Puurunkoisten pientalojen kosteus- ja lämpötilaolosuhteet, ilmanvaihto ja ilmatiiviys

Vinha, Korpi, Kalamees, Eskola, Palonen, Kurnitski, Valovirta, Mikkilä & Jokisalo TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Rakennustekniikan osasto. Talonrakennustekniikan laboratorio Tutkimusraportti 131 Department of Civil Engineering. Structural Engineering Laboratory Research report 131 Juha Vinha, Minna Korpi, Targo Kalamees, Lari Eskola, Jari Palonen, Jarek Kurnitski, Ilkka Valovirta, Antti Mikkilä & Juha Jokisalo Puurunkoisten pientalojen kosteus- ja lämpötilaolosuhteet, ilmanvaihto ja ilmatiiviys Puurunkoisten pientalojen kosteus- ja lämpötilaolosuhteet, ilmanvaihto ja ilmatiiviys ISBN 952-15-1379-9 ISSN 1459-4102 Tutkimusraportti 131 Tampere University of Technology Department of Civil Engineering P.O.B. 600 FI-33101 Tampere Tampere Tampereen teknillinen yliopisto Rakennustekniikan osasto PL 600 33101 Tampere Tampere 2005

Tampereen teknillinen yliopisto. Rakennustekniikan osasto. Talonrakennustekniikan laboratorio. Tutkimusraportti 131 Tampere University of Technology. Department of Civil Engineering. Structural Engineering Laboratory. Research report 131 Juha Vinha, Minna Korpi, Targo Kalamees, Lari Eskola, Jari Palonen, Jarek Kurnitski, Ilkka Valovirta, Antti Mikkilä & Juha Jokisalo Puurunkoisten pientalojen kosteus- ja lämpötilaolosuhteet, ilmanvaihto ja ilmatiiviys Tampereen teknillinen yliopisto. Rakennustekniikan osasto. Talonrakennustekniikan laboratorio Tampere 2005

ISBN 952-15-1379-9 (nid.) ISBN 978-952-15-2747-0 (PDF) ISSN 1459-4102

3 Talonr Talonrakennustekniikka TEKNILLINEN KORKEAKOULU LVI-tekniikan laboratorio Vinha Juha, Korpi Minna, Kalamees Targo, Eskola Lari, Palonen Jari, Kurnitski Jarek, Valovirta Ilkka, Mikkilä Antti, Jokisalo Juha PUURUNKOISTEN PIENTALOJEN KOSTEUS- JA LÄMPÖTILAOLOSUHTEET, ILMANVAIHTO JA ILMATIIVIYS Tutkimusraportti 131, 102 s. + 10 liitesivua Elokuu 2005 Hakusanat: puurunko, pientalot, kenttätutkimus, asukaskysely, lämpötila, suhteellinen kosteus, kosteuslisä, kosteuden tuotto, ilmanvaihto, ilmanvaihdon melu, sisäilman laatu, ilmatiiviys, energiankulutus Tiivistelmä Tampereen teknillisen yliopiston talonrakennustekniikan laboratorio ja Teknillisen korkeakoulun LVI-tekniikan laboratorio ovat vuosina 2002 2004 tutkineet kenttämittauskokeilla sadan puurunkoisen pientalon ja kahden hirsitalon sisäilman kosteus- ja lämpötilaolosuhteita, ilmanvaihdon toimivuutta ja ilmatiiviyttä. Tutkimuksessa mukana olleet kohteet olivat uudehkoja pientaloja, jotka erosivat toisistaan mm. vaipparakenteen, ilmanvaihtojärjestelmän, iän ja rakentamistavan osalta. Talvikauden sisäilman mittaustulokset osoittivat odotettua suurempaa huonelämpötilan vaihtelua ja saattavat viitata ongelmiin lämpötilan säädössä. Kesäaikaiset huonelämpötilat osoittivat puolestaan talojen merkittävää ylilämpenemistä sekä auringonsuojauksen ja jäähdytyksen tarvetta. Tulokset vastasivat Sisäilmastoluokituksen tavoitearvoja huonosti. Ilmanvaihtojärjestelmällä oli suurin vaikutus sisäolosuhteiden vuorokausivaihteluun. Sisäpintojen hygroskooppisuudella ei ollut havaittavaa vaikutusta vesihöyrypitoisuuden ja suhteellisen kosteuden tasoon eikä niiden vaihteluun. Koekohteiden keskimääräinen energian kokonaiskulutus vuodessa oli 141 kwh/m 2,a ja 56 kwh/m 3,a. Energiankulutuksen vaihteluväli oli suuri, vaikka suurin osa taloista oli muutaman vuoden ikäisiä ja samojen ohjeiden mukaan rakennettuja. Saadut tulokset osoittavat, että asukkaiden elintavat vaikuttavat ratkaisevasti lämpöenergian kulutukseen. Mittaustulosten perusteella kosteuslisän mitoitusarvoksi suositellaan pientaloille 4,0 g/m 3 talviolosuhteissa, kun ulkolämpötila on +5 ºC ja 1,5 g/m 3, kun ulkolämpötila on +15 ºC. Nämä mitoitusarvot sopivat asunnoille, joissa on keskimääräinen asumistiheys ja joissa ei ole käytetty sisäilman kostutusta. Kun asumistiheys on suuri (käytössä oleva asumispinta-ala on < 30 m 2 /asukas) ja/ tai rakennuksessa käytetään lisäkostutusta, suositeltava kosteuslisän mitoitusarvo on talvella 5,0 g/m 3 ja kesällä 2,0 g/m 3. Jos talon ilmanvaihtokerroin on < 0,3 1/h, on kosteuslisän suuruus arvioitava erikseen. Kosteuslisän ja ilmanvaihdon avulla laskettu kosteustuotto oli talvikaudella keskimäärin 5,9 kg/vrk. Koneellisen ilmanvaihdon koekohteiden ilmanvaihtokertoimien keskiarvo sekä kerta- että merkkiainemittauksissa oli 0,38 1/h. Kahden hengen makuuhuoneiden tuloilmamäärät olivat riittämättömiä, vain 2,1 l/s,hlö, joskin ovien kautta tapahtuva ilman siirtyminen paransi makuuhuoneiden ilmanvaihtoa. Makuuhuoneiden äänitasojen keskiarvo ilmanvaihdon käyttöasennolla oli 22 db(a). Ilmanvaihtokoneita käytettiin lähes poikkeuksetta pienellä, usein jopa pienimmällä nopeudella. Tulokset viittaavat siihen, että talvella käytettiin

4 pienempää nopeutta kuin kesällä, muuten nopeutta ei muutettu. Ilmanvaihtokoneita käytettiin monissa tapauksissa pienillä nopeuksilla ilmanvaihdon aiheuttaman melun pienentämiseksi. Koekohteiden ilmatiiviys mitattiin painekoelaitteistolla. Koekohteiden ilmavuotolukujen keskiarvo oli 3,9 1/h ja vaihteluväli 0,5 8,9 1/h. 5 % kohteista alitti Suomen rakentamismääräyksissä suositellun n 50 -luvun 1,0 1/h. Suhteessa tiiviimpiä olivat elementtirakenteiset talot ja polyuretaanieristeiset talot. Myös tämän otoksen uudemmat talot olivat hieman tiiviimpiä kuin vanhemmat talot. Asukaskyselyssä selvisi, että riittämätön ilmanvaihto kesällä ja ilmanvaihtomelu olivat keskeisimmät ilmanvaihtoon liittyvät ongelmat. Kylmät lattiat ja vaihteleva huonelämpötila olivat keskeiset lämpöongelmat. Valitukset kylmistä lattioista korreloivat ilmavuotolukuun. Pienillä ilmanvaihtokertoimen arvoilla (< 0,3 1/h) ilmeni myös enemmän hajuhaittoja kuin suuremmilla ilmanvaihtuvuuksilla. Korkeilla ilmanvaihtokertoimen arvoilla (> 0,5 1/h) oli puolestaan enemmän valituksia vedosta ja pölyn määrästä.

5 Alkusanat Tämä julkaisu on tehty osana TEKES:n ja 13 suomalaisen yrityksen ja yhdistyksen rahoittamaa projektia Kosteusvarma terve pientalo, joka alkoi helmikuussa 2002 ja päättyi vuoden 2004 lopussa. Tutkimus tehtiin Tampereen teknillisen yliopiston talonrakennustekniikan laboratorion ja Teknillisen korkeakoulun LVI-tekniikan laboratorion yhteistyöprojektina ja siinä tutkittiin kenttämittauskokeilla puurunkoisten pientalojen sisäilman kosteus- ja lämpötilaolosuhteita, ilmanvaihdon toimivuutta ja rakennuksen vaipan ilmatiiviyttä. Tutkimus on tehty TTY:n talonrakennustekniikan laboratoriossa professori Ralf Lindbergin ja erikoistutkija Juha Vinhan johdolla ja TKK:n LVI-tekniikan laboratoriossa tutkimuspäällikkö Jarek Kurnitskin johdolla. Projektin kokonaisorganisoinnista on vastannut erikoistutkija Juha Vinha. Eri lukujen sisällöstä ovat vastanneet seuraavat henkilöt: luku 4: dipl.ins. Targo Kalamees (TTY/TKK), luku 5: dipl.ins. Targo Kalamees (TTY/TKK), tekn. lis. Juha Vinha (TTY) ja tekn. toht. Jarek Kurnitski (TKK), luku 6: dipl.ins. Lari Eskola (TKK), luku 7: dipl.ins. Minna Korpi (TTY) ja luku 8: tekn. lis. Jari Palonen (TKK). Julkaisun muut osat on pääosin kirjoittanut Minna Korpi. Tutkimuksen yhteydessä tehtyjen koetalojen mittaukset ja tulosten kokoamisen ovat pääsääntöisesti toteuttaneet TTY:llä Minna Korpi, dipl.ins. Ilkka Valovirta ja dipl.ins. Antti Mikkilä ja TKK:lla Lari Eskola ja dipl.ins. Juha Jokisalo. Targo Kalamees on ollut mukana kummassakin yliopistossa mittausten teossa ja tulosten kokoamisessa. Lisäksi tutkimuksen teossa ovat merkittävällä tavalla avustaneet tutkijat Heli Toukoniemi ja Hanna Aho TTY:ltä sekä tutkija Kai Jokiranta TKK:lta. Tutkimuksen johtoryhmään kuuluivat: Markku Rantama, puheenjohtaja Jarmo Heinonen Lasse Pöyhönen Marko Suonpää Jukka Nikkanen 7.10.2003 asti Jarkko Rastas 7.10.2003 alkaen Seppo Leimala 30.3.2004 asti Mikael Nyholm 30.3.2004 alkaen Rauno Romppainen Timo Saarikko Aarne Jussila Mikko Iivonen Harri Kemppainen Tapani Tuominen Keijo Kolu Pekka Jalonen Suomen Kiinteistöliitto ry TEKES TEKES Eltete Oy Flaxlin Oy Flaxlin Oy Gyproc Oy Gyproc Oy Koskisen Oy Meptek Oy Pientaloteollisuus ry Rettig Lämpö Oy Saint-Gobain Isover Oy SPU-Systems Oy UPM-Kymmene Wood Oy Uponor Suomi Oy

6 Antti Torkki Fred Skuthälla Oiva Hilden Jarek Kurnitski Ralf Lindberg YIT Kiinteistötekniikka Oy YPAP Oy Suomen Asuntomessut TKK/ LVI-Laboratorio TTY/ Talonrakennustekniikka Kiitämme johtoryhmän jäseniä ja heidän sijaisiaan, tutkimuksen rahoittajia, kaikkia tutkimuksen toteuttamiseen osallistuneita ja siinä avustaneita henkilöitä sekä talojen asukkaita yhteistyöstä tutkimuksen aikana. Tampereella ja Espoossa 18.8.2005 Tekijät

7 Sisällysluettelo Tiivistelmä... 3 Alkusanat... 5 Sisällysluettelo... 7 Merkinnät ja lyhenteet... 9 1 Johdanto... 10 1.1 Lähtökohta... 10 1.2 Tutkimuksen tavoitteet ja sisältö... 10 2 Koekohteet...12 3 Mittaukset... 15 3.1 Aikataulu... 15 3.2 Asukaskysely... 15 3.3 Kosteus- ja lämpötilamittaukset... 15 3.4 Ilmanvaihdon mittaukset... 16 3.4.1 Ilmanvaihdon kertamittaukset... 16 3.4.2 Äänitasomittaukset... 17 3.4.3 Merkkiainemittaukset... 17 3.5 Ilmatiiviyden mittaaminen... 18 4 Lämpö- ja kosteusolot... 20 4.1 Ulkoilmaston olosuhteet... 20 4.2 Sisäilmaston olosuhteiden tavoitearvot... 21 4.3 Sisäilmaston olosuhteet... 23 4.3.1 Kesäaikaiset lämpötilat ja kosteus... 23 4.3.2 Yleinen lämpöviihtyvyys kesällä... 25 4.3.3 Talvijakson lämpötilat ja kosteus... 27 4.4 Lämpötilan ja kosteuden vuorokausiamplitudi... 31 4.5 Huonelämpötilan riippuvuus ulkolämpötilasta... 33 4.6 Koekohteiden lämmitysenergian ominaiskulutus... 35 4.7 Tulosten tarkastelu... 38 5 Sisäilman kosteuslisä ja kosteuden tuotto... 41 5.1 Tausta... 41 5.2 Kosteuskuormien määritteleminen... 42 5.3 Tulokset... 43 5.3.1 Kosteuslisän vertailu eri jakaumaryhmien välillä... 43 5.3.2 Kosteuslisän riippuvuus ulkoilman lämpötilasta ja kosteuslisän mitoitusarvo 46 5.3.3 Kosteuden tuotto... 52 5.4 Tulosten tarkastelu... 54 6 Ilmanvaihto...56 6.1 Paine-eromittaus... 56 6.2 Ilmanvaihtomittaukset... 56 6.2.1 Kertamittaus... 57 6.2.2 Merkkiainemittaus... 60

8 6.2.3 Keittiön ilmanvaihto... 65 6.2.4 Makuuhuoneen ilmanvaihto... 66 6.3 Äänenpainetaso... 70 6.4 Yhteenveto... 72 7 Ilmatiiviys... 74 7.1 Yleistä tulosten laskennasta... 74 7.2 Tulokset... 74 7.2.1 Tulosten yhteenveto... 74 7.2.2 Tulosten tarkastelu... 76 8 Asukaskyselyiden tuloksia... 81 8.1 Sisäilmasto-ongelmien esiintyvyys... 81 8.2 Lämmönjako... 82 8.3 Ilmanvaihto- ja ilmanvaihtojärjestelmät... 82 8.4 Ilmanvaihtokerroin ja sisäilmasto... 84 8.4.1 Päätelaitemittaukset... 84 8.4.2 Merkkiainemittaukset... 85 8.4.3 Rakennusten ilmatiiviys ja sisäilmasto... 85 8.5 Ilmanvaihtomelu ja sen häiritsevyys... 86 8.6 Ilmanvaihtokertoimen ja tiiviyden vaikutus pientalon lämmönkulutukseen... 87 8.7 Asuntojen tuuletus... 89 8.8 Asuntojen kosteuslähteet... 90 9 Yhteenveto... 91 9.1 Koekohteet ja mittaukset... 91 9.2 Lämpö- ja kosteusolot... 91 9.3 Sisäilman kosteuslisä ja kosteuden tuotto... 92 9.4 Ilmanvaihto... 93 9.5 Ilmatiiviys... 94 9.6 Asukaskysely... 95 9.7 Sisäilmastokriteerien toteutuminen... 96 Lähteet... 98 Liitteet... 102

Merkinnät ja lyhenteet 9 C kerroin L A,eq,T keskiäänitaso (A-painotettu) db LTO lämmön talteenotto n asunnon ilmanvaihtokerroin 1/h n eksponentti n 50 ilmavuotoluku 50 Pa paine-erolla 1/h P paine, paine-ero Pa PFT merkkiaine (PerFluorocarbon Tracer) PMV keskimääräinen lämpöaistimus (Predicted Mean Vote) PPD lämpöolosuhteisiin tyytymättömien osuus (Predicted Percentage of Dissatisfied) % q V,i yksittäisen poistoventtiilin ilman tilavuusvirta m 3 /h Q ilman tilavuusvirta m 3 /h Q 50 ilman tilavuusvirta 50 Pa paine-erolla m 3 /h RH suhteellinen kosteus % S1, S2, S3 sisäilmastoluokat (Sisäilmastoluokitus 2000) T lämpötila C V tilavuus m3 σ keskihajonta ν ilman vesihöyrypitoisuus g/m 3 ν kosteuslisä g/m 3 Yleisimmät alaindeksit: e i ulko (exterior) sisä (interior)

10 1 Johdanto 1.1 Lähtökohta Puurunkoisia vaipparakenteita ja etenkin niiden kosteusteknistä toimintaa on lähiaikoina tutkittu paljon mm. Tampereen teknillisen yliopiston talonrakennustekniikan laboratoriossa. Vaipparakenteiden toimintaan vaikuttaa oleellisesti sisäilman kosteuslisä, jota käytetään rakenteiden mitoituksessa. Kosteuslisän suuruudesta on kuitenkin olemassa erilaisia käsityksiä, sillä sitä ei Suomessa ole tutkittu laajasti ja ulkomaillakin vain vähän. Vaikka yhtenevää käsitystä kosteuslisän suuruudesta ei ole ollut, on sen todettu vaihtelevan tapauskohtaisesti. Kosteuslisän vaihtelut johtuvat paitsi asukkaiden vedenkäyttöeroista, myös esimerkiksi ilmanvaihtojärjestelmien toimintaeroista. Kehitys- ja tutkimustarvetta on ilmennyt myös muilla sisäilmastoa koskevilla aloilla. Rakennusten ilmatiiviyttä on laajemmalti tutkittu lähinnä 1980-luvun alkupuolella ja lisätietoja on kaivattu uudempien pientalojen ilmatiiviydestä. Pientalojen ilmanvaihtojärjestelmien toiminnassakin on esiintynyt puutteita ja kehitystarpeita. Pientalojen rakenteet ja LVI-järjestelmät suunnitellaan erillisinä ja toiminnan suunnittelussa on keskitytty lämmityskauteen. Kesän ylilämpötiloja ei suunnittelussa yleensä oteta huomioon. Myös sisäilmasto-olosuhteiden vaihtelusta ja niiden riippuvuudesta ilmanvaihtojärjestelmästä tai rakenneratkaisuista on kaivattu lisätietoja. 1.2 Tutkimuksen tavoitteet ja sisältö Tutkimuksen tavoitteet olivat: selvittää sisäilman kosteuslisät eri vuodenaikoina ja määrittää kosteuslisän mitoitusarvot vaipparakenteiden kosteusteknistä suunnittelua varten määrittää pientalojen ilmanvaihtokertoimet mitata pientalojen ilmavuotoluvut ja vertailla eri rakenneratkaisujen tiiviyttä keskenään määrittää erilaisten ilmanvaihtojärjestelmien ja rakenneratkaisujen vaikutusta sisäilman kosteus- ja lämpöoloihin mittaus- ja käyttötottumustietojen perusteella määrittää ilmanvaihdon kehitystarpeet ja antaa hyvän ja toimivan ilmanvaihtojärjestelmän suunnitteluohjeita määrittää lämmityskauden lämpötilojen pysyvyys ja kesäaikaisten ylilämpötilojen esiintyvyys

11 Tutkimus suoritettiin kenttämittauksin tutkimukseen valituissa 100:ssa puurunkoisessa pientalossa. Vertailukohteina mukana oli kaksi hirsitaloa. Valitut talot jaettiin kahdelle tutkimusvuodelle, jotka olivat kesäkuu 2002 kesäkuu 2003 ja kesäkuu 2003 kesäkuu 2004. Lisäksi kohteet valittiin kumpanakin vuonna siten, että n. puolet kohteista sijaitsi Tampereen seudulla ja puolet Helsingin seudulla. Rakennusten perustiedot ja asukkaiden kokemat sisäilmasto-ongelmat kartoitettiin asukaskyselylomakkeella. Sisä- ja ulkoilman olosuhteiden mittaamista varten rakennuksen sisällä ja ulkona mitattiin ilman lämpötilaa ja suhteellista kosteutta tunnin välein tallentavilla dataloggereilla. Sisäloggeri sijoitettiin kaikissa kohteissa päämakuuhuoneeseen, joka tavallisesti oli vanhempien kahden hengen makuuhuone. Useimmissa tapauksessa sijoitettiin myös toinen dataloggeri olohuoneeseen. Ensimmäisen mittauskäynnin yhteydessä mitattiin rakennuksen ilmatiiviys painekokeella ja ilmanvaihtokerroin siipipyöräanemometrillä ilmanvaihtokoneen eri nopeuksilla. Ilmanvaihdon äänitasoja mitattiin makuu- ja olohuoneessa ilmanvaihdon eri nopeuksilla. Ilmanvaihtuvuutta tutkittiin osassa kohteita myös merkkiainemittauksin (PFT -mittaus). Merkkiainemittaus oli käynnissä n. yhden kuukauden ajan tammi-helmikuussa.

2 Koekohteet 12 Tutkimukseen valittiin 100 puurunkoista pientaloa, joista puolet sijaitsivat Tampereen seudulla ja puolet Helsingin seudulla. Lisäksi tutkimuksessa oli mukana kaksi hirsitaloa. Kohteita seurattiin vuoden mittausjakson ajan siten, että puolet kohteista olivat seurannassa kesäkuusta 2002 kesäkuuhun 2003 ja puolet kesäkuusta 2003 kesäkuuhun 2004. Koekohteita hankittiin muun muassa jakamalla ilmoittautumislomakkeita asukkaiden postilaatikoihin ja Aamulehdessä julkaistujen artikkeleiden avulla. Asukkaiden yhteystietoja saatiin myös mm. rakennusalan yrityksiltä. Koekohteiden valinnassa kiinnitettiin huomiota rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmään, ikään ja rakenteisiin. Rakenneratkaisujen vaikutuksen analysoimiseksi huoneet, joissa tehtiin kosteusmittauksia, jaoteltiin vesihöyryä läpäiseviin ja vesihöyrytiiviisiin sekä toisaalta hygroskooppisia (kosteutta sitova ja luovuttava) ja ei-hygroskooppisia sisäpintoja sisältäviin huoneisiin. Vesihöyrytiiviiksi luettiin huoneet, joissa oli käytetty ilmansulkuna muovihöyrynsulkua tai polyuretaanieristettä. Muut ilmansulkumateriaalit luokiteltiin vesihöyryä läpäiseviksi. Vesihöyryä läpäiseviin huoneisiin laskettiin mukaan myös kaikki ne huoneet, joissa edes osa vaipasta oli vesihöyryä läpäisevä. Vesihöyrytiiviitä huoneita oli tutkimuksessa 124 kpl ja vesihöyryä läpäiseviä 55 kpl. Ei-hygroskooppisia materiaaleja sisältäviin sisäpintoihin luokiteltiin maali- ja lakkapinnat, laatoitukset ja vinyylitapetilla pinnoitetut pinnat. Hygroskooppisiin pintoihin luettiin mukaan viimeistelemättömät puu- ja puukuitulevypinnat sekä paperitapetilla pinnoitetut kipsilevy ja lastulevy. Myös tässä jaossa hygroskooppisia sisäpintoja sisältäviin huoneisiin laskettiin mukaan ne huoneet, joissa edes osa vaipan sisäpinnasta oli hygroskooppista. Tällä jaolla hygroskooppisia pintoja sisältäviä huoneita oli tutkimuksessa mukana 80 kpl ja ei-hygroskooppisia 99 kpl. Ilmanvaihtojärjestelmiltään kohteet jaoteltiin koneellisen tulo- ja poistoilmanvaihdon, koneellisen poistoilmanvaihdon ja painovoimaisen ilmanvaihdon kohteisiin. Pääasiassa tutkimukseen valittiin koneellisen ilmanvaihdon kohteita. Painovoimaisia ilmanvaihtoratkaisuja otettiin mukaan vertailumielessä. Jokaista rakenne- ja ilmanvaihtoratkaisun yhdistelmää pyrittiin valitsemaan vertailua varten riittävän suuri otanta. Koska tutkittavia aliryhmiä haluttiin saada tietty määrä, ei tutkimusjoukkoa voida pitää täysin edustavana otoksena koko suomalaisten puurunkoisten pientalojen ryhmästä. Eri ryhmien sisällä tutkittavien kohteiden valinta on pyritty pitämään mahdollisimman satunnaisena. Tutkittavien kohteiden perustiedot on esitetty liitteen 1 taulukossa. Taulukossa kohteet ovat niille annetun nelinumeroisen talokoodin mukaisessa järjestyksessä. Suurin osa tutkittavista taloista oli uusia. Talojen keski-ikä oli 5 vuotta ja mediaani 3 vuotta. Uusia painovoimaisella ilmanvaihdolla varustettuja taloja oli vaikea löytää, joten tässä joukossa on mukana vähän vanhempia taloja, jotka nostavat talojen keski-ikää. Painovoimaisiksi taloiksi on liitteessä 1 laskettu myös kohteet, joissa on liesituuletin. Taloista suurin osa oli omakotitaloja. Kohteet 2013 ja 2023 olivat rivitaloasuntoja ja 1021 oli paritaloasunto. Puurunkoisten pientalojen

13 lisäksi mitattiin kaksi hirsitaloa (kohteet 2015 ja 2028). Muutamassa puurunkoisessa rinnetalokohteessa oli 1. asuinkerros kivirakenteinen. Koekohteiden mediaani-pinta-ala oli 156 m 2 ja mediaani-tilavuus 385 m 3. Tutkimuskohteissa asui yhteensä 362 henkilöä, joista aikuisia oli 210 ja lapsia 152. Tyypillisin perhekoko oli neljä henkeä. Asumisajan mediaani oli kolme vuotta ja joka kymmenennessä tapauksessa se oli vähintään 10 vuotta. Liki puolet kohteista oli paikalla rakennettuja. Suurin osa pientaloista oli perustettu maanvaraiselle laatalle ja lähes puolet kohteista oli yksi-kerroksisia. Kohteiden ominaisuuksien jakaumia on esitetty kuvassa 2.1. Kuvissa 2.2 2.4 on esitetty koekohteissa käytettyjen lämmitysjärjestelmien ja lämmönjakotapojen jakaumia. Yleisin lämmitysjärjestelmä oli sähkölämmitys. Suosituin lämmönjakoratkaisu oli vesikeskuslämmityksen ja lattialämmityksen yhdistelmä, jota oli käytetty lähes kolmasosassa pientaloista. Kaikissa koekohteissa ei tehty kaikkia mittauksia. Myös kohteissa ilmenneistä rajoitteista johtuen kaikkien talojen tuloksia ei voitu hyödyntää kaikissa tutkimusosa-alueissa. Tässä raportissa tulosten analyysissä mukana olleiden kohteiden määrä on selvitetty tarkemmin eri tutkimusosa-alueita käsittelevissä luvuissa. Ilmanvaihtojärjestelmät (102 taloa) Kerrosluku (puurunkoiset 100 taloa) Koneellinen tulo- ja poisto 62 kpl Koneellinen poisto 30 kpl Painovoimainen 10 kpl 1 krs 48 kpl 1,5 krs 34 kpl 2 krs 17 kpl 4 krs 1 kpl Asukkaita (puurunkoiset 100 taloa) Rakentamistapa (puurunkoisista 98 taloa) 1 asukas 4 kpl 2 asukasta 21 kpl 3 asukasta 19 kpl 4 asukasta 34 kpl 5 asukasta 15 kpl 6 asukasta 7 kpl Paikalla rakennettu 48 kpl Suurelementti 28 kpl Pienelementti 8 kpl Precut/platform 14 kpl Kuva 2.1 Koekohteiden jakaumia.

14 Kuva 2.2 Koekohteiden lämmitysjärjestelmät. Kuva 2.3 Koekohteiden lämmönjakojärjestelmät. Kuva 2.4 Koekohteiden lämmönjakolaitteet.

15 3 Mittaukset 3.1 Aikataulu Koekohteet jaettiin kahdelle mittausvuodelle siten, että puolet kohteista oli mittauksessa kesäkuusta 2002 kesäkuuhun 2003 ja puolet kesäkuusta 2003 kesäkuuhun 2004. Ensimmäiseen mittauskäyntiin kuului: asukaskyselylomakkeen läpikäyminen kohteen kartoitus: valokuvaus, sisäpintamateriaalien kirjaus lämpötila/ RH -dataloggereiden asennus ilmanvaihtomäärien mittaus poistoventtiileistä ja tuloilmamäärän mittaus makuuhuoneesta ilmanvaihdon äänitasojen mittaus rakennuksen painesuhteiden mittaus rakennuksen vaipan ilmatiiviyden mittaaminen painekokeella Toisella mittauskäynnillä tammi-/helmikuussa luettiin loggeridatat ja käynnistettiin ilmanvaihdon merkkiainemittaukset. Merkkiainemittauksissa mukana olleissa kohteissa käytiin n. neljän viikon päästä toisesta mittauskäynnistä lopettamassa mittaukset. Viimeisellä mittauskäynnillä n. vuoden kuluttua mittausten aloittamisesta haettiin dataloggerit pois kohteista. Tämän jälkeen loggereiden toiminta tarkistettiin TTY:n ja TKK:n laboratorioissa ja ne vietiin uusiin tutkimuskohteisiin, joissa toistettiin samat mittaukset kuin ensimmäisen vuoden kohteissa. 3.2 Asukaskysely Ennen mittauskäyntejä asukkaille lähetettiin asukaskyselylomake täytettäväksi. Mittauskäynnillä kyselylomake käytiin vielä läpi asukkaan kanssa. Lomakkeessa kysyttiin perustietoja asukkaista sekä asumistottumuksista kuten veden käytöstä ja tuuletustavoista. Myös keskeisten sisäilmasto-ongelmien esiintyvyys yleensä ja esiintyvyys eri vuoden- ja vuorokaudenaikoina sekä esiintyvyyden tiheys kartoitettiin. Lomakkeessa tiedusteltiin myös rakennuksen perustietoja kuten rakentamisvuotta, rakennustapaa, korjaushistoriaa ja rakenneratkaisuja sekä teknisiä järjestelmiä. Asukaskyselylomake on esitetty liitteessä 2. 3.3 Kosteus- ja lämpötilamittaukset Sisä- ja ulkoilman lämpötilaa ja suhteellista kosteutta mitattiin pääsääntöisesti paristokäyttöisillä Comark Dilligence EV (N2003 ja N2013) dataloggereilla. Loggereiden tarkkuus on lämpötilan osalta ±0,5 C ja suhteellisen kosteuden osalta ±3 %RH. Loggerit tallensivat lukemat kerran tunnissa ja niiden muistiin mahtui lähes koko vuoden data. Loggerit purettiin kuitenkin myös mittausjakson puolivälissä datan mahtumisen varmistamiseksi, välidatan saamiseksi ja loggereiden toiminnan varmistamiseksi. Kaikkiin

16 kohteisiin laitettiin mittausloggeri päämakuuhuoneeseen, joka oli vanhempien makuuhuone. Suurimmassa osassa kohteita sijoitettiin toinen loggeri olohuoneeseen. Suuressa osassa kohteita oli myös oma ulkologgeri. Ulkologgeria ei asennettu niihin kohteisiin, joissa toinen ulkologgeri sijaitsi lähietäisyydellä. Sisäloggerit asennettiin huoneessa edustavaan paikkaan väliseiniin, jotta ulkoseinien pintalämpötila ei olisi vaikuttanut mittaustuloksiin. Ulkologgerit sijoitettiin kohteen välittömään läheisyyteen: rakennuksen pohjoisseinän räystään alle, suojaan sateelta ja auringon paisteelta (kuva 3.1). Kuva 3.1 Esimerkki sisä- ja ulkologgereiden sijainneista. 3.4 Ilmanvaihdon mittaukset 3.4.1 Ilmanvaihdon kertamittaukset Koekohteiden ilmanvaihtokertoimet määritettiin mittaamalla talon jokaisen poistoilmaventtiilin ilmamäärät. Mittauksessa käytettiin Airflow LCA 6000 VA siipipyöräanemometriä. Ilmamäärät mitattiin ilmanvaihtokoneen eri tehoilla siten, että mukana oli ainakin minimi-, maksimi- ja käyttöasennon teho. Ennen mittauksen aloittamista varmistettiin, että ulko-ovet ja ikkunat olivat kiinni. Yhden mittauspisteen yksittäisen mittauksen kesto oli n. 0,5 1 minuuttia. Mitatuista poistoilmamääristä laskettiin ilmanvaihtokerroin jakamalla poistoilmaventtiileistä mitattujen ilmamäärien summa asunnon ilmatilavuudella (kaava 3.1). missä n qvi i= n = 1 (3.1) V n asunnon ilmanvaihtokerroin [1/h] q V,i yksittäisen poistoventtiilin ilmavirta [m 3 /h] V asunnon sisätilavuus [m 3 ]

17 Rakennuksen ilmanvaihtokerroin kertoo kuinka monta kertaa tunnissa asunnon ilma vaihtuu. Esimerkiksi ilmanvaihtokerroin 0,5 l/h tarkoittaa, että puolet asunnon ilmasta vaihtuu yhdessä tunnissa. Koekohteiden makuuhuoneissa mitattiin lisäksi tuloilmaventtiilien paine-erot TSI VelociCalc Plus 8388 -paine-eromittarilla. Mitatun paine-eron ja päätelaitetyypin avulla laskettiin valmistajien taulukosta makuuhuoneiden tuloilmamäärät. 3.4.2 Äänitasomittaukset Äänitasomittaukset suoritettiin B&K 2260 äänianalysaattorilla. Keskiäänitason L A,eq,T [db] (A-painotettu) mittaus suoritettiin huonetilan keskeltä. Mittaukset suoritettiin kohteiden olohuoneessa ja kahden hengen makuuhuoneessa. Äänenpainetaso mitattiin hetkellisesti ilmanvaihtokoneen eri asennoilla. Taustaääntä ei mitattu koneellisella ilmanvaihdolla varustetuissa kohteissa, sillä monissa tapauksissa ilmanvaihtokoneen kytkeminen pois ei ollut mahdollista ilman virran katkaisemista koneesta. Painovoimaisissa kohteissa mitattiin taustamelun taso. Liesituulettimen äänenpainetasoa ei mitattu erikseen. Joissakin tapauksissa keittiön poisto oli kytketty liesituulettimeen. 3.4.3 Merkkiainemittaukset Ilmanvaihdon kertamittausten lisäksi mitattiin 74 kohteessa keskimääräinen ilmanvaihtokerroin huonekohtaisesti passiivisella merkkiainemittaustekniikalla tammi helmikuun aikana. Mittaus tehtiin kahdella merkkiaineella (Nordtest method NT VVS 118, 1997) ja mittauksen kesto oli n. 1 kuukausi. Merkkiaineilla pystyttiin tutkimaan sekä koko asunnon että kahden hengen makuuhuoneen ilmanvaihtoa. Kuvassa 3.2 on esitetty merkkiainemittauksen periaate. Jokaiseen huoneeseen sijoitettiin A- merkkiainelähde, joka päästi huoneilmaan vakiomäärän merkkiainetta huoneilmakuutiota kohti mittausjakson ajan. Kahden hengen makuuhuoneeseen sijoitettiin lisäksi B- merkkiainelähde, jonka perusteella mitattiin makuuhuoneen ilmanvaihtoa (ulkoilmavirta, joka sisältää tuloilman, vuotoilman ja ikkunatuuletuksen sekä makuuhuoneen ja muun asunnon välillä siirtyvän ilmavirran). Mitattaviin tiloihin sijoitettiin keräimiä merkkiaineen pitoisuuden (massa mittausjaksolta) mittaamista varten. Merkkiaine A Merkkiaine B Vuotoilmavirta sisään Makuuhuone Tuloilma Merkkiaine A Vuotoilmavirta ulos Tuloilma Huoneiden välillä siirtyvä ilma - merkkiaine B Merkkiaine A Muut huoneet Merkkiaine A Ulkoilma (PFT) = tuloilma + vuotoilmavirta + ikkunatuuletus Kuva 3.2 Merkkiaineella A mitattiin koko asunnon ilmanvaihtoa ja merkkiaineella B makuuhuoneen ilmanvaihto.

3.5 Ilmatiiviyden mittaaminen 18 Koekohteiden ilmatiiviys mitattiin kertaluontoisesti ensimmäisen mittauskerran yhteydessä ns. painekoemenetelmällä. Kokeessa tutkittavan rakennuksen ilmanvaihtoventtiilit ja muut vaippaan tarkoituksellisesti tehdyt aukot suljetaan ja tarvittaessa tiivistetään ja rakennukseen luodaan tavallisesti oviaukkoon sijoitetun puhaltimen avulla yli- tai alipaine. Paine-eron ylläpitämiseksi tarvittava puhaltimen läpäisevä ilmavirtaus mitataan ja mittaustuloksen avulla saadaan talojen mittoihin suhteutettu tiiviyden vertailuarvo. Painekoemenetelmä on kuvattu tarkemmin esimerkiksi Suomessakin vahvistetussa eurooppalaisessa standardissa SFS-EN 13829 (2000). Ennen varsinaisen painekokeen aloittamista suoritettiin muutamia toimenpiteitä. Rakennusten tilavuus laskettiin karkeasti paikan päällä. Rakennuksen piirustukset saatiin käyttöön tutkimusta varten ja laskennat tarkistettiin myöhemmin. Asunnon ikkunat ja ovet suljettiin ja tarkoituksellisesti tehdyt aukot kuten ilmanvaihtoventtiilit, liesituulettimet, takan pellit ja luukut sekä korvausilmaventtiilit suljettiin ja tiivistettiin. Mitattavan alueen sisällä väliovet avattiin. Kuva 3.3 Painekoelaitteisto. Ylipainekokeen suoritus rakennuksen sisä- ja ulkopuolelta nähtynä. Painekoemittauksessa käytettiin The Energy Conservatory:n valmistamaa painekoelaitteistoa (Minneapolis Blower Door) ja ohjelmistoa (TECTITE). Mittaus suoritettiin asettamalla yhteen asunnon ovista ovipuhallinsysteemi, joka koostuu ovikehyksestä ja sen ympärille pingotettavasta kankaasta, jossa on aukko puhaltimen kiinnittämistä varten (kuva 3.3). Painekoe suoritettiin tietokoneohjattuna. Ohjelmaan syötettiin tiedot mm. lämpötilaolosuhteista ja rakennuksen koosta, joiden avulla ohjelma korjaa ilmavirtaukset ja ilmoittaa suoraan tulokset. Ilmavirtaukset mitattiin sarjassa vähintään viidellä eri paine-erolla (0 60 Pa). Puhaltimen läpi kulkevaa ilmavirtausta voitiin säädellä puhaltimen kierrosluvun ja erikokoisten rajoitinrenkaiden avulla portaattomasti. Jokaisella paine-eroasetuksella ohjelmisto laskee keskiarvon sadasta lyhyessä ajassa otetusta mittaustuloksesta. Ennen

19 puhaltimen käynnistämistä, samoin kuin kokeen lopussa, laitteisto mittaa paine-eron rakennuksen sisä- ja ulkopuolen välillä. Painekokeen tuloksena saadaan sarja paine-eroja ja näiden tuottamiseen tarvittavia ilmavirtauksia. Näille pisteille ohjelma sovittaa lineaarisen regression avulla kaavan 3.2 mukaisen käyrän. Q = C P n (3.2) missä Q ilmavirtaus [m 3 /h] C kerroin (flow coefficient) [m 3 /h(pa) n ] P paine-ero rakennuksen sisä- ja ulkopuolen välillä [Pa] n eksponentti (vaihtelee välillä 0,5-1,0) Tältä käyrältä voidaan 50 Pa kohdalta lukea ilmavirtaus (Q 50 ), jota tavanomaisesti käytetään painekokeiden tulosten ilmoittamisessa. Ilmavuotoluku n 50 voidaan laskea kaavan 3.3 mukaan. Ilmavuotoluku n 50 ilmoittaa, kuinka monta kertaa rakennuksen tilavuuden suuruinen ilmamäärä vaihtuu tunnissa, kun paine-ero rakennuksen sisä- ja ulkopuolen välillä on 50 Pa. n 50 = Q V 50 (3.3) missä n 50 Q 50 rakennuksen ilmavuotoluku 50 Pa paine-erolla [1/h] painekokeella mitattu ilmavirtaus 50 Pa paine-erolla [m 3 /h] V rakennuksen/mitattavan osan sisätilavuus [m 3 ] Toinen yleistynyt tapa ilmoittaa painekokeen tulos on ilmoittaa painekokeella mitattu ilmavirtaus rakennuksen vaipan alan suhteen. Sen avulla tiiviys määritellään esimerkiksi Ruotsin ja Yhdistyneiden kansakuntien rakentamismääräyksissä. Jompikumpi näistä tiiviysarvoista antaa rakennuksille niiden muodosta riippuen edullisempia tuloksia, kun tilavuuden ja vaipan pinta-alan suhde ei ole sama. Kuution mallinen talo, jossa ei ole ylimääräisiä kulmia eikä ulokkeita (esimerkiksi erkkereitä ja kuisteja) täyttää suhteessa paremmin n 50 -vaatimukset kuin vaatimukset ilmavirtauksesta vaipan alaa kohti. Monimuotoisempi talo, jonka vaipan ala on tilavuuteen verrattuna iso, täyttää vastaavasti paremmin vaipan ilmanläpäisevyysvaatimukset kuin n 50 -vaatimukset. (Korpi 2003) Tavanomaisesti tulokset esitetään tehdyn yli- ja alipainekokeen keskiarvona, sillä ilmavuodot näillä kahdella tavalla mitattuna ovat harvoin samoja. Kronvall (1980) selittää asiaa vuotokohtien erilaisuudella. Jotkut vuotokohdat saattavat päästää ilmaa toiseen suuntaan, mutta estää ilman kulun toisin päin. Esimerkiksi ulospäin aukeneva ikkuna voi aiheuttaa suuremman ilmavuodon yli- kuin alipaineella mitattaessa. Mittaamalla tulos kummallakin tavalla voidaan tällaisten ominaisuuksien vaikutusta tulokseen vähentää.

20 4 Lämpö- ja kosteusolot 4.1 Ulkoilmaston olosuhteet Lämpötilan ja kosteuden mittaukset suoritettiin heinäkuun 2002 ja kesäkuun 2004 välisenä aikana. Lämpötilaa ja suhteellista kosteutta mitattiin paristokäyttöisillä dataloggereilla koko vuoden ajan yhden tunnin välein. Ulkolämpötilat ja -suhteelliset kosteudet on esitetty kuukauden keskiarvoina taulukossa 4.1. Ulkoilman loggerit oli sijoitettu siten että aurinko ja viistosade eivät vaikuttaisi mittaustuloksiin. Molempien mittausvuosien jälkeen loggereiden mittaustarkkuus tarkastettiin laboratorio-olosuhteissa. Toisen vuoden jälkeen ulkoilman loggereiden mittaustarkkaus ylitti mittarille annetut raja-arvot RH-mittauksen osalta. Tästä johtuen toisen vuoden ulkoilman olosuhteina on käytetty Ilmatieteen laitoksen lämpötila- ja RH-arvoja Helsingistä, Tampereelta ja Porista. Taulukko 4.1 Kuukauden keskilämpötila, T[ C] ja suhteellinen kosteus, RH [%]. Heinäk. Elok. Syysk. Lokak. Marrask. Jouluk. Tammik. Helmik. Maalisk. Huhtik. Toukok. Kesäk. T RH T RH T RH T RH T RH T RH T RH T RH T RH T RH T RH T RH Tampere 19,3 75 19,2 69 10,5 77 2002-03 0,0 81-4,0 97-9,1 96-11,1 94-6,7 93-0,8 83 2,6 68 10,6 76 12,6 70 Helsinki 19,9 74 19,3 71 10,9 78 2002-03 0,3 84-3,1 96-8,7 95-10,2 94-5,8 95-1,1 83 2,8 71 10,4 72 13,3 69 Tampere 20,2 71 15,2 77 10,6 78 2003-04 2,5 88 1,5 96-2,4 90-8,1 94-5,6 89-2,0 81 4,7 55 9,4 65 11,3 63 Helsinki 20,5 74 16,1 76 11,6 80 2003-04 3,5 87 2,8 95-1,0 90-7,0 90-5,0 88-1,4 86 4,6 60 10,2 64 12,6 66 Ulkoilman olosuhteiden perusteella valittiin kummaltakin vuodelta kesä- ja talvijakso, jota käytettiin koekohteiden tarkasteluissa. Molempien mittausvuosien kesäjakso alkoi, kun kaikki loggerit oli asennettu taloihin. Kesäjakson loppu valittiin ulkolämpötilan perusteella siten, että vuorokauden keskilämpötila laski selvästi alle +15 C. Talvijaksoksi valittiin kummaltakin mittausvuodelta joulukuu, tammikuu ja helmikuu. Kuvissa 4.1 ja 4.2 on esitetty esimerkkinä kesä- ja talvijaksot Helsingin alueelta. Vuoden 2002 kuvissa on esitetty kaikkien ulkoilman dataloggerien mittaamat lämpötila- ja RH-arvot ja vuoden 2003 kuvissa Ilmatieteen laitoksen mittaamat arvot. Tampereen alueelta valittiin samat ajanjaksot tarkasteluihin. Kuva 4.1 2002 (vasen) ja 2003 (oikea) mittausvuoden kesäjaksojen ulkoilmaston olosuhteet vuorokauden keskiarvoina Helsingin alueelta.

21 Kuva 4.2 2002-2003 (vasen) ja 2003-2004 (oikea) mittausvuoden talvijaksojen ulkoilmaston olosuhteet vuorokauden keskiarvoina Helsingin alueelta. Sisäilmaston olosuhteiden arvioinnissa käytettiin Sisäilmastoluokitus 2000:ssa (2001) annettuja tavoitearvoja, taulukko 4.2. Sisäilmastoluokitus on kolmitasoinen esittäen laatuluokat S1, S2 ja S3. Luokitus esittää samat arvot asuin- ja toimistorakennuksille. Luokka S1 kuvaa yksilöllistä sisäilmastoa; jossa sisäilman laatu on erittäin hyvä ja lämpöolot ovat viihtyisät kesällä ja talvella. Luokassa S1 tilan käyttäjä pystyy yksilöllisesti hallitsemaan lämpöoloja ja tarvittaessa tehostamaan ilmanvaihtoa. Luokassa S2 sisäilman laatu on hyvä ja lämpöolot vedottomat. Kesän kuumimpina päivinä lämpötila nousee viihtyisän tason yläpuolelle korkeintaan 7 vuorokautena. Luokka S3 kuvaa tyydyttävää sisäilmastoa, missä sisäilman laatu ja lämpöolot vastaavat lähinnä säännösten mukaista vähimmäistasoa. Ilma saattaa ajoittain tuntua tunkkaiselta ja vedon tunnetta saattaa esiintyä. Ylilämpeneminen on yleistä kuumina kesäpäivinä. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin olosuhteiden vastaavuutta pääasiassa sisäilmastoluokkien S2 ja S3 tavoitearvoihin. 4.2 Sisäilmaston olosuhteiden tavoitearvot Sisäilmaston olosuhteiden arvioinnissa käytettiin Sisäilmastoluokitus 2000:ssa (2001) annettuja tavoitearvoja, taulukko 4.2. Sisäilmastoluokitus on kolmitasoinen esittäen laatuluokat S1, S2 ja S3. Luokitus esittää samat arvot asuin- ja toimistorakennuksille. Luokka S1 kuvaa yksilöllistä sisäilmastoa; jossa sisäilman laatu on erittäin hyvä ja lämpöolot ovat viihtyisät kesällä ja talvella. Luokassa S1 tilan käyttäjä pystyy yksilöllisesti hallitsemaan lämpöoloja ja tarvittaessa tehostamaan ilmanvaihtoa. Luokassa S2 sisäilman laatu on hyvä ja lämpöolot vedottomat. Kesän kuumimpina päivinä lämpötila nousee viihtyisän tason yläpuolelle korkeintaan 7 vuorokautena. Luokka S3 kuvaa tyydyttävää sisäilmastoa, missä sisäilman laatu ja lämpöolot vastaavat lähinnä säännösten mukaista vähimmäistasoa. Ilma saattaa ajoittain tuntua tunkkaiselta ja vedon tunnetta saattaa esiintyä. Ylilämpeneminen on yleistä kuumina kesäpäivinä. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin olosuhteiden vastaavuutta pääasiassa sisäilmastoluokkien S2 ja S3 tavoitearvoihin. Sisäilmastoluokassa S1 on sisäilman suhteellisen kosteuden tavoitearvo talvella 25 45 %. Muihin sisäilmastoluokkiin ei ole esitetty suhteellisen kosteuden tasolle tavoitearvoja. Sisäilman suhteellinen kosteus voi laskea pakkashuippujen aikana hetkellisesti ohjearvon alapuolelle, mutta sen tulisi alittaa 60 % RH kaikissa oloissa lämmityskaudella. Tässä

22 tutkimuksessa sisäilman suhteellisen kosteuden tavoitetasoksi on asetettu 20 60 % RH. Sisäilman kosteuden vuorokausivaihteluille ei ole esitetty tavoitearvoja Sisäilmastoluokituksessa. Taulukko 4.2 Sisäilmaston olosuhteiden tavoitearvot. S1 S2 S3 Huonelämpötila Kesä 23-24 C 23-26 C 22-27(35) C Talvi 21-22 C 20-22 C 20-23 C Huonelämpötilan tilapäinen poikkeama asetusarvosta ±0,5 C ±1 C ±2 C Ilman suhteellinen kosteus (* Talvi 25-45 % RH *) Ilman suhteelliselle kosteudelle on asetettu tavoitearvot vain sisäilmastoluokassa S1. Sisäilmastoluokitus antaa lämpöolojen tavoitearvot sekä kesä- että talvikaudelle, mutta tarkkoja raja-arvoja kesä- tai talvikauden pituuden määrittelemiseksi ei ole annettu. Sisäilmastoluokille S1 ja S2 on annettu hyväksyttävä tilapäinen poikkeama tavoitearvosta. S2- luokassa lämpöolot voivat mitoitussäällä tilapäisesti poiketa tavoitealueelta enintään 7 vuorokautena talvella ja enintään 7 vuorokautena kesällä. Lämpöolojen pitkäaikaiseen seurantaan tämä määritelmä ei välttämättä sovellu. Seitsemän päivää voi merkitä 7x1=7 tunnin tai 7x24=168 tunnin ylitystä. Myös kesä- ja talvijakson pituuden tai olosuhteiden määritelmä tarvitaan lämpöolojen arvioinnissa. Tässä tutkimuksessa suoritettiin talven ja kesän lämpö- ja kosteusolojen vertailu sisäilmastoluokkien tavoitearvoihin tekemällä seuraavat oletukset: kesäjaksona pidetään aikaa, jolloin vuorokauden ulkolämpötilan keskiarvo on 15 ºC; tällä määritelmällä kesän pituus vuonna 2002 (Helsingin ja Tampereen keskiarvo) oli 89 päivää ja vuonna 2003 59 päivää (mittausjakson pituus kesällä 2002 oli 71 päivää ja kesällä 2003 oli 52 päivää); talvi on aika, jolloin vuorokauden ulkolämpötilan keskiarvo on 5 ºC; tällä määritelmällä talven pituus vuonna 2002 2003 (Helsingin ja Tampereen keskiarvo) oli 214 päivää ja vuonna 2003 2004 188 päivää (mittausjakson pituus talvella 2002 2003 oli 90 päivää ja talvella 2003 2004 oli 91 päivää); lämpöolot voivat luokassa S2 tilapäisesti poiketa tavoitearvosta enintään 7 vuorokautena; tilapäinen poikkeama tavoitearvoista määriteltiin siten, että se voi kesällä olla 6 tuntia päivässä ja talvella 12 tuntia päivässä. Tällöin tavoitearvot ylittävien maksimituntien lukumääräksi saatiin kesällä 42 h ja talvella 84 h. Lämpöolojen tavoitearvot ylittävien tuntien lukumäärä saatiin tarkasteluihin valituille mittausjaksoille siten, että kesä- ja talvijakson tavoitearvot ylittävien tuntien maksimimäärä kerrottiin mittausjakson pituuden ja eo. määritelmän mukaisen kesä- tai talvijakson pituuden suhteella (esim. kesä 2002: 42 (71/89) = 34 h). Tällä tavalla lämpöolojen tavoitearvot ylittävien tuntien määräksi saatiin kesällä 2002 enintään 34 h, kesällä 2003 enintään 37 h, talvella 2002-2003 enintään 35 h ja talvella 2003-2004 enintään 41 h.

4.3 Sisäilmaston olosuhteet 23 4.3.1 Kesäaikaiset lämpötilat ja kosteus Kummankin mittausvuoden kesäjaksolla sisälämpötila vaihteli +18 C ja +32 ºC välillä. Sisäilman suhteellinen kosteus vaihteli 19 % RH ja 85 % RH välillä. Kesäjakson keskimääräinen sisälämpötila oli vuonna 2002 +24,6 ºC ja vuonna 2003 +24,9 ºC (huoneista mitattujen keskiarvojen vaihteluväli oli vastaavasti +22,8 +27,0 ºC ja +22,2 +28,5 ºC). Kesäjaksoilla oli keskimääräinen suhteellinen kosteus molempina mittausvuosina 51 % RH (huoneista mitattujen keskiarvojen vaihteluväli oli vastaavasti 42 59 % RH ja 34 60 % RH). Esimerkki lämpimimmän, kylmimmän ja keskimääräisen talon kesäaikaisista sisäilmaston olosuhteista on esitetty kuvassa 4.3. Vaakaviivat kuvissa osoittavat sisäilmastoluokkien S2 ja S3 tavoitelämpötiloja. Kuva 4.3 2002 (vasen) ja 2003 (oikea) mittausvuoden kesäjakson sisäilmaston olosuhteet kolmesta esimerkkitalosta. Kaikkien huoneiden kesäaikaisen sisälämpötilan ja -suhteellisen kosteuden pysyvyys ja niiden vertailu eri ilmanvaihtojärjestelmien välillä on esitetty kuvissa 4.4 ja 4.5. Jokainen ohut viiva kuvaa yhtä mittaushuonetta. Lihavoidut viivat esittävät kaikki mittaustulokset ko. jakaumaryhmässä nousevassa järjestyksessä. Kuva 4.4 2002 (vasen) ja 2003 (oikea) mittausvuoden kesäjakson sisälämpötilojen pysyvyys ja vertailu eri ilmanvaihtojärjestelmien välillä.

24 Kuva 4.5 Sisäilman suhteellinen kosteus 2002 (vasen) ja 2003 (oikea) mittausvuoden kesäjaksolla. Vertailu on tehty eri ilmanvaihtojärjestelmien välillä. Taulukko 4.3 Lämpötilan (T), suhteellisen kosteuden (RH) ja vesihöyrypitoisuuden (ν) kesäjaksojen keskiarvot ja keskiarvojen keskihajonta (σ). Kesäjakso: 01.07.2002 10.09.2002 T, [ C] σ RH, [%] σ ν, [g/m3] σ T, [ C] Kesäjakso: 04.07.2003 25.08.2003 σ RH, [%] σ ν, [g/m3] Painovoimainen iv. +24,2 1,0 52 5 11,4 0,5 +24,4 1,2 53 4 11,8 0,5 Koneellinen poisto iv. +24,7 0,8 50 6 11,3 0,4 +24,8 1,1 51 6 11,7 1,1 Koneellinen tulo-poisto iv. +24,6 1,0 51 5 11,4 0,4 +25,0 1,1 51 3 11,9 0,5 Vesihöyryä läpäisevä vaipparakenne Vesihöyrytiivis vaipparakenne Hygroskooppinen sisäpinta Ei-hygroskooppinen sisäpinta +24,7 1,0 50 4 11,3 0,5 +24,8 1,1 51 5 11,5 ** 1,1 +24,6 0,9 51 3 11,4 0,5 +25,0 1,1 52 3 12,0 ** 0,4 +24,4 * 0,7 51 2 11,4 0,3 +24,7 * 1,0 52 3 11,8 0,5 +24,8 * 1,0 50 4 11,4 0,5 +25,2 * 1,1 51 5 11,8 0,9 Kaikki kohteet +24,6 0,9 51 3 11,4 0,4 +24,9 1,1 51 4 11,8 0,7 *** = erittäin merkitsevä (p<0,001); ** = merkitsevä (p<0,01) tai * = melkein merkitsevä (p<0,05) ero jakaumaryhmien välillä. (p = 0,001 tarkoittaa 99,9 %:n tilastollista varmuutta, p = 0,01 tarkoittaa 99 %:n varmuutta ja p=0,05 tarkoittaa 95 %:n varmuutta) σ Kummankin mittauskesän lämpötilan ja suhteellisen kosteuden keskiarvot sisäilmassa on esitetty taulukossa 4.3. Korkeista lämpötiloista johtuen kesällä 2002 vain 19 % huoneista jäi sisäilmastoluokan S2 tavoitelämpötilan ylärajan (+26 C) alapuolelle (tämä ja seuraavat tulokset sisältävät hyväksytyn tilapäisen poikkeaman). Sisäilmastoluokan S3 tavoitelämpötilan ylärajan (+35 C) alapuolelle jäivät kaikki huoneet. Sisäilmastoluokan S2 tavoitelämpötilan alarajan (+23 C) ylitti vain 19 % huoneista ja sisäilmastoluokan S3 tavoitelämpötilan alarajan (+22 C) ylitti 53 % huoneista. Kokonaan sisäilmastoluokan S2 vaatimuksia (lämpötila välillä +23 26 C, josta hyväksytty tilapäinen poikkeama määritelty em. tavalla) ei täyttänyt yksikään huone ja sisäilmastoluokan S3 vaatimukset täytti 53 % huoneista. Eri ilmanvaihtojärjestelmien vertailussa parhaan tuloksen antoi tulo-poisto ilmanvaihto, missä 57 % huoneista vastasi sisäilmastoluokan S3 tavoitearvoja. Sisäilmastoluokan S2 tavoitearvojen alueella oltiin 66 % ja luokan S3 alueella 95 % kesäjakson ajasta. 7 % kesäjakson ajasta sisäilman suhteellinen kosteus oli yli 60 %.

25 Kesällä 2003 vain 2 % huoneista jäi sisäilmastoluokan S2 tavoitelämpötilan ylärajan (+26 C) alapuolelle. Sisäilmastoluokan S3 tavoitelämpötilan ylärajan (+35 C) alapuolelle jäivät kaikki huoneet. Sisäilmastoluokan S2 tavoitelämpötilan alarajan (+23 C) ylitti 23 % huoneista ja sisäilmastoluokan S3 tavoitelämpötilan alarajan (+22 C) ylitti 65 % huoneista. Kokonaan sisäilmastoluokan S2 vaatimuksia ei täyttänyt yksikään huone. Sisäilmastoluokan S3 vaatimukset täytti 65 % huoneista. Eri ilmanvaihtojärjestelmien vertailussa parhaan tuloksen antoi tulo-poisto ilmanvaihto, missä 79 % huoneista vastasi sisäilmastoluokan S3 tavoitearvoja. Sisäilmastoluokan S2 tavoitearvojen alueella oltiin 56 % ja luokan S3 alueella 96 % kesäjakson ajasta. 11 % kesäjakson ajasta sisäilman suhteellinen kosteus oli yli 60 %. 4.3.2 Yleinen lämpöviihtyvyys kesällä Yleistä lämpöviihtyvyyttä arvioitiin kesäjakson 2002 sisäilmasto-olosuhteiden perusteella. Keskimääräinen lämpöaistimus, PMV (Predicted Mean Vote), ja lämpöolosuhteisiin tyytymättömien osuus, PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied), laskettiin ISO 7730 (1994) standardin perustella. Lämpöaistimusta arvioitiin yleisellä 7-pisteisellä PMV-asteikolla, taulukko 4.4, jossa on myös esitetty aistimusta vastaavat tyytymättömien osuudet, PPDindeksit. Yksilöllisistä eroista (ja vaatetuksen eroista) johtuen kaikkia tyydyttävää lämpötilaa ei ole. PPD on aina vähintään 5 %, jolloin olosuhteita lämpimänä ja viileänä pitäviä on yhtä paljon eli molempia 2,5%. Taulukko 4.4 Lämpöaistimus asteikko ja sitä vastaavat tyytymättömien osuudet. Asteikon PMV arvo Lämpöaistimus, PMV Tyytymättömien osuus, PPD +3 kuuma 100 % +2 lämmin 75 % +1 lämpimähkö 25 % 0 neutraali 5 % -1 viileähkö 25 % -2 viileä 75 % -3 kylmä 100 % Seuraavassa käytetään standardissa CR 1752 (1998) annettuja raja-arvoja lämpöaistimukselle ja tyytymättömien osuudelle, taulukko 4.5. Sisäilmastoluokka S1 vastaa likimain standardin tasoa A, luokka S2 tasoa B ja luokka S3 tasoa C. Taulukko 4.5 Lämpöviihtyvyyden raja-arvot. Sisäilmastoluokka CR 1752 Lämpöaistimus, PMV Tyytymättömien osuus, PPD A (korkea taso) -0,2 < PMV < +0.2 < 6 % B (keskitaso) -0,5 < PMV < +0.5 < 10 % C (perustaso) -0,7 < PMV < +0.7 < 15 % Lämpöviihtyvyyteen vaikuttavat tekijät ovat: ihmisen henkilökohtainen fysiologia vaatetuksen ominaisuudet (esim. taulukko 4.6)

aktiviteetti ja siihen liittyvä lämmöntuotto (esim. taulukko 4.6) ympäristön lämpötila, ilman virtausnopeus ja suhteellinen kosteus 26 Taulukko 4.6 Vaatetuksen ja aktiviteetin esimerkkejä. Vaatetus 1 clo = 0,155 m²k/w lämmönvastusta Housut, lyhythihainen paita: 0,57 clo Housut, pitkähihainen paita: 0,61 clo Sama kuin edellä + puvuntakki: 0,96 clo Housut, pitkähihainen paita, pitkähihainen villapaita, T-paita: 1,01clo Aktiviteetti 1 met = 58 W/m² Paikallaan levossa: 0,8 met Paikallaan istuminen: 1,0 met Konekirjoitus: 1,1 met Ruoanlaitto: 1,6 2,0 met Kotisiivous: 2,0 3,4 met Lämpöviihtyvyyttä laskettaessa käytettiin aineenvaihdunnan tehona makuhuoneessa 0,8 met, olohuoneessa 1,1 met ja vaatetuksen lämmönvastuksena makuhuoneessa (vuodevaatteet) 1,3 clo ja olohuoneessa 0,7 clo. Oletettu läsnäolo on olohuoneessa 7:00 23:00 ja makuuhuoneessa 23:00 07:00. Oletettu ilman nopeus on 0,1 m/s ja operatiivinen lämpötila sama kuin sisäilman lämpötila. Kuvassa 4.6 on esitetty kesäaikainen lämpöaistimus, PMV (vasen), ja sitä vastaava tyytymättömien osuus, PPD (oikea). Vertailu on tehty niiden taloryhmien välillä, joilla on erilainen ilmanvaihtojärjestelmä. PMV-käyrät seuraavat sisälämpötilojen käyriä, kuva 4.4 (vasen), joten suhteellisen kosteuden vaikutus yleiseen lämpöaistimukseen on pieni. Kesäaikainen lämpöaistimus PMV vaihteli 1,5 ja +2,0 välillä. 83 % kesäjakson ajasta lämpöviihtyvyys vastasi CR 1752 (1998) standardin perustasoa, -0,7 < PMV < +0,7 ja 67 % kesäjakson ajasta lämpöviihtyvyys vastasi tämän standardin keskitasoa, -0,5 < PMV < +0,5. Keskimäärin 39 % kesäjakson ajasta PMV oli alle neutraalitason (PMV < 0). Tätä ihmiset säätelevät vaatetuksella, mutta ajoittaista lämmitystarvettakin esiintyi kesällä. Kuva 4.6 Kesäaikainen lämpöaistimus (vasen) ja sitä vastaava tyytymättömien osuus (oikea). Pitkäaikaisen lämpöviihtyvyyden arvioimiseksi ja eri taloryhmien vertailemiseksi tarkasteltiin myös lämpöviihtyvyyden raja-arvon ylitystä kesäjaksolla. Jokaisen talon lämpöviihtyvyyden raja-arvon ylittävien tuntien summa on painotettu kertoimella, joka on funktio tyytymättömien osuudesta (Olesen & Parsons 2002).

27 Painokerroin, wf, lasketaan kaavasta: wf PPDPMW todellinen = (4.1) PPD PMVraja arvo Raja arvon ylittävien painotettujen tuntien summa, t kok, lasketaan kaavasta: t kok n = wf t, i= 1 i i kun PMV todellinen > PMV raja arvo (4.2) PMV raja-arvona on käytetty arvoa PMV = +0,7, mikä vastaa tyytymättömien osuutta PPD = 15 % (CR 1752 C-luokka). Kylmiä lämpötiloja ei kuitenkaan ole otettu huomioon, vaan tarkastelu on tehty pelkästään ylilämpötilojen osalta. Toimistorakennuksille on suositeltu painotettujen tuntien summan raja-arvoksi 100 150 tuntia vuodessa (Olesen & Parsons 2002 ja van der Linden et al. 2002). Asunnoissa voidaan hyväksyä suurempiakin ylityksiä; tässä tarkastelussa on suhteellisen lyhyestä tarkasteltavasta kesäjaksosta johtuen valittu raja-arvoksi viitteellisesti 150 tuntia. Lämpöviihtyvyyden raja-arvon PMV = +0,7 ylittävien painotettujen tuntien vertailu on esitetty kuvassa 4.7. Raja-arvon ylittävien tuntien keskiarvo koko otoksesta oli 482 tuntia. Painovoimaisen ilmanvaihtojärjestelmän taloissa 0,6 0,7 ºC matalampi keskilämpötila pudotti myös raja-arvon ylittävien tuntien summaa, mutta ero koneellisen ilmanvaihdon taloihin ei ollut tilastollisesti merkitsevä. Kuva 4.7 Kesäaikaisen lämpöviihtyvyyden raja-arvon PMV = +0,7, ylittävien painotettujen tuntien vertailu eri ilmanvaihtojärjestelmien välillä. Yhdessä koneellisella tulo- ja poistoilmanvaihdolla varustetussa talossa painotettujen tuntien summa (3141 h) ylitti kuvassa käytetyn asteikon. 4.3.3 Talvijakson lämpötilat ja kosteus Kummankin mittausvuoden talvijaksolla sisälämpötila vaihteli +10 C ja +32 ºC välillä ja sisäilman suhteellinen kosteus vaihteli 6 % RH ja 70 % RH välillä. Keskimääräinen sisälämpötila oli 2002-2003 talvijaksolla +21,6 ºC ja 2003-2004 talvijaksolla +21,7 ºC (huoneista mitattujen keskiarvojen vaihteluväli oli vastaavasti +16,8 +26,5 ºC ja +19,1 +24,8 ºC). Keskimääräinen suhteellinen kosteus oli 2002-2003 talvijaksolla 23 % RH ja 2003-2004 talvijaksolla 29 % RH (huoneista mitattujen keskiarvojen vaihteluväli oli vastaavasti 14 42 % RH ja 20 47 % RH). Esimerkki lämpimimmän, kylmimmän ja

28 keskimääräisen talon talviaikaisista sisäilmaston olosuhteista on esitetty kuvassa 4.8. Vaakaviivat kuvissa osoittavat sisäilmastoluokkien S2 ja S3 tavoitelämpötiloja. Kuva 4.8 2002-2003 (vasen) ja 2003-2004 (oikea) mittausvuoden talvijakson sisäilmaston olosuhteet kolmesta esimerkkitalosta. Talviaikaisten sisälämpötilojen pysyvyys on esitetty kuvassa 4.9. Jokainen ohut viiva kuvaa yhtä mittaushuonetta. Lihavoiduilla viivoilla esitetään kaikki lämpötilan mittaustulokset. Kuva 4.9 2002-2003 (vasen) ja 2003-2004 (oikea) mittausvuoden talvijakson sisälämpötilojen pysyvyys. Kuvassa 4.10 on esitetty lämpötilojen vertailu eri lämmitysjärjestelmien välillä. Kuvassa on esitetty vain ne talot, joissa oli lattialämmitysjärjestelmä (2002-2003 talvena 28 kpl ja 2003-2004 talvena 21 kpl) tai patterilämmitysjärjestelmä (2002-2003 talvena 14 kpl ja 2003-2004 talvena 18 kpl). Lisäksi talvella takan tai uunin säännöllistä käyttöä (poltetun puun määrä < 1 m 3 ) ei oltu ilmoitettu. Lattia- tai patterilämmitys oli toteutettu sekä vesikiertoisena että sähköisenä. Jokainen ohut viiva kuvaa yhtä mittaushuonetta. Vaaleammat viivat kuvaavat lattialämmitystaloja ja tummemmat viivat patterilämmitystaloja. Lihavoiduilla viivoilla esitetään kaikki ko. jakaumaryhmän mittaustulokset.