ILMANVAIHTO JA SISÄILMAN LAATU KOULURAKENNUKSISSA Timo Kalema and Maxime Viot Tampereen teknillinen yliopisto Teknisen suunnittelun laitos
Tutkimukset T. Kalema, E. Mäkitalo, J. Rintamäki, T. Sahakari, H. Heikkilä ja T. Suomalainen, Julkisten rakennusten energiatehokkuuden parantaminen, Tampereen teknillinen yliopisto, i Tampere, 2011. 152 s. M. Viot, Master of Science Thesis, Predictive model for the carbon dioxide concentration of indoor spaces in school buildings, Tampere University of Technology, Tampere, 2012. RYM-Shok project: Environments for learning and creation of new knowledge 19.3.2013 2
Lähtökohta - Julkisten rakennusten energiatehokkuustutkimus: Valittiin kaksi koulua, joista toisessa oli pieni lämmönkulutus (koulu A) ja toisessa suuri (koulu B) - Kulutuserojen syyt - RYM/SHOK Oppimisen i tilat Sisäilman hallinnan parantaminen oppimisen tiloissa, joissa tilojen käyttö on hyvin vaihtelevaa ja tilojen käyttötarkoitus muuttuu Sisäilman lämpötilat ja CO 2 Langattoman mittausjärjestelmän testaus 19.3.2013 3
Lämpötilojen ja hiilidioksidipitoisuuden webpohjainen mittausjärjestelmä ja -anturit 19.3.2013 4
Koulu A, 50 oppilasta, rv 1952, 1070 brm 2 lämpö+sähkö 175 kwh/m 2 Koulu B, 300 oppilasta, rv. 1969/1972 5930 brm 2 lämpö+sähkö 240 kwh/m 2 19.3.2013 5
Koulu A Ilmanvaihto Koneellinen ilmanvaihto, jossa lämmön talteenotto Koulu B Vanha osa: Koneellinen poisto, ulkoilma ikkunaventtiileistä i tä Uusi osa: Koneellinen ilmanvaihto, iht jossa lämmön talteenotto 19.3.2013 6
Tyytyväisyys sisäilman laatuun koulussa A Ei yleisiä valituksia sisäilman tilasta - Pieni ongelma tilojen viileys talvella Kyselyyn ei vastattu 19.3.2013 7
Tyytyväisyyskysely y y y sisäilman laatuun koulussa B Lähes 80 % henkilökunnasta tyytymättömiä sisäilman tilaan Koettuja ongelmia - Veto - Vaihtelevat lämpötilat (liian korkeat tai matalat) -Melu - Tunkkainen ilma tai haju (ikkunatuuletuksen käyttö) - Ongelmia erityisesti koneellisen poiston tiloissa - Iso energiankulutus ei takaa hyvää sisäilmastoa eikä päinvastoin (ns. pullotalot) 19.3.2013 8
Koulun A sisäilmasto helmi- ja toukokuussa k arkisin i klo 8 16 eri tiloissa i. 19.3.2013 9
Koulun B sisäilmasto helmi- ja toukokuussa k arkisin i klo 8 16 eri tiloissa i. 19.3.2013 10
Henkilökunnan näkemyksiä koulun B sisälmasta 19.3.2013 11
Kuntien kiinteistönhoitajien vastuut vastaajat % Vaih htoehdon valinneet 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Kiinteistönhuollon vastuualueen laajuus 1 kiinteistö 2 kiinteistöä 3-5 kiinteistöä 6-10 kiinteistöä yli 10 kiinteistöä Vaihtoe ehdon valinneet vas staajat % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Kiinteistönhuollon vastuualueen rakennuskanta 19.3.2013 12
Huonon sisäilmaston syitä (1) - Käyttöhenkilökunta ei tuntenut ilmanvaihtojärjestelmää - Koulutusta saisi olla enemmän -Yhdellä henkilöllä hoidettavana useita kouluja ja muita kiinteistöjä (useimmiten 3 10) - Tieto eri henkilöiden välillä ei kulje (huoltohenkilön vaihtuminen) - Koulun B yksi puhallin oli ollut kokonaan poissa käytöstä 10 vuotta, koska sen olemassa oloa ei tiedetty - Osa ilmanvaihtopuhaltimista kävi pari kuukautta ympäri vuorokauden - Termostaattiventtiilit eivät toimineet ja lämmityksen säätökäyrä viallinen - Ikkunoissa pahoja vuotoja (tiivisteet puuttuivat) - Ei ollut automaatiojärjestelmää, josta olisi nähty järjestelmän toimintatila 19.3.2013 13
Huonon sisäilmaston syitä (2) - Yhden epäkohdan väärä korjaus aiheuttaa muita - Tunkkainen ilma ja korkeat sisälämpötilat - Ratkaisu ikkunoiden avaaminen - Seurauksena energiankulutuksen kasvu ja veto 19.3.2013 14
TTY:n opetustilat til t - Suomen yliopistokiinteistöjen tiloja - Haetaan joustavia ilmanvaihtoratkaisuja, joilla voidaan parantaa energiatehokkuutta ja sisäilman il laatua tiloissa, i jotka muuttuvat jatkuvasti - Tarkastelutapa: t Laskentamalli ja mittaukset t - Aukot opetustilojen välillä - Käyttövoima lämpötilaero tai puhallin - Tarkasteltavan tilan vieressä on oltava riittävän suuri puhtaampi tila - Mahdollisia äänihaittoja ei ole tutkittu 19.3.2013 15
TTY:n opetustilat - Tilojen käyttötarkoituksia muutetaan jatkuvasti - Tarvitaan lisää opetustiloja - Samanaikaisesti ei säädetä ilmanvaihtoa vaikka ilmakanavia vedetään - Ilmavirrat / opiskelija pieniä - Tilojen käyttö hyvin vaihtelevaa - Suuren osan ajasta ilmanvaihto liian suuri - Voidaanko tilojen välillä siirtää ilmaa puhtaista tiloista i tiloihin, joissa on iso hiilidioksidipitoisuus - Yksinkertainen korjauskonsepti - Onko hyväksyttävää rakennustarkastuksen näkökulmasta? 19.3.2013 16
Hiilidioksidipitoisuuden ja sisälämpötilojen laskentamalli Yhtälö: Huoneiden välinen ilmavirta i Ikkunatuuletuksen ilmavirta - C d aukkokerroin (0,65)
Tilojen välisiä iä aukkoja 30 cm:n pystyrako Keskirako 2.8.2012 A-P Lassila 18
CO 2 -lähteenä joko opiskelijat tai kaasupullo N x 2.8.2012 A-P Lassila 19
Mittaukset 23.8.2012 2012 CO 2 syötettiin luokkaan 95dm 9,5 3 /min ( 30 henkeä) kahden tunnin ajan...... ovi auki ja...... ovi kiinni 29.8.2012 A-P Lassila 20
Luokka, jossa 28 opiskelijaa. Oven aukaisu käytävään alentaa CO 2 pitoisuutta n. 200 ppm - 19.3.2013 21
24/7-käytössä oleva tietokoneluokka. Ilmanvaihto pysäytetään yöksi ja viikonlopuksi - 19.3.2013 22
Mitatut ja lasketut CO 2 -pitoisuudet CAD-luokassa Cd = 0.72. 1700 ppm 1050 ppm Ovi auki Ilmavirta ovesta 163 l/s Ovi kiinni - 650 ppm!! 29.8.2012 A-P Lassila
Tlki Tuloksia (1) - Mittaukset ja laskentamalli vastaavat hyvin toisiaan - Aukon vaikutus riippuu naapuritilan tilavuudesta ja ilmanvaihdosta - Lämpötilaeron aiheuttama ilmavirta erilaisten aukkojen kautta alentaa CO 2 -pitoisuutta 200 600 ppm - Lämpötilaero ollut noin 2 K - Parhaimmillaan aukon vaikutus on ollut sama kuin koneellisen ilmavirran suurentaminen 50 % - Siirtopuhaltimien avulla saadaan isompi vaikutus ja tätä tutkitaan parhaillaan a aa 19.3.2013 24
Tlki Tuloksia (2) - Sisäilmasto riippuu tekniikasta t ja sen käytöstä tä - Huono tiedonkulku ja järjestelmien vieraus aiheuttavat t ongelmia (koulut, TTY) - Yksinkertaisilla järjestelmillä on puolensa 19.3.2013 25
Ilmanvaihto: Ihminen-konejärjestelmä j ä - Hyvä ätekninen ratkaisu - Oikea käyttö - Rakentamista t ei saa yksinään syyttää ongelmista - Tietämättömyys ja väärät käyttötavat ovat myös iso ongelmien aiheuttaja 19.3.2013 26