Atte Honkanen IV-kanaviston rakennustekniikkaa Pyöreiden kanavien liitostavat Opinnäytetyö Talotekniikan koulutusohjelma Toukokuu 2009
KUVAILULEHTI Opinnäytetyön päivämäärä 15.5.2009 Tekijä(t) Atte Honkanen Koulutusohjelma ja suuntautuminen Talotekniikka, LVI-tekniikka Nimeke IV-kanaviston rakennustekniikkaa: Pyöreiden kanavien liitostavat Tiivistelmä Työn tarkoituksena on tutkia ilmanvaihtokanavistojen rakennusteknistä perusominaisuutta. Asia tulee esiin suuria kanavistoja rakennettaessa jolloin kiinnitys vaihtoehdoksi voitaisiin valita vetoniitin sijasta itseporautuva- eli porakärkinen ruuvi. Valintaa tehtäessä päätökseen vaikuttaa oleellisesti kustannukset. Kokonaiskustannuksia laskettaessa on huomioitava hankintahinta, asennukseen kuluva aika sekä tarvittava määrä. Asennukseen vaikuttavat seikat ovat: kuinka paljon kohteessa on ahtaita tai ulottumattomissa olevia porattavia paikkoja, kuinka nopeasti päästään niitistä tai ruuvista seuraavaan normaalitilanteessa, sekä kuinka paljon kutakin on laitettava jotta asiallinen kestävyys on saavutettu. Kustannuksia selvittääksemme suoritettiin koe josta saadaan selville ajan kulutusta sekä ergonomiaa. Toisessa kokeessa testattiin lujuutta, jolla on tärkeä osa, ei vain rakentajan imagon, vaan myös turvallisuuden kannalta. Rajakanavakokona tässä työssä käytin 400 mm standardikokoa, koska se on pienin mahdollinen koko jossa valinnalla voi olla merkitystä suurempia kannakevälejä ajateltaessa. Esimerkiksi teollisuudessa kannakointi ei aina onnistu tarvittavin välein. Elinkaariajattelussa on myös huomioitava kanaviston huolto eli pääasiassa nuohous. Kolmannessa kokeessa testattiin kuinka paljon harjat kuluvat testattavalla 13 mm itseporautuvalla ruuvilla sekä yleisimmin käytetyllä niitillä. Kulutusta selvittämällä voidaan hahmotella onko haitta suurempi kuin hyöty, mikäli ruuveja käytettäisiin niittien sijasta. Kaikissa kokeissa käytettiin samojen valmistajien samoja tuotteita. Ruuvit olivat Ferrometallin poraruuvi KFR ZN 4,2x13 Niitit olivat Spurwayn vetoniitti 73SS4-4 3.2x10.10 Koekanavistot ja osat olivat Lindab Oy:ltä Lyhyesti kokeiden tulokset ovat seuraavat: Ruuveja käyttämällä liitosten sitominen on kolmanneksen nopeampaa. Liitoksien kestävyys on ruuvattuna noin kaksi kertaa lujempi. Nuohousharjojen kuluvuus on ruuveja käyttämällä 10,9 grammaa tuhannen liitoksen nuohousjaksolla. Niittejä testattaessa harjat kuluivat 7,8 grammaa, mutta kuluminen aiheutui kanaviston rakenteellisesta kulutuksesta. Asiasanat (avainsanat) ilmastointi, ilmastointiasentajat, ilmastointilaitteet, kanavat, asennus Sivumäärä 15+4 Kieli Suomi URN URN:NBN:fi:mamkopinn200976885 Huomautus (huomautukset liitteistä) Ohjaavan opettajan nimi Lehikoinen Pertti Opinnäytetyön toimeksiantaja Insinööritoimisto Ilmatekno Oy
DESCRIPTION Date of the bachelor's thesis 15.5.2009 Author(s) Atte Honkanen Degree programme and option Building service, HVAC-engineering Name of the bachelor's thesis Duct building technique: Joining round ducts Abstract The goal of this work was to examine the structural basics of air condition ducts. This work concentrates on how larger duct systems are built. Finnish construction recommendations forbid ducts with joints constructed with screws. The reason of this denial comes from the experience of duct cleaners, who have noticed that screws are the main reason, why duct cleaning brushes wear out fast. There are many types of screws, but this work concentrates only on 13 mm self drilling-, or flat headed screw. The amount of detrition is tested in this work, along with other qualities, to see whether it s profitable to deny totally the use of screws. To find out the qualities of screws, three tests were made to compare with the qualities of blind rivets. The first test focuses on expenses, which include buying price and time of installing. In the second test, the durability is tested, which plays important role, not just for constructor s image, but also for the common safety. I limit the duct dimension to 400mm standard size, because it s the smallest size where the decision could bring advantage,especially when longer supporting distances are required. The difference in durability shows how many of each is required to archive acceptable strength of joint. For example in industry, the duct supporting can t always be done as required. The third test measures how much duct cleaning brushes are worn off by tested screw- and rivet type. Finding out detritions allows us to perceive if the harm is greater than benefit, if screws would be selected instead of rivets. Brieflythe results of these tests: Binding duct joints with screws saves time about one third compared to rivets. Strength of joint is almost doubled when built with screws. Detrition of duct cleaning brushes is 10,9 grams during thousand joint test period. Testing blind rivets caused detrition of 7,8 grams, but the reason for this was structural property of duct. Subject headings, (keywords) Pages Language URN 15+4 Finnish URN:NBN:fi:mamk-opinn200976885 Remarks, notes on appendices Tutor Lehikoinen Pertti Bachelor s thesis assigned by Engineering office Ilmatekno Oy
SISÄLTÖ 1 JOHDANTO... 1 2 VIITTEITÄ SÄÄDÖKSIIN... 1 3 NOPEUSKOE... 2 3.1 Koejärjestely... 2 3.2 Tulokset... 3 3.3 Johtopäätökset... 4 4 RASITUSKOE... 5 4.1 Koejärjestely... 5 4.2 Tulokset... 6 4.3 Johtopäätökset... 7 5 NUOHOUSKOE... 9 5.1 Koejärjestely... 9 5.2 Tulokset... 10 5.3 Johtopäätökset... 12 6 PÄÄTELMÄT JA YHTEENVETO... 13 LÄHDELUETTELO... 15 LIITTEET Liite 1. Rasituskokeiden tulokset
1 JOHDANTO 1 Mikkelin ammattikorkeakoulun ensimmäisen lukukauden aikoihin, RC linja Oy:n järjestämässä koulutusiltamassa, tuli puheeksi silloisen ilmastointitekniikan opettajan kanssa, kuinka paljon helpompaa suuremmat kanavat on asentaa ruuviliitoksilla. Määräyksiä tunteneena opettaja kuitenkin kertoi, ettei keinoa hyväksytä nuohousharjoja kuluttavan rakenteen takia. Työkokemuksen karttuessa olen huomannut, että ilmenee tilanteita joissa ruuvi olisi tehokkaampi ratkaisu, tämä johti epäilemään onko valinnan tuoma haitta isompi kuin hyöty. Asia on arvuuttanut jo kauemman aikaa, joten Insinööritoimisto Ilmateknon avulla näin mahdollisuuden lopputyössä saada lopullisen vastauksen asian ratkaiseviin kysymyksiin. Kysymyshän ei pelkästään ole harjojen kulumisesta, vaan myös kustannuksista ja laadusta johon vaikuttaa turvallisuus ja luotettavuus. Työn tavoitteena on selvittää suurten kanavistojen rakennusteknisiä perusasioita, jotka tulevat ilmi laajemmissa rakennushankkeissa. Selvittääkseni tätä asiaa tein kokeita, joissa tutkittiin harjojen kulumisen lisäksi liitosten kestävyyttä sekä asentamisen tehokkuutta. 2 VIITTEITÄ SÄÄDÖKSIIN Kanavistojen rakenteita koskevia säädöksiä löytyy Suomen rakentamismääräyskokoelmasta, SFS-standardeista, RT-kortistosta sekä Talotekniikan RYL 2002. Tiukimmin ruuvien käytön kanavistojen sitomiseen kieltää Talotekniikan RYL 2002, jonka osa 1 kohta G3300.10.06 kieltää suoraan poraruuvien käytön, koska se vaikeuttaa kanavistojen puhdistamista. Suomen rakennusmääräyskokoelman osassa D2, kohdassa 3.8.1.4 on kirjoitettu seuraavasti: Ilmanvaihtojärjestelmän tulee olla sisäpinnaltaan sellainen, että sen puhtautta on helppo ylläpitää. Ilmakanavien jäykistyksiä tai kannatuksia ei saa sijoittaa ilmakanavan sisälle siten, että ne haittaavat merkittävästi ilmanvaihtojärjestelmän puhdistamista. Osassa E7 kohdan 3.1 alun säädös on seuraava: Ilmakanavan ja kanavaosien seinämien materiaalit ja paksuudet valitaan siten, että kanava ja kanavaosat kestävät niihin kohdistuvat rasitukset, kuten kuumuuden ja puhdistuksen. Säädöksissä on selvät ohjeet kattaen kaikki perusasiat jotka kanavistoja koskevat, esimerkkinä voidaan mainita säädökset kanavistojen tiiveydestä, huollettavuudesta, vir-
2 tausteknillisistä ominaisuuksista, sekä kestävyydestä niin satunnaisen kuormituksen kohdalla, kuin myös tulipalon sattuessa. Turvallisuuden kannalta paloturvallisuutta koskevat säädökset ovatkin tärkeitä, myöskään kestävyyteen vaikuttavia tekijöitä ei voida jättää taka-alalle. Nämä kaksi asiaa ovatkin monesti sidoksissa toisiinsa, kun paloeristeiden tuoma paino vaatii lujemman rakenteen kanavistolta. Suomen rakennusmääräyskokoelman osan D2, kohdan 3.7.5.1 sisältää seuraavan määräyksen: Ilmakanavien kannatusten ja jäykistysten on kestettävä eristystyön, eristysten painon ja puhdistusmenetelmien aiheuttamat rasitukset. 3 NOPEUSKOE Asennusnopeudesta puhuttaessa yleisesti jätetään sitomisaika huomioimatta, koska sen ajatellaan olevan niin mitätön osa itse työtä. Sitomisella tarkoitetaan toimenpidettä, jossa osa kiinnitetään kanavaan, esimerkiksi niittaamalla. Sitomiseen kuluva aika on kuitenkin suhteessa kanavakokoon. Toki jokainen kokenut asentaja tietää, kuinka aikaa kuluu vaikeissa paikoissa, kuten ahtaissa ja ulottumattomissa, nämä ovat tilanteita joita jokainen hoitaa tyylillään. On kuitenkin huomioitava näiden paikkojen todellinen määrä, vaikka ne vaivansa takia jäävät paremmin mieleen ja tätä kautta tuntuvat usein esiintyvältä. Kun huomioidaan isommankin urakan kaikkien liitoskohtien määrä, saadaan lyhyestä toimenpiteestä kerrottua huomattava määrä aikaa. Jotta tälle ajalle saataisiin jonkinlaista käsitystä, toteutettiin seuraavanlainen suuntaa antava koe. 3.1 Koejärjestely Valittiin rajakanavakoko jossa ruuveja voi alkaa käyttämään, eli kanavakoko 400 mm. Ruuvaus sekä nidonta toistettiin 50 kertaa peräkkäin ja mitattiin kulunut aika kummastakin. Koetta voi pitää ainoastaan suuntaa antavana, koska tarkkuuteen vaikuttaa asentaja, hänen keskittyminen sekä mahdolliset virheet. Jos koe toistettaisiin toisen henkilön tekemänä, toisilla välineillä, mitatut ajat muuttuisivat. Koe suoritettiin ihanneolosuhteissa eli istuen, kanavaa tukevasti jaloissa lattiaa vasten pitäen ja noin 20 mm välein poraten. Myös välineistönä käytettiin uusia kärkiä sekä uusia niittipihtejä. Niiteiksi valittiin teräsniitit nopean puristettavuuden sekä yleisyyden takia. Kuvassa 1 nähdään vertailtavat.
3 Kuva 1. Vertailtavat niitit ja ruuvit 3.2 Tulokset Kilpailullisesti suoritetusta kokeesta saatiin seuraavia tuloksia. Asentaja 1 Ruuvit porattu paikoilleen ajassa 8 minuuttia 37 sekuntia Niitit niitattu paikoilleen ajassa 12 minuuttia 53 sekuntia Aikaa säästyi noin 30 % ruuveja käyttämällä. Kun sama koe toistettiin toisen henkilön tekemänä, olivat tulokset seuraavat: Asentaja 2 Ruuvit porattu paikoilleen ajassa 8 minuuttia 17 sekuntia Niitit niitattu paikoilleen ajassa 12 minuuttia 24 sekuntia Aikaa säästyi noin 30 % ruuveja käyttämällä.
4 3.3 Johtopäätökset Ruuvit olivat nopeammin paikallaan, koska erillinen poraaminen jäi pois. Työvaiheen ohittaminen helpottaa työsuoritusta, kun sitomiseen tarvitsee yhden käden kahden sijasta. Kun aikaero on noin kolmasosa, voidaan laskea kuinka paljon aikaa voisi säästyä urakkaa kohden, kun niittien sijasta valitaan ruuvit. Oletetaan, että urakkaan kuluu 999 metriä 400 mm kanavaa. Kolmen metrin tankoina tämä tekee 333 liitosta. Jokainen liitos sidotaan neljästä suunnasta. Tällöin itse sitomistyöhön aikaa kuluu edellisen kokeen tulosten keskiarvojen perusteella ruuveilla 3 tuntia 45 minuuttia ja niiteillä 5 tuntia 37 minuuttia. Suuntaa antava ostohinta on kysytty 5.5.2009 Reino Marttinen Ky:ltä, jolloin sata kappaletta testattavia ruuveja maksoi 1,75 euroa ja sama määrä testattavia niittejä 1,20 euroa. Jos jokainen 333 liitoksesta sidotaan neljällä, täytyy paketteja ostaa 14. Tällöin ostohintojen välinen ero on 7,7 euroa. Tässä vaiheessa aikaeron tuoma voitto näyttää mitättömältä ostohintaan nähden, mutta on muistettava että kokeet suoritettiin maassa. Kanavistoa rakennettaessa kattorakenteiden läheisyydessä aikaa kuluu yleensä enemmän poran vaihdosta niittipihteihin, riippuen minkälaisesta tasosta asennetaan ja kuinka vaikeassa tilanteessa. Toinen huomioitava asia on kanavakoko, jotta tarvittava lujuus saavutetaan, on suuremman kokoluokan liitokset sidottava tarpeeksi monesta kohtaa. Sitomisen kuluttama aika on pientä verrattuna aikaan joka kuluu mittaamiseen, kannakointiin, kanavien valmistelemiseen ja itse nostamiseen. Asentamiseen kulunut aika on monen osatekijän summa, jossa osittaista säästöä voi tehdä oikealla valinnalla sitomisen suhteen. Säästetty aika on suoraan verrannollinen urakan kokonaishintaan, joko tarjottuun, tai siitä voitettuun. Tosin asiayhteydessä tulee vielä huomioida seuraavan kokeen tulokset, jossa tutkitaan ruuvien ja niittien kestävyyksiä.
5 4 RASITUSKOE Liitokset ovat kanavistojen heikoimmat kohdat, tätä kautta ne ovat myös turvallisuuskysymys. Mikäli liitos antaa periksi, kanava tai osa voi pudota vastakappaleestaan sekä mahdolliselta kannakkeeltaan. Pahimmassa tapauksessa tämä voi aiheuttaa vakavia vammoja sivulliselle tai asentajalle itselleen. Syitä katkeamiseen voi olla monia, esimerkiksi runkokanavassa liikkuva nuohooja, jälkeenpäin lisätty kuorma kuten vaikkapa paloeristys. Myös kannakoinnin hajoaminen, esimerkiksi ulkoinen eroosio uimahalleissa tai ankkurin irtoaminen rakenteen haurastumisen johdosta, voi johtaa katkeamiseen, mikäli olosuhteet ovat oikeat. Katkeamisen vaatimiin olosuhteisiin voidaan päästä myös ajan kuluessa, esimerkiksi paloeristetty suurkeittiön höyrykuvun poistokanava on jo itsessään painava, mutta paino kasvaa lisää, kun rasvaa kerääntyy pinnoille. 4.1 Koejärjestely Kokeen tarkoituksena oli kuormittaa liitoskohtaa ja havaita murtumispiste. Jotta murtumispiste saataisiin selville, asetettiin voimanpisteen ja kohteen väliin vetovaaka. Kanava kannakoitiin lattiaan, asetettiin kahden hydraulisnosturin väliin rauta johon kiinnitettiin vetovaaka ketjulla, johon sitten kiinnitettiin ketjulla lenkitetty kanava. Kannakkeiden etäisyys toisistaan oli 2m ja liitoskohta on keskellä näitä. Koetta suoritettaessa rasitusta lisättiin noin 500 g/s. Koekanava oli 400 mm, johon oli symmetrisesti kiinnitetty jatkoholkki väliin. Symmetrisyyden virhearvio oli noin 1cm. Kanavan kuormitus oli pistemäinen jatkoholkkien makkaroiden välistä, jotta se vastaisi esimerkiksi päällä kävelyä tai toisen rakenteen kannakointirakennelmaa. Liitos testattiin risti-(+) symmetrisyydellä ja X(x) symmetrisyydellä. Liitoksen keskellä käytettiin jatkoja stf C Ventlandia 95/6121/95, (jatkon makkaroiden väli on noin 2 cm) joissa ketju oli asetettu keskelle jakoa. Kokeessa huomioitiin liitoksen joustoa mittaamalla liitoksen nousua nosturin haarukan noususta, ja raudan todellinen nousu tästä laskemalla. Kuva 2 näyttää rasituskokeen lähtötilanteen.
6 Kuva 2. Rasituskokeen lähtötilanne 4.2 Tulokset Tuloksissa paino on rasituksen aiheuttama kuormituksen määrä, eli arvo josta on vähennetty kanavan oma paino sekä ketjun paino pois. Kanavan ja ketjun yhteinen oma paino oli 23-25 kg, paino vaihtelee, koska kanava oli uusittava joka kokeeseen. Virhearvio tuloksissa on 2 kg nopean katkeamisen johdosta, jolloin luvut puntarissa muuttuivat nopeasti. Kokeen tulokset ovat liitteessä 1. Kuvio 1 esittää parhaimmat tulokset.
7 Vertailu 300 250 200 Paino (kg) 150 Niitti ristiasen. Niitti x-asen. Ruuvi ristiasen. Ruuvi x-asen. 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Jousto (mm) Kuvio 1. Parhaimpien tulosten vertailu 4.3 Johtopäätökset Koetta suoritettaessa kävi ilmi kuinka rakenteelliset sekä materiaaliset erot vaikuttivat kestävyyteen. Periksi antaminen tapahtui niiteillä katkeamalla, jolloin laajeneva pää katkesi kannastaan. Ruuveilla periksi antaminen tapahtui kierre kerrallaan, kunnes ruuvi lopulta taittui poikittain ja luisti pois jatkosta. Ruuveihin ei tullut itseensä mitään vahinkoa ja niitä olisi voinut käyttää uudestaankin samaan kokeeseen. Ruuvien kohdalla jatkoholkki antoi kierteiden ympärillä periksi, kun taas niittien kohdalla jatkon porausreiät muuttivat osittain muotoaan. Kuvio 1 tarkasteltaessa huomataan, että ruuvien tuottama kestävyys on noin kaksi kertaa suurempi kuin niittien. Kokeessa testattiin symmetrisesti kiinnitettyjä liitoksia, eli ruuvit sekä niitit olivat rasitukseen nähden kahdessa symmetrisessä asennossa. Jos pyöreä kanava kuviteltaisiin neliömäiseksi jonka rasitus on yhdellä sivulla, ristisymmetrinen liitos olisi tällöin kiinnitetty joka sivusta, X-symmetrinen olisi kiinnitetty joka kulmasta. Ristiin kiinnitetty ka-
nava antoi periksi ensin rasituksen vastapuoleiselta kiinnitykseltä, eli alimmaiselta jos rasitus olisi kanavan päällä, reunimmaiset kiinnitykset luovuttivat tämän jälkeen. 8 X-kiinnityksessä rasitus jakautui kahdelle kiinnitykselle jolloin kestävyys oli parempi. Niiteillä X-kiinnitetty liitos kestää hyvin, mutta suurella todennäköisyydellä antaa varoittamatta periksi, jolloin kanava katkeaa ilman etukäteen havaittavia naksahduksia. Kestävyyteen vaikuttaa oleellisesti kiinnitysten symmetrisyys rasitukseen nähden, jotta rasitus jakaantuu useammalle kuin yhdelle kiinnikkeelle. Suurien kanavistojen kohdalla symmetrisyyden tärkeys korostuu, koska liitososien dimensiot ovat putkiin nähden löysempiä kuin pienissä kokoluokissa. Myös paino on paljon suurempi poikkipinta-alan kasvaessa, esimerkiksi 1000 mm kanavassa paino on noin 24 kg metriltä, on siis tarpeellista sitoa liitos ympäri useasta kohdasta. Kokeessa huomatun eron perusteella voidaan päätellä, että asialliseen kestävyyteen vaaditaan paljon useampaa niittiä kuin ruuvia. Koska niitin laittaminen on hitaampaa ja niitä tarvitsee lisäksi enemmän, aikaa sitomiseen kuluu kauemmin kuin ruuveja käytettäessä. Ruuvissa on myös tiiveyden kannalta etua koska suurien kokoluokkien dimensioiden väljyyden sillä saa helposti kiristettyä pois. Tuloksista nähdään taivutusmomentti, jolla liitos murtuu, jakamalla paino kahdella ja kertomalla 9,81 m/s 2,koska etäisyys jatkoholkista kumpaankin kannakkeeseen on yksi metri. Murtumispisteen momenttimäärä selvittämällä, voidaan laskea kuinka lähelle murtumispistettä liitoskohta joutuu, mikäli kannakointia ei saada tarpeellisin välein. Kannakoinnissa säästäminen ei ole järkevää suurten turvallisuusriskien vuoksi. Paloeristyksen lisäämästä painosta: Esimerkkieristeenä toimii Paroc wiredmat 80 alucoat, eli 80-100 mm paksu verkkovahvistuksella ja alumiinipeitteellä päällystetty vuorivillaverkkomatto. Maton nimellistiheys on 80 kg/m 3, joten paino on neliötä kohden noin 8 kg. Standardikokoa 400 mm kanava painaa noin 7 kg metriltä. Kun kanava paloeristetään edellä mainitulla villalla on halkaisija 600 mm, tällöin vaadittava mattomäärä ympäri yltääkseen on noin 1880 mm. Paloeristeen luoma paino on tällöin 1,88 m 2 * 8 kg = 15,04 kg/ m 2. Kanavan kokonaispaino on tällöin 7 kg + 15 kg = 22 kg metriltä. Mikäli liitoskohdasta on kaksi metriä kummankin suunnan kannakkeeseen, on kannakoimattoman kanavan paino 4 * 22 kg = 88 kg. Kuormitus lähestyy kokeissa saatua murtumispistettä jos liitos on nidottu ristiin.
9 5 NUOHOUSKOE Monen nuohoojan kokemuksen kautta on tullut yleiseen tietoon ruuvien harjoja kuluttava vaikutus. Itseporautuvilla ruuveilla on kulmikas kärkirakenne verrattuna niittiin, joten on oletettavaa, että tämä kulutus havaittaisiin. Kokeen tarkoituksena oli selvittää, kuinka suurta harjojen kuluvuus on niittien ja ruuvien kesken. Kokeessa pyrittiin pois sulkemaan kanaviston yleinen kulutus jotka aiheutuvat liitoksista, lähtökauluksien aukoista, muista muokatuista osista sekä kanavien muodoista. Tarkoituksena oli saada tarkat ja puolueettomat lähtötiedot vertailua varten. 5.1 Koejärjestely Rakennettiin suora koekanavisto, joka koostui viidestä jatkoholkista, jotka olivat liitetty toisiinsa 400 mm pitkillä 400 mm halkaisijan kanavilla. Toiseen päähän kytkettiin alipaineistaja, jotta harjan käyttäytyminen vastaisi todellisuutta. Jokaiseen liitokseen käytettiin symmetrisesti neljä ruuvia sekä vertailukokeessa niittiä. Koeharjana käytettiin Airpower Oy:n 400 mm hybridiharjoja, joista pehmeimmät harjakset luovat noin 500 mm halkaisijan, keskikovilla harjaksilla halkaisija on noin 410 mm ja kovilla noin 390 mm. Harjojen paino punnittiin ennen koetta ja kokeen jälkeen maalinsekoituspuntarissa, jonka tarkkuus on 0,1 g ja virhearvio noin 0,3 g. Harjan pyörimisnopeudeksi valittiin asento 6 laitteesta Airpower Oy:n harjauslaite 2001, jolloin pyörimisnopeus on noin 400 kierrosta minuutissa. Harjaa työnnettiin koko kanavan perälle ja vedettiin pois rauhallisin liikkein, kuten todellisuudessa. Liike toistettiin 200 kertaa, jolloin saatiin simuloitua tuhannen liitoksen kulutusmäärä. Harjan kunto kuvattiin 50 toiston jälkeen ja vaihdettiin pyörimissuuntaa. Kuvassa 3 nähdään nuohouskokeen järjestely.
10 Kuva 3. Nuohouskokeen lähtötilanne 5.2 Tulokset Niiteille tarkoitetun nuohousharjan alkupaino oli 346,4 grammaa ja kokeen jälkeen paino oli 338,6 grammaa, eli harja kului kokeen aikana 7,8 grammaa. Ruuveille tarkoitetun nuohousharjan alkupaino oli 333,2 grammaa ja kokeen jälkeen paino oli 322,3 grammaa, eli harja kului kokeen aikana 10,9 grammaa. Kokeen niittivaihetta suoritettaessa kävi ilmi, että pehmeät harjakset jäivät jatkoholkin reunaan kiinni, koska niitti oli vetänyt sen aivan kanavan reunaan kiinni. Kiinnijääminen tapahtui kolme kertaa ja joka kerralla pehmeä harjas katkesi poikki. Kokeesta ei onnistuttu sulkemaan tavallista kulutusta täysin pois, joten tuloskin jää vain suuntaa antavaksi. Harjaksien katkeaminen huomioitaessa jää niittien aiheuttama harjankulutus olemattomaksi. Kuvassa 4 näkyy uuden harjan ja testatun harjan ero. Kuva 5 on tarkennus samasta kuvasta. Kuvassa 6 näkyy katkenneiden harjaksien välissä kohta johon ne jäivät kiinni ennen katkeamistaan.
11 Kuva 4. Uusi ja testattu nuohousharja Kuva 5. Tarkennus kuvasta 4
12 Kuva 6. Harjaksia repivä kohta 5.3 Johtopäätökset Ruuvit todellakin kuluttavat harjoja, tosin odotettua vähemmän. Kokeessa käytetty ruuvi on 13 mm pitkä, pitemmällä ruuvilla kulutus olisi todennäköisemmin suurempi. Ruuvin kuluttavuuteen saattaa vaikuttaa myös sen kärjen muoto, itseporautuvassa ruuvissa eli porankärkiruuvissa kärki on talttamainen, kun taas poraruuvissa terävä. Vaikka ruuvit kuluttivatkin harjaa, niin harjan muoto säilyi melko samanlaisena ja kokonaisuus ehjänä. Nuohousharjojen kokonaiskuntoa ajatellen pahimmaksi hajottajaksi osoittautuikin tavallinen jatkoholkki, jonka runko oli vetäytynyt kanavan reunaan kiinni. Harjaksen hirttäytyessä kiinni, se luisti kiinnityksestään kunnes katkesi. Kuten tämän hetkinenkin nuohoustietous vahvistaa, on myös niittejä, jotka ovat kärjestään haljenneet niittausvaiheessa. Osa niinkin suureksi, että nuohousharjan harjas mahtuu lohkeamaan. Vaikka kyseinen koe osoittikin niittien kuluttamattomuuden, on myös niittimalleja, joilla kulutus voi olla suurempi.
6 PÄÄTELMÄT JA YHTEENVETO 13 Nuohousharjat kuluvat, vaikka kanavat olisivatkin rakennettu niiteillä. Kuluttavuus riippuu merkittävästi siitä, kuinka kanavisto on rakennettu, eikä pelkästään millä. Ruuvit tuovat oman lisänsä kulutukseen, mutta asiayhteydessä kannattaa huomioida myös nuohouskertojen tiheys. Tiettyjen kohteiden ilmastoinnin nuohoustiheyteen on sisäasiainministeriön asetus Suomen säädöskokoelmassa 802/2001. Toisen momentin mukaan vuosittain puhdistettaviin kohteisiin kuuluvat muun muassa ammattimaiset ruuanvalmistuspaikat, maalaamot, puuntyöstämöt, leipomot ja pesulat. Toisin sanoen kaikki tilat missä palavaa, helposti syttyvää tai räjähtävää materiaalia voi kertyä ilmanvaihtokanavistoon. Kolmannen momentin mukaan vähintään viiden vuoden välein tulee puhdistaa sairaaloiden, vanhainkotien, suljetuiden vankeinhoito laitosten, päivähoitolaitosten, koulujen, hotellien, lomakotien, asuntoloiden ja ravintoloiden ilmanvaihtojärjestelmät. Monia rakennuksia jää asetuksen ulkopuolelle, eikä siihen kuuluvatkaan aina noudata sitä. Onko testattujen ruuvien aiheuttama vahinko liian suuri hyötyihin nähden jos kanavistoa nuohotaan kerran viiteen- tai kymmeneen vuoteen? Tutkimuksissa selvitettiin kiinnitystavan valintaa 400 mm kanaviston kannalta, koska pienempien kokoluokkien kanavat luovat painonsa puolesta harvoin liikaa rasitusta liitoksille, tällöin ruuvien käytölle ei ole syytäkään. 400 mm ja sitä suuremmissa kanavaluokissa ruuvin käytön edut kasvavat kanavakoon kasvaessa. Ruuveja käyttämällä ei pelkästään saavuteta ajan säästöä sekä lujempia liitoksia, vaan myös parempaa tiiveyttä voimakkaan kiristävyytensä takia. 800 mm ja sitä suurempien kokoluokkien kanavien seinämän saa helposti kirittyä löysempään liitokseen ruuveja käyttämällä, tosin vastakkain poraaminen on vielä tällöinkin järkevää, jottei kanavaan puristu aukko päädyn yhdeltä sivulta. Näissä kokoluokissa kappaleiden liitoskaistale on pidempi, jolloin oikealta etäisyydeltä porattuna ruuvi ei aiheuta harjoja repivää reunamaa. Ruuvin kiristävyys on helposti säädettävissä, tämän takia kokoluokissa 400 mm 630 mm ei kannattaisi pyörittää ruuvia liian kireälle. Kokonaisuudessaan ruuvien käyttö osoittautuu järkeväksi, ei pelkästään kokeiden perusteella, vaan myös omien kokemuksien kannalta. Kahdeksan vuoden työkokemukseni
14 koostuu pääasiassa ilmastoinnin asennuksesta, mutta sekaan mahtuu nuohoustyötäkin. Kokemuksen karttuessa olen huomannut edut, joita ruuveja käyttämällä saavutetaan, niin teollisuudessa kuin julkisellakin puolella, aina suurempia kanavistoja rakennettaessa. Ruuvien käyttäminen helpottaa asentamista ja tuo parempaa laatua kestävyyden kautta. Ainoa haittapuoli on nuohousharjojen kuluvuus, mutta ongelman voi mielestäni välttää, kun normaalia useammin nuohottavia kanavia ei rakenneta ruuveilla. Aiheesta on mahdollista tehdä useita jatkotutkimuksia, esimerkiksi samoja kokeita suurempien kanavaluokkien ja eri niittien sekä ruuvien kohdalla. Tarkentavia tutkimuksia voisi tehdä asennuksen kannalta, vaikkapa ergonomiaa ja asennuslaatua tutkimalla. Myös asennuksen vaikutusta kokonaistiiveyteen olisi syytä tutkia tarkemmin.
15 LÄHDELUETTELO Oy Lindab Ab. Kanavien rakenteelliset painot. Pdf-dokumentti. http://www.lindab.fi/dokumenter/srt_fi.pdf. Päivitetty 12.7.2004. Luettu 9.3.2009. Rakennustieto Oy 2002. Talotekniikka RYL. ISBN 9789516827103 Talotekniikan rakentamisen yleiset laatuvaatimukset. Osa 1. Sivu 148. Kortti G3300.10.06 Sisäasiainministeriö 2001. Suomen säädöskokoelma N:o 802. Sisäasiainministeriön asetus ilmanvaihtokanavien ja laitteistojen puhdistamisesta. Pdf-dokumentti. http://www.finlex.fi/fi/laki/kokoelma/2001/20010117.pdf. Päivitetty 26.9.2001. Luettu 12.3.2009 Ympäristöministeriö 2003. Suomen rakentamismääräyskokoelma, osa D2. Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto. Määräykset ja ohjeet. Ympäristöministeriö 2003. Suomen rakentamismääräyskokoelma, osa E7. Ilmanvaihtolaitteistojen paloturvallisuus. Ohjeet 2004
LIITE 1(1) Rasituskokeen tulokset ristiasennuksella Ristiasennus niiteillä 1.koe Paino (kg) Jousto (mm) 80 20 37,5 20 85 47 58 47 96 68 2.koe Paino (kg) Jousto (mm) 90,5 35 41 35 85 70 64 70 68 77 55,5 77 89,5 115 79 115 79 129 3.koe Paino (kg) Jousto (mm) 49 11 41 11 66,5 19 60,5 19 62 23 18,5 23 37 34 Ristiasennus ruuveilla 1.koe Paino (kg) Jousto (mm) 202 71 176 71 197 81 132 81 145 97 140 97 167 104 132 104 145 117 82 117 95 145 2.koe Paino (kg) Jousto (mm) 161 57 150 57 189 68 174 68 196 73 184 73 198 79 175 79 186 81 166 81 186 90 146 90 177 118 127 118 128 140 3.koe Paino (kg) Jousto (mm) 188 57 173 57 218 70 194 70 204 72 186 72 215 79 189 79 200 86 135 86 149 93 111 93 161 109 122 109 93 138
LIITE 1(2) Rasituskokeen tulokset ristiasennuksella Ristiasennus niiteillä 120 100 Paino (kg) 80 60 40 1.koe 2.koe 3.koe 20 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Jousto (mm) Ristiasennus ruuveilla 250 200 Paino (kg) 150 100 1.koe 2.koe 3.koe 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Jousto (mm)
LIITE 1(3) Rasituskokeen tulokset X-asennuksella X-asennus niiteillä Paino (kg) Jousto (mm) 1.koe 131 24 2.koe 116 24 3.koe 107 21 33,5 21 63 33 X-asennus ruuveilla 1.koe Paino (kg) Jousto (mm) 175 51 151 51 187 61 172 61 184 65 173 65 207 73 190 73 207 77 195 77 220 91 81 91 84 106 2.koe Paino (kg) Jousto (mm) 175 51 152 51 195 64 163 64 178 68 151 68 158 70 145 70 152 78 60 78 98 105 3.koe Paino (kg) Jousto (mm) 265 63 215 63 233 83 160 83 164 87 69 87 71 102
LIITE 1(4) Rasituskokeen tulokset X-asennuksella X-asennus niiteillä 140 120 100 Paino (kg) 80 60 40 20 1.koe 2.koe 3.koe 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Jousto (mm) X-asennuksessa ruuvit 300 250 Paino (kg) 200 150 100 1.koe 2.koe 3.koe 50 0 0 20 40 60 80 100 120 Jousto (mm)