osittain myös henkilökunnan altistumista. Selvää kuitenkin on, ettei pelkkä osastointi riitä. Ilmastoinnin avulla on lisäksi varmistettava, että ravintolan sisällä ilman virtaussuunta on pääosin savuttomalta puolelta savulliselle puolelle. On myös ilmeistä, että jos osastojen liityntä toisiinsa on avoin, on ilmastointiin käytettävä suurempia ilmavirtoja kuin nykyään. Ravintoloiden ilmastoinnin toiminta-arvoista sisäilman laatuun vaikuttaa lähinnä ilmamäärä sekä tulo- ja poistoilman jakotapa. Osastoimattomassa ravintolassa ilman jakotavalla on vähäisempi merkitys. Osastoidussa ravintolassa sen sijaan poistoa kannattaa kohdistaa mahdollisimman paljon savulliselle ja tuloa savuttomalle puolelle, mikä tehostaa ilman käyttöä. Lisäksi tuloilma tulisi jakaa niin, että tuloilmapuhallus aiheuttaa mahdollisimman vähän häiriövirtauksia osastojen välille. Ilmastoinnin tuloilmana on käytettävä ainakin osittain ulkoilmaa. Rakentamismääräysten mukaan ulkoilmavirran on ravintoloissa oltava vähintään 10 dm 3 /s/m 2 (Annon 1987), mikä määräys koskee vain niitä rakennuksia, jotka on toteutettu määräysten voimassaoloaikana. Vanhemman rakennuskannan ulkoilmavirrat ovat todennäköisesti alhaisemmat. Ulkoilman ohella ravintoloiden ilmaa voidaan puhdistaa ns. kierrättävillä ilmanpuhdistimilla, jotka palauttavat puhdistetun ilman takaisin siihen tilaan, mistä ilma on otettukin. Koska tupakansavuinen ilma tulkitaan kuuluvaksi ns. jäteluokkaan 5, ei ravintoloissa voida todennäköisesti käyttää savullisen osan ilmaa palautusilmana tai siirtoilmana savuttomille osastoille, vaikka ko. ilma puhdistettaisiin ulkoilmaakin puhtaammaksi. Huomattava osa ravintoloista toimii tiloissa, joiden ilmastointilaitosten ulkoilmavirtaa on hyvin vaikea lisätä. Jo riittävän suurten ilmastointikanavien sijoittelu tuottaa rakenteellisia vaikeuksia tai se voi olla jopa mahdotonta. Lisäksi lisääntyvä energiatarve voi johtaa huomattaviin kustannuksiin, jos esim. kaukolämmön jakokeskus joudutaan uusimaan. Tällaisissa tapauksissa eräs vaihtoehto on käyttää ilmastointia täydentäviä sisäilman puhdistimia. Ravintoloissa on perinteisesti käytetty ilmanpuhdistimia tupakansavun vähentämiseen. Yleisimmin käytössä ovat yhä edelleen ns. sähkösuodattimet, joilla poistetaan sisäilman hiukkasia. Koska tupakkalain muutoksen perusteella kiinnitetään huomiota myös tupakansavun kaasumaisiin epäpuhtauksiin, on markkinoille tullut ja todennäköisesti tulee lisää laitteita, joilla pystytään poistamaan myös kaasumaiset epäpuhtaudet.

6(22) Jotta ilmanpuhdistin toimii käyttäjän kannalta tyydyttävästi, on sen kyettävä poistamaan ilmasta kaasumaiset ja hiukkasmaiset epäpuhtaudet. Laitteen ilmavirran on oltava myös käyttötarkoitukseen riittävä ja melutason kohtuullinen. Lisäksi puhdistimien ominaisuuksien on pysyttävä pitkään hyvinä vaikeissakin käyttöolosuhteissa, eli lähinnä puhdistimen suodatusosien huoltovälin on oltava riittävän pitkä. Näistä hankintapäätösten kannalta oleellisista ominaisuuksista ei ravintoloiden edustajilla ole ollut riittävästi tietoa. 2 Tavoite Hankkeen tavoitteena oli määrittää erilaisten ravintolakäyttöön tarkoitettujen ilmanpuhdistimien käyttöön vaikuttavat ominaisuudet, kuten ääniteho, ilmavirta, hiukkaserotusaste, tupakansavun puhdistuskyky ja otsonin tuotto. Tavoitteena oli selvittää ko. suureet ensin käyttämättömille laitteille ja sen jälkeen tupakansavulla kuormitetuille laitteille. 3 Huoneilmanpuhdistimien ominaisuuksia kuvaavat suureet Erotusaste Ilmavirta Tehollinen ilmavirta Huoneilmanpuhdistimien erotusaste E ilmoittaa, kuinka suuri osa puhdistimeen tulevan ilman epäpuhtauksista jää puhdistimeen. Huoneilmanpuhdistimen ilmavirta q tarkoittaa laitteen läpi aikayksikössä virtaavan ilman määrää. Huoneilmanpuhdistimien tehokkuutta poistaa ilman epäpuhtauksia kuvataan usein erotusasteella E ja laitteen läpi virtaavan ilman määrällä q. Molemmat suureet ovat hyvin tärkeitä mm. tuotekehityksessä, mutta käyttäjien kannalta tarkasteltuna näiden suureiden tulo on tärkeämpi. Kerrottaessa nämä suureet keskenään, saadaan tulokseksi ns. tehollinen ilmavirta q e, jolle on voimassa kaava (1) q e = E q (1) Huoneilmanpuhdistimen tehokkuus riippuu suodatettavan epäpuhtauden ominaisuuksista. Siten eri huoneilmanpuhdistimien tehollinen ilmavirta voi vaihdella merkittävästi riippuen epäpuhtaudesta. Ravintoloissa ilmanpuhdistimien tehollinen ilmavirta on syytä tietää hiukkasille (tupakansavun hiukkaset) ja hiilivedyille (tupakansavun hiilivedyt). Tässä tutkimuksessa huoneilmanpuhdistimien tehokkuus mitattiin ilmasuodattimien erotusastemittauksissa yleisesti käytetyillä testihiukkasilla (DEHS) sekä tu-

7(22) pakansavun hiukkasilla ja hiilivedyillä. Lisäksi tehollinen ilmavirta määritettiin yhdelle laitteelle hiilimonoksidilla. Kuormitus Ilmansuodattimien, kuten myös huoneilmanpuhdistimien ominaisuudet muuttuvat käytön aikana. Ravintolaympäristössä ilmanpuhdistimet kuormittuvat eniten tupakansavun epäpuhtauksille. Tästä syystä huoneilmanpuhdistimet kuormitettiin tupakansavulla ja niiden suodatuksen tehokkuus määritettiin myös kuormituksen aikana ja sen jälkeen. Otsoni Ravintoloiden ilmanpuhdistimissa käytetään myös otsonisaattoreita. Niiden käytöllä pyritään vähentämään tupakansavun hajuhaittaa. Myös useimmat sähköiset huoneilmanpuhdistimet ja ionisaattorit tuottavat otsonia. Jos laitteen otsonin tuotto on voimakasta, voi sisäilman otsonipitoisuus nousta. Otsoni on epäpuhtaus, jonka pitoisuus ulkoilmassa ajoittain ylittää työpaikkojen ilman haitalliseksi tunnetun pitoisuuden (HTP 8h 0,05 ppm) (Annon 1998). Johtuen otsonin luonnollisesta hajoamisesta, sisäilman otsonipitoisuus on kuitenkin yleensä huomattavasti alhaisempi kuin ulkoilman. Jos otsonia tuotetaan tarkoituksella sisätiloihin, on mahdollista, että otsonin pitoisuus etenkin päästölähteen vieressä nousee liian suureksi. Ääniteho Äänen painetaso Huoneilmanpuhdistimien aiheuttama melu on tärkeä suure, joka vaikuttaa ilmanpuhdistimien käytettävyyteen. Huoneilmanpuhdistimien ääniteknisten ominaisuuksien perussuure on ääniteho, joka on yleisesti käytetty yhteismitallinen suure erilaisten koneiden ja laitteiden ominaisuuksien vertailussa. Äänen painetaso ilmoittaa, kuinka suuri melutaso syntyy esim. huoneilmanpuhdistimen käyttöpaikalla. Äänen painetasoon vaikuttaa laitteen ääniteho, sijoitushuoneen vaimennusominaisuudet sekä painetason mittauskohdan sijainti suhteessa meluavaan laitteeseen. Tässä tutkimuksessa ei laitteiden äänen painetasoa määritetty. Yleensä äänen painetaso on selvästi alhaisempi kuin ääniteho. 4 Tutkimuksessa mukana olleet laitteet Hankkeeseen osallistuvien yritysten toimesta tukittavaksi toimitettiin 6 ilmanpuhdistinta, jotka on esitetty taulukossa 1. Laitteet tutkittiin siinä kunnossa, jossa ne oli toimitettu VTT:lle. Laitteiden valokuvat ovat kuvissa 1 6.

8(22) Taulukko 1. Ilmanpuhdistimien valmistajat, markkinoijat, tuotemerkit ja tyyppi/sarjanumerot. Laite nro Valmistaja Markkinointi Tuotemerkki Tyyppi/sarja nro 1 Eagle Filter Oy PHJ-Markkinointi Oy Resto Clear 2000 2 Filtec Finland Oy Filtec Finland Oy Filtec 4003 3 Birgersson Falktor Oy Bingo 622 international Ab 4 Raippalinna Raippalinna Clean Air 1000 5 Stik environnement Julkiskaluste Systems Casadron D 0000477 Oy 6 N&O Partanen Oy Ilmalinja Oy Air Cleaner 2000 Kuva 1. Laite no 1, virtaussuunta sivulta alas.

9(22) Kuva 2. Laite no 2, virtaussuunta alaosasta sivulta yläosaan sivulle. Kuva 3. Laite no 3, virtaussuunta sivulta ylös sivulle.

10(22) Kuva 4. Laite no 4, virtaussuunta ylhäältä oikealla olevan imulaatikon ja keskellä olevan äänenvaimennetun kanavaosan kautta ilman puhdistusosan kautta sivulle.

Kuva 5. Laite no. 5. Ilman virtaussuunta ylhäältä alas. 11(22)

12(22) Kuva 6. Laite no 6. Ilman virtaussuunta ylhäältä alas. Tutkittujen laitteiden hiukkasuodattimena oli laitteessa 5 sähkösuodatin ja muissa laitteissa kuitusuodatin. Laitteen 5 kaasusuodatinosa oli tarkoitettu laitteen tuottaman otsonin poistoon. Kaikki muut laitteet oli varustettu kaasusuodattimella, jonka tavoitteena oli poistaa tupakansavun kaasumaisia epäpuhtauksia. Lisäksi laitteet 2 ja 3 oli varustettu otsonisaattorilla, jonka käytön tarkoituksena oli vähentää tupakansavun hajuhaittoja.

13(22) 5 Mittausmenetelmät Ilmanpuhdistimista mitatut suureet olivat: - ääniteho - ilmavirta - hiukkaserotusaste - tupakansavun kokonaishiilivetyjen erotusaste - tupakansavun nikotiinin ja B-nikotyriinin summan erotusaste - tupakansavun hiukkasosuuden erotusaste - hiilimonoksidin erotusaste (vain yrityksen toivomuksesta) - otsonin tuotto. Mittaukset tehtiin äänitehon, hiilimonoksidin erotusasteen ja otsonin tuoton osalta vain käyttämättömille laitteille. Laitteiden ominaisuudet muuttuvat käytön aikana, minkä selvittämiseksi niitä kuormitettiin tupakansavulla. Tupakansavu tuotettiin passiivisesti palavilla savukkeilla. Kaikkia laitteita kuormitettiin suhteessa niiden maksimi-ilmavirtaan yhtä paljon. Kuormituksen määrä oli 12 savuketta/dm 3 /s. Esimerkiksi jos laitteen ilmavirta oli 100 dm 3 /s, kuormitus oli 1200 savuketta. Kuormitusaika oli aina 18 tuntia. Kuormituksen aikana seurattiin jatkuvasti laitteiden ilmavirtaa. Hiukkaserotusaste mitattiin ennen kuormitusvaihetta ja sen jälkeen. Tupakansavun hiilivetyjen ja hiukkasmaisten epäpuhtauksien erotusaste mitattiin kuormituksen alussa, puolessavälissä ja lopussa. Mittaustuloksista laskettiin kullekin laitteelle edelleen tehollinen ilmavirta tupakansavun hiukkasmaisten ja kaasumaisten epäpuhtauksien puhdistuksessa. Mittausten ja kuormituksen aikana ilmanpuhdistimiin menevän ilman suhteellinen kosteus oli 30 ± 3 % ja lämpötila 22 ± 2 C. 5.1 Ääniteho Ilmanpuhdistimien ääniteho mitattiin standardin ISO 3744 mukaan puolikaiuttomassa laboratoriossa. 5.2 Ilmavirta Ilmanpuhdistimien ilmavirta q mitattiin niin, että tutkittava laite asennettiin puhaltamaan ilmaa testikammion (Kuva 7) toisesta osakammiosta toiseen. Testikammioon puhallettiin ja siitä poistettiin ilmaa säädettävillä apupuhaltimilla, jotka säädettiin toimimaan niin, että osakammioiden välinen paine-ero oli = 0. Testikammion ilmavirta mitattiin ko. tilanteessa ja mittaustulos vastasi näin vapaasti toimivan ilmanpuhdistimen ilmavirtaa. Ilmavirran mittaukseen käytettiin kalibroitua mittarengasta.

14(22) HEPA-suodatin Puhallin Puhallin Testihiukkasten syöttö Savukkeiden poltto Sulkupelti Pöly- ja TVOCnäytteet Ilmanpuhdistin Pöly- ja TVOCnäytteet Venttiilikoneisto ja virtuaali-impaktori Hiukkaslaskuri ja tietokone Näytteenotto Imupumppu Näytteenotto Puhallin Ilmavirran mittaus Kuva 7. Ilmavirran ja suodatusominaisuuksien mittausjärjestelyt. 5.3 Hiukkaserotusaste Hiukkaserotusaste E p mitattiin siten, että testikammioon johdettiin HEPA - suodatettua ilmaa, johon sekoitettiin testihiukkasia (DEHS). Testihiukkasten lukumääräpitoisuus mitattiin vuorotellen ilmanpuhdistimen imu- ja painepuolelta hiukkaslaskurilla (PMS-Las-x). Kaikkiaan mitattiin kuusi mittausparia, joiden keskiarvon perusteella laskettiin laitteen erotusaste hiukkaskoon funktiona E p (D p ) kaavasta E ( D p p N2( Dp) ) = 1, (2) N ( D ) 1 p missä N 1 (D p ) on hiukkasten lukumääräpitoisuus ennen ilmanpuhdistinta, N 2 (D p ) hiukkasten lukumääräpitoisuus puhdistimen jälkeen ja hiukkaskoko. D p

15(22) 5.4 Hiilimonoksidin erotusaste Hiilimonoksidin erotusaste mitattiin siten, että testikammioon johdettiin hiilimonoksidia. Hiilimonoksidi tuotettiin kaasupullosta. Testikammioon menevän hiilimonoksidin määrä säädettiin virtaussäätimellä niin, että hiilimonoksidin pitoisuus ilmanpuhdistimen imupuolella oli 50 ppm. Hiilimonoksidin pitoisuus mitattiin infrapuna-analysaattorilla (Miran 1 A) ilmanpuhdistimen imu- ja painepuolelta ja erotusaste E CO määritettiin mittaustuloksista kaavalla E CO CCO2 = 1, (3) C CO1 missä C CO1 on hiilimonoksidin kokonaispitoisuus ennen ilmanpuhdistinta ja C CO2 hiilimonoksidin kokonaispitoisuus ilmanpuhdistimen jälkeen. 5.5 Otsonin tuotto Otsonin tuotto g O määritettiin mittaamalla otsonin pitoisuus ilmanpuhdistimen imu- ja painepuolelta. Tuotto laskettiin mittaustulosten perusteella kaavasta g O = q ( C C ) 1, (4) O2 O missä q on laitteen ilmavirta, C O2 otsonipitoisuus ilmanpuhdistimen painepuolella ja otsonipitoisuus ilmanpuhdistimen imupuolella. C O1 5.6 Tupakansavun hiilivetyjen erotusaste Hiilivetyjen kokonaiserotusaste E TVOC mitattiin ottamalla ilmanäytteet puhdistimien imu- ja painepuolelta TENAX-Gr- näytteenottoputkiin, jotka analysoitiin edelleen laboratoriossa (VTT Kemiantekniikka). Näytteenoton ilmamäärä määritettiin pumppujen käyttölaskurin ja kalibroinnin avulla, jolloin pitoisuus oli näytteenottoputken sisältämän hiilivetymäärä jaettuna näytteenoton ilmamäärällä. Näytteenotto tehtiin ilmanpuhdistimen imu- ja painepuolelta kahtena rinnakkaisena näytteenä. Näyteilmamäärä imupuolelta oli noin 0,8 dm 3 ja painepuolelta 2,5 dm 3. Hiilivetyjen kokonaiserotusaste laskettiin mittaustuloksista kaavalla E TVOC CTVOC 2 = 1, (5) C TVOC1 missä C TVOC1 on hiilivetyjen kokonaispitoisuus ennen ilmanpuhdistinta ja C TVOC2 hiilivetyjen kokonaispitoisuus ilmanpuhdistimen jälkeen.

16(22) 5.7 Nikotiinin ja B-nikotyriinin summan erotusaste Tupakansavu tuottamaa nikotiinia käytetään merkkiaineena, jonka perusteella arvioidaan ravintoloiden sisäilman tupakansavun pitoisuutta. Koska nikotiinin osuus tupakansavun hiilivedyissä on melko pieni ja tupakansavussa esiintyy myös kohtuullisessa määrin B-nikotyriiniä, jonka kiehumispiste ja näin oletettavasti myös suodatusominaisuudet ovat lähellä nikotiinin ominaisuuksia, oletettiin, että nikotiinin ja B-nikotyriinin yhteispitoisuuden perusteella laskettu erotusaste E Ni kuvaa tässä tapauksessa luotettavammin ilmanpuhdistimien ominaisuuksia nikotiinin suodatuksessa. Ko. erotusaste määritettiin kaavalla E Ni CNi2 = 1, (6) C Ni1 missä C Ni1 on nikotiinin ja B-nikotyriinin summapitoisuus ennen ilmanpuhdistinta ja C Ni2 nikotiinin ja B-nikotyriinin summapitoisuus ilmanpuhdistimen jälkeen. Koska nikotiinin ja B-nikotyriinin pitoisuus oli pieni, ovat ko. aineilla mitatut erotusasteet lähinnä suuntaa antavia. 5.8 Tupakansavun hiukkasosuuden massaerotusaste Tupakansavun hiukkasosuuden massaerotusaste E M mitattiin ns. suodatinmenetelmällä. Tällöin ilmanpuhdistimen imu- ja painepuolelta imettiin imupumpulla ilmanäytteet näytteenottosuodattimien läpi. Näytteenottosuodattimina käytettiin ilmanpuhdistimien imupuolella Millipore suodattimia (AAWP 037700) ja painepuolella Nuklepore suodattimia (polykarbonaatti, 0,4 µ, d= 37 mm). Näytteenotto tehtiin kahtena rinnakkaisena näytteenä. Näytteenoton ilmamäärä oli ilmanpuhdistimien imupuolella noin 0,65 m 3 ja painepuolella 2,1 m 3. Näytteenottosuodattimet punnittiin ennen näytteenottoa ja sen jälkeen. Painon muutos vastasi näytteenottosuodattimelle kertyneen tupakansavun määrää. Kun savun määrä jaettiin imupumpun ilmamäärällä, saatiin selville tupakansavun hiukkasosuuden pitoisuus. Edelleen ilmanpuhdistimen erotusaste määritettiin em. pitoisuuksien perusteella kaavalla E M CM 2 = 1, (7) C M1 missä C M1 on tupakansavun hiukkasten massapitoisuus ennen ilmanpuhdistinta ja C M2 tupakansavun hiukkasten massapitoisuus ilmanpuhdistimen jälkeen.

17(22) 6 Tulokset 6.1 Ääniteho Laitteiden ääniteho mitattiin puolikaiuttomassa laboratoriossa. Tulokset ovat taulukossa 1. Taulukko 1. Ilmanpuhdistimien A-painotetut äänitehotasot L wa (db). Laite Ääniteho L wa (db) Tehoporras 1 Tehoporras 2 Tehoporras 3 Tehoporras 4 Tehoporras 5 1 40 53,7 59,5 66,5 76,6 2 < 37,4 47,9 53,1 60,9 73,1 3 49,4 55,7 61,8 66,4 69,9 4 < 38,6 54,5 60,4 64,4 68,5 5 52,4 65,7 6 < 45,6 54,6 59,8 64,6 70,0 6.2 Ilmavirta Laitteiden ilmavirrat mitattiin kuormituskammiossa ennen kuormitusta tasapainomenetelmällä. Ilmavirrat ovat taulukossa 2. Taulukko 2. Ilmanpuhdistimien ilmavirrat dm 3 /s. Laite Ilmavirta dm 3 /s Tehoporras 1 Tehoporras 2 Tehoporras 3 Tehoporras 4 Tehoporras 5 1 ei mitattu 64 92 141 228 2 ei mitattu 78 100 156 276 3 48 79 125 179 208 4 18 42 61 95 168 5 32 55 6 50 125 173 224 283 6.3 Hiukkaserotusaste Ilmanpuhdistimien hiukkaserotusasteet mitattiin kohdassa 5.3 esitetyllä menetelmällä. Hiukkaserotusasteet ovat taulukoissa 3 ja 4.

18(22) Taulukko 3. Ilmanpuhdistimien hiukkaserotusasteet, % (kuormittamattomat laitteet). Laite Erotusaste, % Hiukkaskoko 0,4 µm Hiukkaskoko 0,9 µm Hiukkaskoko 2,5 µm 1 99,1 99,7 99,9 2 98,5 99,3 99,9 3 99,8 99,8 99,9 4 84,2 94,5 99,4 5 71,0 84,2 99,0 6 98,7 99,7 99,8 Taulukko 4. Ilmanpuhdistimien hiukkaserotusasteet, % (kuormitetut laitteet). Laite Erotusaste, % Hiukkaskoko 0,4 µm Hiukkaskoko 0,9 µm Hiukkaskoko 2,5 µm 1 99,4 99,8 99,7 2 98,4 99,2 99,8 3 99,8 99,8 99,9 4 84,9 94,9 99,4 5 24,3 36,7 89,3 6 98,2 99,6 99,9 6.4 Hiilimonoksidin erotusaste Hiilimonoksidin erotusaste mitattiin vain laitteelle 2. Laitteen ei havaittu erottavan hiilimonoksidia. 6.5 Otsonin tuotto Otsonisaattoreilla varustettuja laitteita olivat 2 ja 3. Molempien laitteiden otsonin tuotto oli 18 cm 3 /h. Sähkösuodatinperiaatteella toimivan laitteen 5 otsonin tuotto oli alle määritysrajan. Kun otetaan huomioon otsonin haitalliseksi tunnettu pitoisuus HTP 8h = 0,05 ppm (Annon 1998), pystyvät molemmat otsonisaattoreilla varustetut laitteet nostamaan tilavuusvirraltaan 100 dm 3 /s ilmavirran otsonipitoisuuden haitalliseksi tunnettuun pitoisuuteen. Otsonointi siis todennäköisesti lisää ilmanpuhdistimien lähellä olevien henkilöiden mahdollisuutta altistua otsonille, jos otsonointia käytetään ravintolan aukioloaikana.

19(22) 6.6 Tupakansavun hiilivetyjen erotusaste Hiilivetyjen erotusaste mitattiin tupakansavukuormituksen yhteydessä. Hiilivetyjen kokonaispitoisuus ennen puhdistinta oli 5 8 mg/m 3. Hiilivetyjen erotusaste on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. Hiilivetyjen erotusaste, %. Laite Erotusaste, % Kuormitus 0 % Kuormitus 50 % Kuormitus 100 % 1 79 52 47 2 63 44 37 3 98 94 90 4 99 97 96 5 36 epäonnistui 17 6 97 94 92 Nikotiinin erotusastetta ei voitu luotettavasti määrittää. Nikotiinin ja B-Nicotyriinin summan erotusaste (suuntaa-antava tulos) on taulukossa 6. Taulukko 6. Nikotiinin ja B-Nikotyriinin summan erotusaste, %. Laite Erotusaste, % Kuormitus 0 % Kuormitus 50 % Kuormitus 100 % 1 70 67 61 2 58 54 58 3 98 97 97 4 99 99 98 5 71 epäonnistui 43 6 98 97 98 6.7 Tupakansavun hiukkasosuuden massaerotusaste Tupakansavun hiukkasosuuden massaerotusaste mitattiin suodatinmenetelmällä. Tupakansavun hiukkasosuuden pitoisuus ennen puhdistimia oli n. 3 mg/m 3. Tulokset ovat taulukossa 7. Taulukko 7. Massaerotusaste tupakansavun hiukkasille, %. Laite Erotusaste, % Kuormitus 0% Kuormitus 50 % Kuormitus 100 % 1 99 99 99 2 99 99 99 3 99 99 99 4 93 92 93 5 92 74 66 6 98 98 98

20(22) 6.8 Tehollinen ilmavirta Kierrätyskäytössä ilmanpuhdistimien vaikutusta sisäilmaan kuvaa parhaiten ns. tehollinen ilmavirta, joka on erotusasteen ja ilmavirran tulo. Hiilivetyjen osalta mitattujen laitteiden teholliset ilmavirrat on esitetty taulukossa 8. Tupakansavun hiukkasosuuden erottumisen perusteella määritetty tehollinen ilmavirta oli lähes sama kuin laitteiden ilmavirta (Taulukko 9). Taulukko 8. Ilmanpuhdistimien tehollinen ilmavirta hiilivetyjen suodatuksessa, dm 3 /s. Laite Tehollinen ilmavirta, dm3/s Kuormitus 0 % Kuormitus 50 % Kuormitus 100 % 1 180 119 107 2 174 121 102 3 204 196 187 4 166 163 161 5 20 epäonnistui 9 6 275 266 260 Taulukko 9. Ilmanpuhdistimien tehollinen ilmavirta tupakansavuhiukkasten suodatuksessa, dm 3 /s. Laite Tehollinen ilmavirta, dm 3 /s Kuormitus 0 % Kuormitus 50 % Kuormitus 100 % 1 226 226 226 2 273 273 273 3 206 206 206 4 156 155 156 5 51 41 36 6 277 277 277 7 Johtopäätökset Hankkeessa saatiin selville erilaisten ravintolailman puhdistamiseen tarkoitettujen ilmanpuhdistimien merkittävimmät ominaisuudet. Tärkein ilmanpuhdistimien ominaisuus on tehollinen ilmavirta, ja sen muuttuminen käytön aikana. Osassa laitteista tehollinen ilmavirta aleni selvästi kuormituskokeiden yhteydessä. Muutos tapahtui kuitenkin vain kaasusuodatusominaisuuksissa. Hiukkasuodatuksen ja muutaman laitteen kaasusuodatusominaisuuksien muutoksen määrittämiseen ei kuormitusjakso ollut riittävän pitkä. Ravintoloiden ilmastoinnin eräänä tavoitteena on pitää sisäilman tupakansavupitoisuus riittävän alhaisena. Ilmanvaihdon ulkoilmaosuuden mitoitusilmavirtana käytetään usein rakentamismääräysten mukaista ilmavirtaa 10 dm 3 /s/m 2 (Annon 1987). Jos ravintolassa tupakoidaan runsaasti, kuten etenkin nykyään savullisilla osastoilla, nousee tupakansavupitoisuus mitoitusilmavirrallakin korkeaksi (Hyvärinen ym. 1998). Osassa ravintoloista ilmanvaihtuvuus ei

21(22) vastaa nykyisiä uusille rakennuksille tarkoitettuja ilmanvaihtomääräyksiä, jolloin ko. ravintoloissa tupakansavupitoisuus voi olla hyvin korkea. Ravintoloiden ilmanjakojärjestelmät toimivat käytännössä usein ns. sekoitusperiaatteella (Hyvärinen ym. 1998). Tällöin voidaan arvioida, että jos halutaan alentaa sisäilman epäpuhtauspitoisuutta esim. 50 %, on ilmanvaihtoa lisättävä 100 % (Kimmel 1986). Koska ravintoloiden ilmanvaihtuvuus on yleensä suuri, sisäilman laadun merkittävä parantaminen edellyttää siis ilmanvaihdon merkittävää lisäämistä tai tupakoinnin vähentämistä. Tupakkalain muutoksella pyritään rajoittamaan tupakansavun aiheuttamia haittoja ravintoloissa. Lakimuutoksen seurauksena ravintoloissa kannattaa keskittää poistoilmanvaihto savullisen puolen kautta ulos. Tämä nostaa ko. osaston ilmanvaihtuvuutta. Toisaalta koska kaikkea poistoa ei kuitenkaan oteta ko. osaston kautta, alenee tupakoivaa henkilöä kohden laskettu ilmamäärä. Tämän seurauksena savullisen puolen tupakansavupitoisuus todennäköisesti nousee korkeammaksi kuin ennen lainmuutosta, jolloin tupakoitiin koko ravintolassa. Jos savullisen puolen tupakansavupitoisuutta halutaan alentaa merkittävästi, tulee ko. osaston ilmanvaihtoa myös lisätä merkittävästi. Ilmanvaihdon lisäämiseen voidaan käyttää ulkoilmaa tai puhdistettua sisäilmaa. Ulkoilman käytön lisääminen edellyttää ilmanvaihtolaitoksen ja - kanavien koon lisäämistä. Lisääntyvä ulkoilmavirta johtaa myös lisääntyvään lämmitystehon tarpeeseen, mistä edelleen voi olla seurauksena tarve lisätä lämmön tuotantolaitteiston kokoa. Seurauksena on investointi- ja käyttökustannusten nousu. Jos tupakansavun pitoisuutta alennetaan ilmanpuhdistimilla ja tavoitteena on puolittaa tupakansavupitoisuus, joudutaan puhdistimia asentamaan useita kappaleita samaan ravintolaan. Esim. jos savullisen puolen ilmanvaihtuvuus ennen puhdistimien lisäystä on 15 dm 3 /s/m 2, pinta-ala 100 m 2 ja ilmanpuhdistimen tehollinen ilmavirta on 150 dm 3 /s, on ko. laitteita hankittava 10 kpl. Ravintoloiden savullisen puolen tupakansavupitoisuuden merkittävä alentaminen edellyttää siis huomattavaa puhdistetun kierrätysilmavirran lisäämistä. Toisena vaihtoehtona on lisätä lähes yhtä paljon ilmastoinnin ulkoilmavirtaa. Ilmanpuhdistimia käytettäessä on otettava huomioon, että niiden lämpökuorma tulee ravintolasaliin. Jos laitteen, jonka tehollinen ilmavirta on 150 dm 3 /s, sähköteho on 360 W, voi ko. laitteen lämpökuorma suhteessa savullisen osaston pinta-alaan olla noin 36 W/m 2. Jos osaston ilmanvaihtuvuus on 15 dm 3 /s/m 2, ilmanpuhdistin voi nostaa savullisen puolen lämpötilaa 1-2 C. Lämpötilan nousu taas tehostaa savuttoman ja savullisen osan välistä luonnollista ilmanvaihtoa (savupiippuvaikutus) (Enbom 2000), jolloin savuttoman tilan kannalta tarkasteltuna ko. laitteista ei saada täyttä hyötyä. Eräänä mahdollisuutena olisi usean erillisen puhdistimen sijasta käyttää suurempia, jäähdytyksellä varustettuja, kiinteästi asennettuja ilmanpuhdistimia. Näin ko. laitteilla voitaisiin alentaa myös savullisen osaton lämpötila samalle tasolle kuin savuttoman puolen lämpötila, jolloin osastojen välisen savupiippuvaikutuksen aiheuttama epäpuhtaan ilman virtaus saataisiin mahdollisimman pieneksi. Tämän tutkimuksen tavoitteena ei ollut tutkia ilmanpuhdistimien edullisuutta verrattuna ulkoilman käyttöön perustuvaan ilmastointiin. Etenkin vanhassa rakennuskannassa ilmastoinnin lisääminen muilla keinoilla voi olla vaikeaa tai käytännössä lähes mahdotonta, jolloin kierrätysilmansuodattimet voivat olla hyvin kilpailukykyinen vaihtoehto ulkoilman käytölle. Kun tarkastellaan luonnonvarojen käyttöä kokonaisuutena, tulisi pohtia, onko edullisempaa poistaa

22(22) sisäilman epäpuhtaudet suodattimiin sen sijaan, että epäpuhtaudet laimennetaan suureen, runsaasti energiaa kuluttavaan, ulos puhallettavaan ilmavirtaan. Koska ilmanpuhdistimet lisäävät ravintoloiden lämpökuormaa, on syytä kehittää myös jäähdytyksellä varustettuja ilmanpuhdistimia, joilla voitaisiin vähentää ravintoloissa usein muutoinkin esiintyvää ylilämpöä. Otsonisaattoreilla varustettujen ilmanpuhdistimien tehokkuus mitattujen suureiden osalta oli samaa luokkaa kuin niiden laitteiden, joissa ei käytetty otsonointia. Koska otsoni on ihmisten terveydelle haitallinen, tulisi otsonoinnin käyttöä välttää ravintoloiden aukioloaikoina. 8 Lähdeluettelo Annon, (1987). Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto. Määräykset ja ohjeet 1987. Suomen rakentamismääräyskokoelma. Ympäristöministeriö. Helsinki. 19 s. Annon, (1998). HTP - Arvot 1998. Turvallisuustiedote 25. Sosiaali- ja terveysministeriö, Työsuojeluosasto, Tampere. 50 s. Enbom S. (2000). Ravintoloiden tupakansavuhaittojen vähentäminen. Raportti TURB 013. VTT Automaatio, Tampere. 39 s. Hyvärinen M, Mielo T, Reijula K, Welling I, ja Marttinen K. (1998). Passiivitupakoinnin vähentäminen ravintoloissa ilmanvaihtoteknisten ratkaisujen kehittäminen Hankkeen 245/96 loppuraportti, Sosiaali-ja terveysministeriö. 23 s + liit. Kimmel Jyrki (1986). Sähkösuodattimien vaikutus ravintolailman hiukkaspitoisuuteen. Tampereen teknillinen korkeakoulu, Fysiikan osasto. Raportti 86. 97s + liit.