Sisäilman suuri hiukkaspitoisuus aiheuttaa tutkimusten mukaan eniten terveyshaittoja tilan käyttäjille. VTT on kehittänyt uuden ilmanvaihtolaiteratkaisun, jolla pienhiukkaspitoisuuksia pystytään alentamaan merkittävästi ja energiataloudellisesti myös tiloissa, joissa ilmanvaihtokerroin on suuri.
Rakennusten ilmanvaihtojärjestelmien kyky hallita sisäi lman hiukkaspitoisuutta on nykyään käytössä olevalla tekniikalla verraten rajallinen, VTT:n Erikoistutkija Seppo Enbom kertoo.
– Nykyisillä keinoilla eli lisäämällä ilmanvaihtoa ja käyttämällä korkean erotusasteen tuloilman suodattimia on sisäilman hiukkaspitoisuuden alentaminen esimerkiksi 90 prosentilla on kustannustehokkaasti ja energiataloudellisesti epärealistista.
Enbom kertoo, että uusilla VTT:n ilmansuodatusratkaisuilla, jotka samalla suodattavat tuloilmaa sekä puhdistavat sisäilmaa voidaan sisäilman hiukkaspitoisuutta alentaa oleellisesti lisäämättä ilmanvaihtoa ja energiankulutusta merkittävästi.
– Ilmanjakoon tulee käyttää sisäilmaa puhdistavia ilmanjakolaitteita sekä tuloilman suodatukseen VTT:llä kehitettyä elektreettisuodatin / hiukkasvaraaja – yhdistelmää, hän sanoo.
Enbom kertoo, että puhtaan, puhdistetun ilman ilmavirta voidaan moninkertaistaa puhdistamalla myös sitä huoneilman ilmavirtaa, joka kulkee induktion vaikutuksesta tuloilman virratessa ilmanjakolaitteen kautta huoneeseen.
– Ratkaisun toimivuus edellyttää kuitenkin, että hiukkassuodatuksen painehäviö on hyvin alhainen, joten edullisimmin hiukkassuodatus voidaan tehdä sähkösuodatinratkaisulla.
Kustannustehokkuuslaskelmia
Enbom kertoo, että sisäilman hiukkaspitoisuutta voidaan alentaa lähinnä lisäämällä ilmanvaihtoa, parantamalla tuloilmasuodattimien erotuskykyä sekä huoneilmanpuhdistimilla.
– Rakennuksissa, joiden ilmanvaihtuvuus on vähäinen, esimerkiksi asunnoissa, näillä ratkaisuilla pystytään merkittävästi alentamaan sisäilman suhteellista hiukkaspitoisuutta. Jos kuitenkin rakennuksen ilmanvaihtuvuus on suuri, kuten koulu- ja toimistorakennuksissa, on näillä keinoilla vaikeaa saavuttaa merkittävää sisäilman hiukkaspitoisuuden alenemista kohtuullisin kustannuksin.
– Esimerkiksi, jos halutaan alentaa sisäilman hiukkaspitoisuutta 50 prosenttia lisäämällä ilmanvaihtoa, on ilmanvaihdon määrää kaksinkertaistettava.
Enbom toteaakin, että näin suuri ilmanvaihdon lisäys aiheuttaa niin suuren lisäyksen energiankäyttöön, että toteuttaminen tuntuu epärealistiselta.
– Ilmanvaihdon lisääminen voi aiheuttaa myös vetohaittoja.
Huoneilman puhdistimilla voidaan myös alentaa sisäilman hiukkaspitoisuutta merkittävästi.
– Jos käyttökohteen ilmanvaihtuvuus on pieni, tämä on toimiva ratkaisu.
Enbom toteaa, että puhdistimien käyttö ei kuitenkaan sovellu kohteisiin, joissa tilan ilmanvaihtuvuus on suuri.
– Jos tarkastelemme esimerkiksi luokkahuonetta, jonka pinta-ala on 40 m2 ja ilmanvaihtuvuus vaikka 3 dm3/m2/s, niin tilan sisäilman hiukkaspitoisuuden alentaminen puoleen voidaan saavuttaa vasta ilmanpuhdistimella, jonka tehollinen ilmavirta (erotusasteen ja ilmavirran tulo) on vähintään 120 dm3/s. Ja jos hiukkaspitoisuutta halutaan alentaa enemmän, esimerkiksi 80 prosenttia, niin siihen tarvitaan jo vähintään neljä ilmanpuhdistinta. Korkean hinnan lisäksi ratkaisun haittapuolina ovat lisääntyvä melutaso, tilantarve ja lämpökuorma.
Ratkaisu löytyi sähköisestä suodattamisesta
Enbom kertoo, että tuloilman suodatuksen tehostaminen tuloilmalaitteissa voidaan toteuttaa VTT: n mallissa lisäämättä suodattimen painehäviötä käyttämällä hiukkassuodattimina elektreettisuodattimia sekä varaamalla suodattimiin menevät hiukkaset sähköisesti.
– Tämä ratkaisu voidaan yleensä toteuttaa tekemättä oleellisia muutoksia ilmastointikoneeseen. Hiukkasten varauksen vaatima sähköteho on alle 1 W/m3/s, eli käytännössä merkityksetön. Hiukkasten varaaja /elektreettisuodatin – yhdistelmän painehäviö on samaa suuruusluokka kuin perinteisten suodattimien, joten sen käyttö ei lisää puhaltimien energiankulutusta. Nämä ilmastointijärjestelmän hiukkasuodatusratkaisut antavat mahdollisuuden saada aikaan selvästi nykytasoa puhtaampia sisäympäristöjä pelkästään ilmanvaihtojärjestelmän avulla.
– Parhaan lopputuloksen saavuttamiseksi pitäisi tuloilman jakolaitteet ja tuloilmakoneet varustaa uusilla ilmansuodatusratkaisuilla.
VTT on kokeillut uutta ilmanvaihtoratkaisua sekä käytännössä että laboratoriossa.
– Mittaustuloksista voidaan päätellä, että ilmastointijärjestelmien kykyä hallita sisäilman hiukkaspitoisuutta voidaan näin huomattavasti parantaa lisäämättä ilmanvaihtoa ja energiankulutusta.
Merkittävin lisäenergian tarve tulee sisäilmaa puhdistavien ilmanjakolaitteiden korkeammasta painehäviöstä.
– Jos ilmanjakolaitteen lisäpaine voidaan vielä toteuttaa avaamalla tuloilmakanavan säätöpeltiä, ei ilmanjakolaitteen paineen nostokaan lisää merkittävästi energiankulutusta, Enbom vakuuttaa.
Uuteen innovatiiviseen ratkaisuun johtanutta kehityshanketta on vuodesta 2008 tehty TEKES- hankkeena sekä VTT:n rahoituksella. Työsuojelurahastossa on myös käynnissä hanke, jonka tarkoitus on tutkia käytännön kohteissa ratkaisun vaikutuksia mitattuun ja koettuun sisäilman laatuun.
Tutkimustulokset esitellään laajemmin Sisäilmastoseminaarikirjassa 2014, jonka voi ostaa Sisäilmayhdistyksen verkkokaupasta.
www.sisailmayhdistys.fi/kauppa
TEKSTI Esko Kukkonen KUVAT VTT