Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus Pirjo Kimari Johanna Jalas Kalle Karjalainen Tutkimuksia 1 2000
Sisältö Tutkimuksen tausta ja tavoitteet 2 Menetelmä 3 Yhteenveto tuloksista 4 Sisäilmasto- ja ilmavirtamittaukset 4 Ilmanvaihtolaitteiden käyttö ja huolto 8 Kyselyn tulosten tarkastelu 9 Uusiin kohteisiin annetut toimenpide-ehdotukset 11 Johtopäätökset 13 Kirjallisuutta 17 Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 1
Tutkimuksen tausta ja tavoitteet Tämä raportti on tutkimusprojektin Päiväkotien ilmanvaihdon perusparantaminen ensimmäinen julkaisu. Tutkimus toteutetaan Oulun seudun ammattikorkeakoulun tekniikan yksikössä vuosina 1999-2002, ja se kuuluu IEA:n Annex 36 hankkeeseen. Tutkimusta rahoittavat Tekes ja Suomen ilmateknillisen toimialayhdistyksen jäsenyritykset. Tutkimuksen tavoitteena on kehittää ratkaisuja päiväkotien ilmanvaihtojärjestelmien puutteisiin ja ongelmiin, jotka tulevat esiin ilmanvaihtolaitoksen ylläpitovaiheessa sisäilmaston huonona laatuna tai rakennuksen suurena energian kulutuksena. Tavoitteena on esittää päiväkotien ilmanvaihdon suunnittelu-, toteutusja tilaajaohjeet. Vuonna 1996 voimaan astunut laki lasten päivähoidosta velvoittaa kunnan järjestämään alle kouluikäiselle lapselle kunnallisen päivähoitopaikan vanhempien sitä halutessa. Noin 110 000 alle kouluikäistä lasta (25 % kaikista) on kokopäiväisessä kunnallisessa päiväkotihoidossa. Lisäksi osapäiväisessä päiväkotihoidossa on arvioiden mukaan noin 31 300 lasta. (Kunnallistilasto 1999) Monessa kunnassa resursseja ei ole voitu kasvattaa toivotussa tahdissa, vaan hoitoryhmien koko on suurentunut. Hoitoryhmien kasvun myötä päiväkodit kärsivät tilojen ahtaudesta sekä pienryhmä- ja liikuntatilojen puutteesta. (Heikkinen 1998) Suomessa on Tilastokeskuksen mukaan noin 1 870 päiväkotirakennusta. Näistä noin 45 % on rakennettu 1980- ja 1990-luvulla. Nykyisin ei ole olemassa vähimmäisnormeja siitä, kuinka paljon tilaa päiväkodissa pitää vähintään olla lasta tai lapsiryhmää kohti (Kekkonen 1998). Joillakin kaupungeilla on ohjearvoja, tietoa tilojen riittävyydestä ja vakiintunut käytäntö päiväkotien tilaohjelman laatimiseen. Tutkimus jakaantuu kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa selvitetään olemassa olevien päiväkotien ilmanvaihdon toimivuutta, käytettävyyttä ja huollettavuutta sekä ilmanvaihdon vaikutusta sisäilman laatuun ja rakennuksen energiatalouteen. Eri ilmanvaihtoratkaisuihin liittyvät ongelmat ja puutteet analysoidaan ja niihin kehitetään päiväkotien sisäilman laatua ja ilmanvaihtolaitoksen ylläpitoa parantavat ratkaisut. Päiväkotien eri tavoin järjestetyn huoltotoimen vaikutus ratkaisuihin otetaan huomioon. Tutkimuksessa keskitytään nykyisin tavanomaisesti käytettyihin päiväkotien ilman- Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 2
vaihtoratkaisuihin. Myös tarpeenmukaisen ilmanvaihdon toimivuutta ja käytettävyyttä selvitetään. Tämä tutkimusraportti koostuu ensimmäisen vaiheen tuloksista ja kohdekäynneillä tehdyistä havainnoista. Havaintojen ja tulosten perusteella tutkimuksen toisessa vaiheessa laaditaan päiväkotien ilmanvaihdon suunnittelu-, toteutus- ja tilaajaohjeet. Laadittuja ohjeita käytetään hyväksi ja testataan uusien päiväkotien uudisrakentamisessa ja peruskorjauksessa. Ensimmäisen käyttövuoden aikana toteutuskohteissa selvitetään ilmanvaihdon toimivuutta, käytettävyyttä ja huollettavuutta sekä ilmanvaihdon vaikutusta sisäilman laatuun ja rakennuksen energiatalouteen. Tutkimuksen vastuullisena tutkijana toimii TkL Pirjo Kimari ja tutkijoina DI Johanna Jalas ja insinööri Kalle Karjalainen. Menetelmä Ensimmäisen vaiheen tutkimuskohteina oli 19 päiväkotia, joissa suoritettiin sisäilman laatumittauksia ja ilmanvaihdon toimivuusmittauksia, tehtiin henkilökunnalle kysely sekä haastateltiin päiväkodin johtajaa ja kiinteistönhoitajaa. Kaikki päiväkodit olivat kunnallisia päiväkoteja. Tutkimuskohteiksi valittiin pääasiassa 1990-luvulla rakennettuja päiväkoteja, joissa oli koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmä. Päiväkodeista 12:ssa oli keskitetty ja kolmessa hajautettu järjestelmä. Aineistoon valittiin myös neljä 1960-1980 luvulla rakennettua päiväkotia. Sisäilmakyselyyn vastasi yhteensä 209 päiväkodin henkilökuntaan kuuluvaa työntekijää. Kohteissa ei tehty ilmanvaihtojärjestelmän kuntotutkimusta, vaan ilmanvaihtojärjestelmän toimivuus ja sen puutteet pyrittiin selvittämään kyselyin ja haastatteluin. Lisäksi lepohuoneissa suoritettiin lepohetken aikainen seurantamittaus ja tilakohtaisten ilmavirtojen mittaukset. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 3
Valitut kohteet eivät ole tutkimuksen luotettavuuden kannalta kattava otos uusista päiväkodeista. Ne valittiin osittain satunnaisesti, osittain yhteistyökaupunkien osoittamista kohteista. Mukaan pyrittiin päiväkodin johtajan ja kiinteistönhoitajan kanssa käytyjen puhelinhaastattelujen perusteella valitsemaan sellaisia päiväkoteja, joissa ei olisi vakavia kosteus- tai homevaurioita. Joistakin kohteista tiedettiin jo etukäteen, että niissä henkilökunta valittaa sisäilmaongelmista, esim. tunkkaisuudesta ja lämpöolosuhteista, joiden syytä ei ole saatu selville. Mitattavat lepohuoneet valittiin kohdekäynneillä satunnaisesti. Valinta tehtiin yhdessä päiväkodin henkilökunnan kanssa. Siihen vaikutti mm. hoitoryhmän koko ja hoitoryhmässä olevien lasten käyttäytyminen lepohetken aikana. Yhteenveto tuloksista Sisäilmasto- ja ilmavirtamittaukset Korkea hiilidioksidipitoisuus on seurausta henkilökuormitukseen nähden riittämättömästä ilmanvaihdosta. Yhteensä kuudessa lepohuoneessa hiilidioksidipitoisuus ylitti viranomaisohjearvon 1 500 ppm lepohetken aikaisen seurantamittauksen aikana. Näistä lepohuoneista yksi oli vanhassa päiväkotirakennuksessa, jossa oli pelkkä koneellinen ilmanpoisto. Noin kahden tunnin seurantamittauksen aikana yhteensä 12 lepohuoneessa sisäilman hiilidioksidipitoisuus pysyi alle 1 000 ppm:n, eli lepohuoneissa oli siten hiilidioksidipitoisuudeltaan hyvä sisäilman laatu. Näistä lepohuoneista kaksi oli vanhassa koneellisen tulo- ja poistoilmanvaihdon päiväkotirakennuksessa. Taulukossa 1 on esitetty lepohuoneiden määrän jakautuminen hiilidioksidipitoisuuden maksimiarvon mukaan eri sisäilmaluokkiin. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 4
TAULUKKO 1. Lepohuoneiden määrän jakautuminen hiilidioksidipitoisuuden maksimiarvon mukaan eri sisäilmaluokkiin Hiilidioksidipitoisuuden Keskitetty Hajautettu Vanhat Yhteensä maksimiarvo (n=19) (n=6) (n=7) (n=32) Alle 1 000 ppm (S1) 7 3 2 12 1 000 1 250 ppm (S2) 5 1 2 8 1 250 1 500 ppm (S3) 4 0 2 6 Yli 1 500 ppm 3 2 1 6 Kaikki mitatut poistoilmavirrat ilmanvaihtojärjestelmittäin jaoteltuna sekä niiden vaikutus hiilidioksidipitoisuuteen on esitetty kuvioissa 1 ja 2. Kuvaajista nähdään selkeästi, kuinka hiilidioksidipitoisuuden maksimiarvot ovat suurempia pienemmillä ilmavirroilla. Pienimmät hiilidioksidipitoisuuksien maksimiarvot (pitoisuus noin 800 ppm) mitattiin tiloissa, joiden ilmanvirrat olivat ohjearvojen mukaiset (5 l/s, hlö tai 2 l/s, m 2 ). Muutamat keskitetyn järjestelmän hiilidioksidipitoisuudet suhteessa erittäin pieneen poistoilmavirtaan selittyvät suurella tuloilmavirralla, jolloin poisto on tapahtunut oviraon kautta WC-tiloihin. Molemmissa kuvissa näkyy kaksi suurta hiilidioksidipitoisuutta hajautetun ilmanvaihdon järjestelmissä. Korkeiden pitoisuuksien syynä oli hiilidioksidiantureilla varustetttujen muuttuvailmavirtaisten järjestelmien toimimattomuus. Seurantamittauksen aikaiset todelliset ilmavirrat olivat vielä alhaisemmat kuin kuvissa esitetyt täyden tehon mukaiset ilmavirrat. Hiilidioksidipitoisuuden suhde poistoilmavirtaan 2000 1 1800 1600 1 1400 8 1200 1000 ppm 6 l/s, hlö 80 4 60 40 2 20 0 Keskitetty Hajautettu Vanha 0 Hiilidioksidipitoisuus Poistoilmavirta (l/s, hlö) KUVIO 1. Lepohuoneittain mitattu poistoilmavirta henkilöä kohti ja hiilidioksidipitoisuuden maksimiarvo Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 5
Hiilidioksidipitoisuuden suhde poistoilmavirtaan 2000 4,5 1800 4,0 1600 3,5 1400 3,0 1200 1000 ppm 2,5 l/s, m 2 2,0 80 60 1,5 40 1,0 20 0,5 0 Keskitetty Hajautettu Vanha 0,0 Hiilidioksidipitoisuus Poistoilmavirta (l/s, m2) KUVIO 2. Lepohuoneittain mitattu poistoilmavirta pinta-alaa kohti ja hiilidioksidipitoisuuden maksimiarvo Uusien, vuoden 1988 jälkeen rakennettujen, kohteiden lepohuoneiden ilmavirtojen suunnitteluarvoja tarkasteltaessa havaittiin, että yhteensä seitsemän lepohuoneen tuloilmavirran ja yhdeksän lepohuoneen poistoilmavirran suunnitteluarvo oli alle Suomen rakentamismääräyskokoelman ohjearvon 2 l/s huoneneliötä kohti. Näistä määristä neljä lepohuonetta oli hajautetun järjestelmän päiväkodissa. Yhdessä keskitetyn järjestelmän päiväkodissa, jossa mittaukset tehtiin kahdessa lepohuoneessa, osa poistoilmanvaihdosta oli järjestetty siirtoilmana wc:n ym. tilojen kautta. Rakentamismääräyskokoelma sallii tilakohtaisille ilmavirroille 20 %:n poikkeaman suunnitteluarvosta. Lepohuoneita, joissa 20 %:n poikkeama tuloilmavirrassa ylittyi, oli yhteensä 15. Näistä seitsemässä huoneessa tuloilmavirta oli huomattavasti suunnitteluarvoa suurempi ja kahdeksassa suunnitteluarvoa pienempi. Mitattu tuloilmavirta oli keskimäärin 51 % suurempi ja 37 % pienempi kuin suunnitteluarvo. Lepohuoneissa 12:ssa mitattu lepohetken aikainen poistoilmavirta poikkesi suunnitteluarvosta yli 20 %. Kaikissa lepohuoneissa mitattu poistoilmavirta oli suunnitteluarvoa pienempi. Keskimäärin se oli 50 % suunnitteluarvoa pienempi. Syynä siihen, että mitatut ilmavirrat olivat yli 20 % suunnitteluarvoa pienempiä tai suurempia, oli ilmanvaihtotöiden virheellinen toteutus, järjestelmän virheellinen käyttö tai laitteiston puutteellinen huolto. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 6
Kolmessa lepohuoneessa (kahdessa päiväkodissa) poistoilmavirtoja ei ollut säädetty ollenkaan tai työ oli tehty virheellisesti, ja kahdessa lepohuoneessa (samassa päiväkodissa) ilmanvaihtokoneiden pyörintänopeus oli virheellinen. Kolmessa lepohuoneessa (eri päiväkodeissa) ilmanvaihtoa käytettiin joko koko hoitopäivän ajan tai lepohetken aikana puolitetulla teholla vedon tai korkean äänitason vuoksi. Kahdessa lepohuoneessa (samassa päiväkodissa) poistoilmaventtiilit olivat tukossa pölystä, joten tilakohtaiset poistoilmavirrat olivat erittäin pienet. Yhteensä 21:ssä 25 mitatusta lepohuoneesta mitattu poistoilmavirta suhteutettuna seurantamittauksen aikaiseen henkilökuormitukseen jäi alle viranomaisohjearvon 5 l/s henkilöä kohti. Huoneiden ilmavirtojen mitoitus olikin perustunut lähes kaikissa kohteissa ohjearvoon 2 l/s, m 2 eikä henkilökuormaa ollut tarkasteltu mitoittavana tekijänä. Taulukkoon 2 on kerätty suunnitteluarvojen ja mitattujen poistoilmavirtojen analysoinnissa havaitut epäkohdat sekä niiden lepohuoneiden lukumäärä, joissa epäkohdat havaittiin. TAULUKKO 2. Mitattujen poistoilmavirtojen ja suunnitteluarvojen analysointi (uudet kohteet). Epäkohta Lepohuoneiden lukumäärä Keskitetyt Hajautetut (n = 19) (n = 6) Ohjearvoa 2 l/s, m 2 pienempi suunnitteluarvo 5 * 4 Mitattu poistoilmavirta pienempi kuin suunnitteluarvo 8 2 Syy: Virheellinen toteutus (säätö) 3 2 Syy: Virheellinen käyttö 3 - Syy: Puutteellinen huolto 2 - Mitattu poistoilmavirta pienempi kuin ohjearvo 5 l/s, hlö 15 6 * Kahdessa lepohuoneessa poisto järjestetty osittain siirtoilmana vessojen yms. kautta. Seurantamittauksen aikaiset sisäilman lämpötilojen maksimiarvot vaihtelivat välillä 19 24 C ja maksimiarvojen keskiarvo oli noin 22 C. Kuudessa lepohuoneessa lämpötila nousi yli 23 C:n ja neljässä lepohuoneessa lämpötila pysyi alle 20 C:n koko mittauksen ajan. Muutamassa lepohuoneessa sisäilman lämpötila muuttui lepohetken aikana yli 2 C. Syynä ohjearvoa 21 C korkeampiin sisäilman lämpötiloihin lienee kohteissa ollut korkea tuloilman lämpötila, hoitoryhmän kokoon nähden riittämätön ilmanvaihto tai väärin säädetty lämmityslaitos. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 7
Mitattujen suhteellisten kosteuksien keskiarvot lepotiloittain vaihtelivat välillä 15 37 %, ja niiden keskiarvo oli 26 %. Suhteellinen kosteus muuttuu lämpötilan mukaan siten, että kun sisäilman lämpötila nousee, suhteellinen kosteus laskee. Pieni suhteellinen kosteus viittaa kylmään ja suuri lämpimään ulkolämpötilaan. Toisaalta suuri suhteellinen kosteus voi olla seurausta myös suuresta sisäisestä kuormasta eli suuresta henkilömäärästä ja huonosta ilmanvaihdosta. Ilmanvaihtolaitteiden käyttö ja huolto Yleensä ilmanvaihtokoneet käynnistyivät 1-2 tuntia ennen päiväkodin aukeamista, mutta joissakin päiväkodeissa koneet kävivät vain päiväkodin aukioloaikana eli klo 7-17. Puolitettu teho oli kovilla pakkasilla käytössä kaikissa kohteissa. Pakkasraja oli muutamassa kohteessa kuitenkin viranomaissuositusta korkeammalla, eli kone kävi puolitetulla teholla jo esimerkiksi 5 asteen pakkasella. Puolitettua tehoa käytettiin kahdessa päiväkodissa lepohetken aikana melu- ja vetovalitusten takia. Yhdessä päiväkodissa ilmanvaihto kävi tavallisestikin puolitetulla teholla ja vain tarvittaessa täydellä teholla. Yhdessä hajautetun järjestelmän kohteessa osa päiväkodin hoitotiloja palvelevista koneista osa kävi täydellä teholla ja osa puolitetulla teholla rakennusautomaation mukaan. Yhdessä hajautetun järjestelmän kohteessa oli käytössä tarpeenmukainen ilmanvaihto hiilidioksidiohjauksella. Hiilidioksidianturi sijaitsi kummankin hoitoryhmän leikkihuoneessa, jolloin esimerkiksi lepohetken aikana koneet kävivät tyhjän leikkihuoneen hiilidioksidipitoisuuden mukaan 5/8-7/8 teholla. Tuloilmakoneen suodattimena käytettiin uusissa päiväkodeissa EU5-, EU6- tai EU7 luokan suodatinta. Suodattimen vaihtotiheys vaihteli. Vain muutamassa kohteessa suodatin vaihdettiin kerran vuodessa. Useimmissa kohteissa suodatin vaihdettiin vuoden aikana vähintään kaksi kertaa tai useammin. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 8
Uusista keskitetyn järjestelmän kohteista kahdessa ei ollut lämmöntalteenottoa. Muissa uusissa kohteissa ja yhdessä vanhassakin oli lämmöntalteenotto poistoilmasta. Niiden kohteiden, joissa oli keskitetty ilmanvaihtojärjestelmä ja lämmöntalteenotto, lämmön ominaiskulutus oli keskimäärin 57,8 kwh/m 3 ja sähkönkulutus 21,2 kwh/m 3. Kuntaliiton vuoden 1996 kulutustilaston mukaan päiväkotien keskimääräinen lämmönkulutus on 62 kwh/m 3 ja sähkön kulutus 17,2 kwh/ m 3 (Suomen kuntaliitto 1997). Kuntaliiton vertailuarvot ovat kaikkien päiväkotirakennusten energiankulutustiedoista eikä niissä ole otettu huomioon esim. rakennuksen ikää tai sitä, millainen ilmanvaihto- tai lämmitysjärjestelmä rakennuksessa on. Suurimmassa osassa tutkimuskohteita ilmanvaihdon täystehon käyntiajat perustuivat rakennusautomaatioon. Lisäksi kohdekäynneillä havaittiin mm. seuraavanlaisia epäkohtia: suuresta lämpökuormasta johtuva keittiön korkea lämpötila, tuloilman otto vilkkaasti liikennöidyn kadun puolelta, konehuoneen ahtaus, hankala käynti konehuoneeseen ja tietämättömyys rakennusautomaation asetusarvoista (tuloilman lämpötila, käyntiajat). Kyselyn tulosten tarkastelu Henkilökunnan kyselyn perusteella (209 vastaajaa) eniten tyytymättömiä ilmanvaihtojärjestelmään, lämmitysjärjestelmään ja kiinteistönhoitoon oli vanhojen ilmanvaihtojärjestelmien päiväkodeissa. Keskimäärin 55 % vanhojen päiväkotien henkilökunnasta piti ilmanvaihtojärjestelmää, 41 % lämmitysjärjestelmää ja 31 % kiinteistönhoitoa huonona. Vain 1 % piti ilmanvaihtojärjestelmää hyvänä vanhoissa päiväkodeissa. Uusien keskitetyn järjestelmän päiväkotien ilmanvaihtojärjestelmää piti hyvänä keskimäärin 22 % henkilökunnasta. Lämmitysjärjestelmää piti hyvänä 27 % ja kiinteistönhoitoa 51 % päiväkotien henkilökunnasta. Uusien hajautetun järjestelmän päiväkotien ilmanvaihtojärjestelmää piti hyvänä keskimäärin 22 % henkilökunnasta. Lämmitysjärjestelmää piti hyvänä vain 6 % ja kiinteistönhoitoa 26 % päiväkotien henkilökunnasta. Uusien päiväkotien henkilökunnasta kuitenkin keskimäärin vain noin 9 % piti ilmanvaihtojärjestelmää huonona. Siivoukseen oltiin yleensä tyytyväisiä, ja sen tasoa pidettiin joko hyvänä tai kohtalaisena. Kaikista kyselyyn vastanneista 93 % piti päiväkotirakennuksen siivouksen laatua hyvänä. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 9
Keskitetyn ilmanvaihdon päiväkodeissa sisäilmasto-ongelmat olivat harvinaisempia kuin vanhojen ilmanvaihtojärjestelmien kohteissa. Hajautetuissa järjestelmissä oli yleensä enemmän ongelmia kuin keskitetyissä, mihin saattaa vaikuttaa otoksen pienuus (3 päiväkotia, 22 kyselyvastausta). Vanhoissa ilmanvaihtojärjestelmissä esiintyi runsaasti ongelmia mm. riittämättömän ilmanvaihdon, vedon ja tunkkaisen ilman takia. Uusien keskitettyjen ilmanvaihtojärjestelmien päiväkotien henkilökunta valitti eniten lattioiden kylmyydestä, vedosta, kuivasta ilmasta ja vaihtelevasta huoneen lämpötilasta. Hajautetun järjestelmän kohteiden henkilökunta valitti mm. liian korkeasta lämpötilasta, tunkkaisesta ilmasta, liian matalasta lämpötilasta ja riittämättömästä ilmanvaihdosta kesällä. Taulukossa 3 on esitetty järjestelmittäin niiden uusien päiväkotien lukumäärä, joissa sisäilmaongelmasta valittavien osuus henkilökunnasta oli 40 % tai enemmän. TAULUKKO 3. Sellaisten uusien kohteiden lukumäärä, joissa sisäilmaongelmasta valittavien osuus päiväkodin henkilökunnasta oli 40 % tai enemmän. Sisäilmaongelma Keskitetyt Hajautetut Yhteensä Osuus uusista (n=12) (n=3) (n=15) kohteista Tunkkainen ilma 6 3 9 60 % Lattioiden kylmyys 7 2 9 60 % Kuiva ilma 8 1 9 60 % Vaihteleva huoneenlämpötila 6 2 8 53 % Veto 6 2 8 53 % Liian korkea lämpötila 3 3 6 40 % Liian matala lämpötila 3 3 6 40 % Ilmanvaihtolaitteiden aiheuttama melu 3 2 5 33 % Riittämätön ilmanvaihto talvella 3 2 5 33 % Epämiellyttävä haju 5 0 5 33 % Riittämätön ilmanvaihto kesällä 1 2 3 20 % Heikko valaistus tai häikäisy 1 1 2 13 % Havaittava pöly tai lika 0 1 1 7 % Kostea ilma 0 1 1 7 % Muu melu 1 0 1 7 % Päiväkotikohtaisia tuloksia tarkasteltaessa havaitaan, että yli 40 % henkilökunnasta valitti tunkkaisesta ilmasta, lattioiden kylmyydestä tai kuivasta ilmasta yhdeksässä uudessa päiväkodissa. Kahdeksassa uudessa päiväkodissa yli 40 % henkilökunnasta valitti vaihtelevasta huoneenlämpötilasta ja vedosta sekä kuu- Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 10
dessa päiväkodissa liian korkeasta ja liian matalasta lämpötilasta. Ilmanvaihtolaitteiden aiheuttamaa melua henkilökunta ei pitänyt mitenkään merkittävänä: vain viidessä uudessa päiväkodissa ilmavaihtolaitteiden aiheuttamaa melua pidettiin ongelmana. Sisäilmaongelmia oli päiväkotien henkilökunnan mielestä pääasiassa lepohuoneissa ja ryhmähuoneissa erityisesti talvella. Riittämättömästä ilmanvaihdosta talvella valittikin keskimäärin noin 25 % keskitetyn järjestelmän, 46 % hajautetun järjestelmän ja 64 % vanhojen päiväkotien henkilökunnasta. Ilmanvaihtoa haluttiin tehostaa tilanteissa, joissa on paljon ihmisiä sisällä, esim. juhlissa sekä sade- ja pakkaspäivinä. Kyselyn mukaan yleinen mielipide oli, että ongelmien aiheuttaja oli ilmanvaihtojärjestelmä, varsinkin vanha. Vanhojen ilmanvaihtojärjestelmien päiväkodeissa epäiltiin usein myös kosteusvaurioiden sekä rakennusmateriaalien tai rakenteiden aiheuttavan sisäilmaongelman. Vanhoilla ja hajautetuilla ilmanvaihtojärjestelmillä varustetuissa päiväkodeissa ikkunatuuletukseen turvauduttiin useamman kerran päivässä niin talvisin kuin muulloinkin. Keskitetyn järjestelmän kohteissa osa henkilökuntaa ei tuulettanut koskaan. Muutamassa kohteessa ei edes voinut tuulettaa: ryhmähuoneissa ei ollut tuuletusikkunoita tai ikkunankahvat oli poistettu turvallisuussyistä. Uusiin kohteisiin annetut toimenpide-ehdotukset Jokaisesta tutkimuskohteesta kirjoitettiin mittausraportti, joka lähetettiin päiväkodin johtajalle ja kiinteistönhoitajalle. Mittaustulosten ja kyselyitten tulosten sekä niiden analysoinnin lisäksi mittausraportissa annettiin toimenpide-ehdotuksia havaittujen epäkohtien perusteella. Taulukossa 4 on esitetty yhteenveto uusiin kohteisiin annetuista toimenpide-ehdotuksista. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 11
TAULUKKO 4. Uusiin tutkimuskohteisiin annetut toimenpide-ehdotukset Annetut toimenpide-ehdotukset Kohteiden lukumäärä (n = 15) Ilmavirtojen tarkastus ja säätö 6 Lämmitysverkoston perussäädön ja menoveden lämpötilan tarkastaminen, säätö tarvittaessa 5 Pakkasrajan alentaminen 3 Äänenvaimennuksen tarpeen ja sijainnin selvitys 3 Ilmanvaihtokoneen moottorin kierrosnopeuden tarkastaminen 2 Tuloilman lämpötilan alentaminen 2 Lämmöntalteenottolaitteen toiminnan tarkastus 2 Poistoilmaelimien puhdistus 1 Kanaviston puhdistustarpeen selvitettäminen 1 Mittausten perusteella kuuteen päiväkotiin ehdotettiin ilmavirtojen tarkastusta ja säätöä. Yhdessä päiväkodissa ilmavirtojen säätö oli jäänyt vallan tekemättä rakennuksen valmistuttua. Muutamassa kohteessa lepohuoneen tuloilmavirta oli poistoilmavirtaa huomattavasti suurempi. Jos myös muissa tiloissa vallitsee epäsuhta ilmavirtojen välillä, on vaara, että rakennus on ylipaineinen. Sisäilman kosteuden tiivistymisen ja ulkovaipan kosteusvauriovaaran vuoksi ehdotettiinkin päiväkoteihin ilmavirtojen ja painesuhteiden tarkastamista. Henkilökunnan kyselyn ja kohdekäynnillä tehtyjen havaintojen perusteella viiteen kohteeseen ehdotettiin lämmitysverkoston perussäädön ja menoveden lämpötilan tarkastamista sekä säätöä tarvittaessa. Kolmessa kohteessa pakkasraja puolitehon käytölle oli rakentamismääräyskokoelman mukaista ohjearvoa huomattavasti korkeammalla ja sitä ehdotettiin laskettavaksi. Useassa kohteessa henkilökunta valitti riittämättömästä ilmanvaihdosta ja tunkkaisuudesta kovilla pakkasilla. Samoin kolmeen kohteeseen ehdotettiin äänenvaimennuksen tarpeen ja sijainnin selvittämistä.muutamiin kohteisiin ehdotettiin myös ilmanvaihtokoneen kierrosnopeuden tarkastamista ja korjaamista, tuloilman lämpötilan alentamista sekä lämmöntalteenottolaitteen toiminnan tarkastamista. Yhden kohteen pölystä tukossa olevat poistoelimet kehotettiin puhdistettamaan ja selvittämään kanavien puhdistustarve. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 12
Vanhoista päiväkodeista vain yhteen annettiin toimenpide-ehdotuksia. Kohde oli koneellisella tulo- ja poistoilmanvaihdolla varustettu päiväkoti. Sen ilmanvaihto toimi hyvin, mutta koska kiinteistönhoitajan tiedon mukaan rakennuksen kanavistoa ei ollut puhdistettu, ehdotettiin puhdistustarpeen selvittämistä. Vanhoista kohteista kahteen oli suunnitteilla ilmanvaihdon peruskorjaus ja yhteen kanaviston puhdistus ja säätö. Johtopäätökset Päiväkotien sisäilmastolle on asetettava tavoitteet hankesuunnitteluvaiheessa. Selkeiden tavoitteiden asettaminen ja erityisesti niiden toteutumisen tarkastaminen niin suunnittelun, toteutuksen kuin ylläpidonkin osalta on edellytyksenä toiminnaltaan hyvän ilmanvaihtojärjestelmän ja laadultaan hyvän sisäilman saavuttamiselle. Tavoitearvot tulisi asettaa hiilidioksidipitoisuudelle, huoneilman lämpötilalle, vedolle ja ilmavaihtolaitteiston aiheuttamalle äänitasolle. Ilmanvaihtolaitteiston mitoituksen ja asennuksen tulisi perustua asetetuille sisäilmaston tavoitearvoille sekä lämmön ja sähkön kulutuksen tavoitearvoille. Hoitohuoneisiin ei myöskään tule sijoittaa liian suuria hoitoryhmiä: henkilökunnan tulee tietää, kuinka suurelle henkilömäärälle hoitotilojen ilmanvaihto on mitoitettu. Huonosta sisäilmasta kärsivät eniten vanhoissa päiväkodeissa olevat lapset ja työntekijät. Tämän tutkimuksen perusteella koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmä oikein asennettuna ja käytettynä voi pitää sisäilman laadukkaana. Uudetkaan järjestelmät eivät näytä toimivan kunnolla, vaan ilmanvaihtotöiden suunnittelu ja toteutus ovat olleet puutteellisia tai kohteen käytössä ja huollossa on epäkohtia. Tulosten ja havaintojen perusteella voidaan todeta, että viranomaisohje 2 l/s, m 2 on hoitotilojen ilmavirtojen mitoituksen ohjearvona riittävä. Lepohuoneet ovat usein kooltaan pieniä, joten mitoituksen yhteydessä suunnitteluarvoa tulee tarkastella myös suhteessa henkilökuormaan. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 13
Kun ulkolämpötila on enintään 15 C korkeampi kuin paikkakunnan mitoitusulkolämpötila, voidaan lämmityslaitteiden mitoitustehon pienentämiseksi tilakohtaisia ilmavirtoja pienentää tilapäisesti enintään 50 %. Kyselyiden mukaan päiväkotien henkilökunta valittaa ilmanvaihdon riittämättömyydestä talvella. Tämän takia järjestelmä tulisikin mitoittaa väljemmin eli huonekohtaiset ilmavirrat voisivat olla jonkin verran minimitasoa suuremmat. Näin varmistettaisiin, että koneen käydessä alemmalla kierrosnopeudella huonetiloissa olisi sisäilma, josta ei ole terveydellistä tai muuta haittaa. Jos kohteen ilmavirtojen mitoitus tehdään vähimmäisvaatimusten mukaisesti (RakMK osa D2 tai Sisäilmastoluokituksen laatuluokka S3), ilmanvaihdon puolitus kovilla pakkasilla ei ole suositeltavaa. Jos kohteen ilmavirtojen mitoitus tehdään Sisäilmastoluokituksen laatuluokan S2 mukaan, ilmanvaihdon puolitus kovilla pakkasilla on mahdollinen. Tarpeenmukaisesti ohjautuvaa ilmanvaihtoa on perusteltu energiansäästöllä. Päiväkotiin ei kuitenkaan sovellu keskusilmanvaihtokoneen ilmavirran ohjaus poistoilmakanavaan sijoitetun CO 2 -anturin perusteella. Tähän on päiväkodeissa syynä se, että eri tilojen henkilökuormitus vaihtelee suuresti, esimerkiksi lepohetken aikana lepohuoneessa on täysi kuormitus ja siellä tarvitaan mitoitusilmavirta, mutta muut tilat ovat samaan aikaan tyhjillään. Jos päiväkotiin halutaan tarpeenmukaisesti säätyvä ilmanvaihto, ratkaisuvaihtoehtoina ovat tilakohtaiset ilmanvaihtokoneet CO 2 -ohjauksella tai muuttuvailmavirtainen järjestelmä, jossa tilakohtaiset CO 2 -anturit ohjaavat ilmavirtoja. Tämä koskee myös tarpeenmukaista ilmanvaihtoa, joka ohjautuu maksimilämpötilan mukaan. Päiväkotien keittiöissä huolehditaan hoitopäivän aikana aamupalan, lounaan ja välipalan valmistamisesta ja jakamisesta. Suunnitteluvaiheessa tulee tarkasti ottaa huomioon ruuanvalmistus- ja astioidenpesulaitteiden lämpökuormat, vaikka kylmälaitteiden kompressorit olisivatkin muussa tilassa (ilmanvaihtokonehuoneessa). Jakelukeittiössä pidetään ruoka lämpimänä lämpökaapissa ja siellä ehkä leivotaan ja valmistetaan mahdollisesti muutakin ruokaa. Jos keittiön lämpökuorma on suuri, sinne on tuotava kylmempää ilmaa kuin muihin tiloihin. Yksinkertaisin vaihtoehto on, että keittiöllä on oma tulo-poistokone ja tuloilman lämpötila säädetään poistoilman Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 14
lämpötilan perusteella, jolloin keittiön lämpökuorma tulee huomioitua. Jos keittiöllä on oma tulo-poistokoneensa, keittiön henkilökunnalla olisi hyvä olla mahdollisuus käyttää ilmanvaihtoa myös puolitetulla teholla. Jos keittiössä on pieni lämpökuorma ja keittiön tuloilma tulee yhteiseltä koneelta, tuloilman lämpötilaa ohjataan normaalisti ulkolämpötilan mukaan. Kaikkien tilojen tuloilman lämpötila on maksimissaan +18 C. Tuloilman alilämpö on otettava huomioon ilmanjakolaitteiden valinnassa, ettei huoneissa synny vetohaittaa. Jos keittiön tuloilma tulee yhteiseltä koneelta, parempi ratkaisu on, että keittiöön ohjataan alilämpöistä ilmaa suoraan koneelta ja muiden tilojen kanavassa on jälkilämmityspatteri. Tutkimuksen tulosten perusteella päiväkodin hoitohenkilökunnalle ei tulisi jättää vastuuta esimerkiksi täyden tehon käytöstä. Ilmanvaihtokoneiden tulisi olla automatiikan ohjaamia. Rakennuksen käyttöönoton yhteydessä tulisi varmistaa ilmanvaihdon toimivuus kaikissa suunnitelluissa käyttötilanteissa. Tilakohtaiset ilmavirrat tulee mitata myös puolitetulla teholla. Ilmanvaihtolaitteiston ja rakennusautomaation säätö- ja viimeistelytyölle tulisi jättää tarpeeksi aikaa rakennusaikatauluun. Maankäyttö- ja rakennusasetuksen mukaan sekä uudisrakennukselle että peruskorjattavalle rakennukselle tulee laatia käyttö- ja huolto-ohje. Siihen kootaan kiinteistön hoidon, huollon ja kunnossapidon lähtötiedot, tavoitteet, tehtävät ja ohjeet omistajalle ja ylläpito-organisaatiolle sekä tilojen käyttäjille annettavat ohjeet. Talotekniikan käyttö- ja huolto-ohje tulisi laatia yhdessä käyttäjän, kiinteistönhoito-organisaation ja talotekniikka-suunnittelijan kanssa. Ilmanvaihtourakoitsijan ja suunnittelijan tulee antaa kiinteistönhoito-organisaatiolle laitteiston käytön opastus. Käytönopastus tulee järjestää myös päiväkodin hoitohenkilökunnalle. Sillä tulee olla tiedossa ilmavaihtolaitteiston toimintatapa, koneiden vaikutusalueet, käyttöajat yms. laitteiston toiminnan tarkkailua ja poikkeuksellisista havainnoista ilmoittamista varten. Päiväkodin henkilökunnalla tulisi olla tiedossa tilakohtaisten Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 15
ilmavirtojen mitoituksen perusteena ollut henkilökuormitus. Tiloihin ei pidä sijoittaa enempää lapsia kuin suunnitteluvaiheen mitoitusperusteena on käytetty. Henkilöstön pitää olla myös tietoisia niistä asioista, jotka tulee ilmoittaa kiinteistönhoito-organisaatiolle (juhlat, vanhempainillat) esimerkiksi käyttöaikojen muutosta varten. Ilmanvaihtojärjestelmän toimintakunto tulee tarkastaa säännöllisesti mittaamalla sisäilman laatu, lämpötila, veto ja ilmanvaihtolaitteiston aiheuttama äänitaso sekä tilakohtaiset ilmavirrat. Ilmanvaihtolaitteiston puhtaus tulee myös tarkastaa säännöllisesti. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 16
Kirjallisuutta Aurola, R. & Välikylä, T. 1997. Asumisterveysopas. Ympäristö- ja Terveys lehti. Vammalan Kirjapaino Oy. Heikkinen E. 1998. Subjektiivisin oikeus: päivähoitopalvelut paineiden alla. Suomen Kuntaliitto. KuntaSuomi 2004 tutkimuksia 11. Helsinki. Jaakkola, J., Jaakkola, N., Louhiala, P., Ruotsalainen, R. & Setälä, M.. 1994. Päivähoitoympäristö ja terveys loppuraportti. Teknillinen korkeakoulu, LVI-tekniikan laboratorio. Raportti B37. Espoo. Kekkonen M. 1998. Syli kymmenellekö päivähoidon suhdelukuselvitys. Helsinki, Tehy ry. Sarja B. Selvityksiä 1. Kunnallistilasto. 1999. Tietoja kuntien sosiaalitoimesta vuonna 1997, osa 1. Lapset ja nuoret. Suomen kuntaliitto. Helsinki. Kuntien omien rakennusten lämmön, sähkön ja veden kulutus 1996. 1997. Suomen kuntaliitto. Helsinki. Oulun koulujen ja päiväkotien sisäilmaston kartoitus. 2000. Oulun kaupunki. Ympäristövirasto. Julkaisu 2. Seppänen, O. & Seppänen, M. 1996. Rakennusten sisäilmasto ja LVI-tekniikka. Sisäilmayhdistys ry. Jyväskylä: Gummerus. Sisäilmaohje. 1997. Sosiaali- ja terveysministeriön oppaita 1997:1. Sosiaali- ja terveysministeriö. Helsinki. Sisäilmaston, rakennustöiden ja pintamateriaalien luokitus. 1995. Sisäilmayhdistys. Julkaisu 5. Espoo. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 17
Säteri, J. 1998. Käytännön ilmanvaihto. Suomen LVI-liitto ry. Julkaisu 9. Jyväskylä: Gummerus. Tilastokeskus 1999. Lasten päiväkodit ilmanvaihdon, rakennusvuoden ja rakennusaineen mukaan 31.12.1998. Sähköpostiviesti ja puhelinkeskustelu. Ympäristöministeriö. 2000. Suomen rakentamismääräyskokoelman osa A4. Rakennuksen käyttö- ja huolto-ohjeet. Määräykset ja ohjeet. Helsinki. Ympäristöministeriö. 1987. Suomen rakentamismääräyskokoelman osa D2. Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto. Määräykset ja ohjeet 1987. Helsinki. Kimari, P., Jalas, J. & Karjalainen, K. 2000. Päiväkotien sisäilman laatu ja ilmanvaihdon toimivuus. www.oamk.fi/julkaisuja 18