Ilmanvaihdon neljä tasoa ja energiatehokkuus

Asuntojen ilmanvaihdon tarve

Hengitysilman happi on elinehto, mutta hapen tarve on niin vähäinen, että se ei mitoita asuntojen ilmanvaihtoa koskaan.
Asumaton, tyhjä asuntokin tarvitsee ilmanvaihtoa, ettei se ummehtuisi. Siihenkin tarvittava ilmanvaihto on varsin pieni, ummehtuminen estyy jo lähes vuotoilmanvaihdolla, sillä rakennukset eivät ole täysin tiiviitä. Ilmanvaihdon pienin asento riittää lähes aina poissaoloilmanvaihdoksi.
Kolmas ilmanvaihdon tarvekriteeri on kosteuden poisto. Tavanomaisissa kodeissa kosteutta tulee sisäilmaan ruuanlaitosta, astioiden tiskaamisesta, pyykinpesusta ja sen kuivaamisesta, suihkussa käynneistä, hikoilusta ja viherkasvitkin tuottavat hieman kosteutta. Jotkut kosteuslähteet ovat niin suuria, että ne aiheuttavat paikallista kondenssia; kylpyhuoneen peili huurtuu, liesikupuun tiivistyy keitinveden höyry. Niitä varten järjestetään erilliset kohdepoistot ja hetkellisesti tehostetut ilmavirrat, mutta muutoin kosteuden poistoon riittää suhteellisen pieni ilmanvaihto.
Neljäs ilmanvaihdon tarvekriteeri on mitoittava; sisäilman on oltava puhdasta. Puhtaus tarkoittaa likimain hajutonta, käytännössä kuitenkin niin, että sisäilma sisältää jokaiselle kodille tunnusomaisia tuoksuja. Samalla sisäilma on terveellistä, sillä lähes hajuttomuutta vastaava ilmanvaihto poistaa myös maaperästä mahdollisesti tunkeutuvan radonin. (Maaperän radonpitoisuus on aina tutkittava ja järjestettävä tarvittaessa erillinen radon-poisto.)
Jos asunnossa tupakoidaan sisällä, tarvitaan moninkertainen ilmanvaihto, että sisäilma olisi puhdasta. Se kuluttaa tarpeettomasti energiaa ja silti altistaa tupakoimattomat savulle. Siksi; sisällä tupakointia on aina vältettävä.

Asunnoissa tarvitaan siis nelitasoinen ilmanvaihto:

1. pitkäaikaisia poissaoloja varten ummehtumisen ehkäisevä ilmanvaihto 0,2 vaihtoa tunnissa.
2. päivittäisiä poissaolija varten kosteuden poistamisen ilmanvaihto, 0,3 vaihtoa tunnissa.
3. normaalia asumista varten puhdas, terveellinen sisäilmasto saadaan, kun ilman vaihtuvuus on 0,5 vaihtoa tunnissa.
4. tehostettua ilmanvaihtoa tarvitaan kylpyhuoneen hetkittäistä kosteudenpoistoa ja liedellä paistamisen käryjen poistoon. Käytännössä nämä kohdepoistot nostavat ilmanvaihdon tasolle 0,7-1,0 vaihtoa tunnissa.

Painovoimainen poistoilmanvaihto

Asuntojen ilmanvaihto on aikojen kuluessa muuttunut hyvin hitaasti. Aluksi ilmanvaihtoa ei järjestetty lainkaan, vaan ilma vaihtui tulisijojen ja rakenteellisten vuotojen kautta.
Seuraava askel oli painovoimainen ilmanvaihto. Hyvin toteutettu painovoimainen ilmanvaihto on vieläkin elinkelpoinen, tietyin edellytyksin.
Hyvin toteutettu tarkoittaa sitä, että jokaiseen huoneeseen tuodaan ulkoilmaa säädettävän ”räppänän” kautta. Ilma poistuu jokaisesta huonetilasta oman hormin kautta ylös, ulos katolle. Hormin päässä huonetilassa on säädettävä venttiili.
Hyvin toteutettu painovoimainen ilmanvaihto on siis huonekohtaisesti säädettävä. Painovoimaiseen ilmanvaihtoon sopivia säädettäviä venttiileitä on kaupan, mutta ne ovat rumia, pyöreitä venttiileitä, joissa on pari kolme aukioloasentoa. Nykyaikainen muunnos painovoimaisesta ilmanvaihdosta vastaa koneellisen poistoilmanvaihdon tekniikkaa; ulkoilma otetaan ”räppänöiden” kautta asuinhuoneisiin ja poistetaan keittiön, kylpyhuoneen ja WC:n sekä vaatehuoneen hormin kautta ylös katolle, ulos. On erityisen tärkeää huolehtia, että korvausilmaventtiilejä on riittävästi. Mikäli niitä on liian vähän voi epäpuhtauksia kulkeutua sisäilmaan vanhoista rakenteista, kellareista tai ryömintätiloista. Nämä epäpuhtauden saattavat pilata sisäilman laadun. Muunnos säästää hieman tilaa, säästää aina riskialttiita vesikaton lävistyksiä, mutta on oleellisesti vaikeammin käytettävä kuin perinteinen, huonekohtainen järjestelmä.
Ulkoa tulisi saadaan puhdasta ilmaa niin, että sieltä ei tule pölyä; sorateiltä liikenteen pölyä, pelloilta maan muokkaamisen pölyä, puista ja niityiltä siitepölyä. Painovoimaisessa ilmanvaihdossa ilmaa liikuttava voima syntyy sisä- ja ulkoilman lämpötilojen erosta, mutta se on niin pieni, ettei korvausilma-aukkoihin voi asentaa suodattimia. Ulkoilma tulee sisään suoraan ”raakana”.
Toinen ilmaa saastuttava tekijä on melu. Painovoimaisen ilmanvaihdon aukot ulos ovat suhteellisen suuria, joten ulkopuolen melu kantautuu suoraan sisään. Melua vaimentavia siirtoilmasäleikköjä voidaan jossain määrin soveltaa korvausilman ottamiseen.

Koneellinen poistoilmanvaihto

Koneellinen poistoilmanvaihto toimii periaatteessaan samalla tavalla kuin painovoimainen; ulkoilma tulee sisään asuintiloihin korvausilmaventtiileistä, siirtyy ovirakojen ja vastaavien reittien kautta keittiön, kylpyhuoneen, WC:n ja vaatehuoneen poistoon ja poistoilmapuhaltimen imemänä ylös katolle ja ulos. Painovoimaiseen ero on siinä, että ilmaa liikuttava voima synnytetään puhaltimella. Siksi kanavisto voidaan tehdä pienemmillä kanavilla ja korvausilma-venttiiliin voidaan asentaa suodatus ja melun vaimennus.
Poistoilmapuhaltimessa on säätö, jolla voidaan valita alussa mainittu ilmanvaihdon taso.
Usein poistoilmanvaihto toteutetaan siten, että varsinainen poistoilmapuhallin imee ilman kaikista muista poistopisteistä paitsi keittiöstä, tai keittiöönkin saatetaan asentaa pieni peruspoisto. Liesikuvulla on oma puhallin, jota käytetään vain ruuanlaiton yhteydessä. Tällöin liesikuvulle saadaan niin suuret hetkelliset poistoilmavirrat, että valtaosa lieden käryistä poistuu välittömästi.
Poistoilmanvaihdossakin voidaan käyttää lämmöntalteenottoa. Lämpöä ei tosin oteta talteen poistoilmasta, vaan sisään tulevaan korvausilmaan otetaan talteen ikkunan lämpöhäviöitä. Tämä ns. tuloilmaikkuna on prof. Tuomolan 50-luvulla kehittämä ikkuna. Se on ”uudelleenlämmitetty” ja tänään jokaisella ikkunavalmistajalla on tuloilmaikkunasta oma tuotetyyppinsä.
Molemmissa poistoilmanvaihtojärjestelmissä on haittatekijänä korvausilman sisäänotto. Korvausilma tulee sisään suoraan ulkoa, kylmänä. Kylmän ulkoilman tuonti sisään vedottomasti on vaikeata. Siksi kaikki korvausilmaventtiilit testataan tutkimuslaitoiksissa. Käytännössä venttiilin asentaminen juuri samalla tavalla kuin testiolosuhteissa on vaikeata, sillä venttiilien sijoitus seinäpintaan tai ikkunapuitteeseen vaihtelee huoneittain. Lisäksi sisustus, erityisesti sisustusverhot saattavat muuttaa virtauksia niin, että syntyy paikallisia vetokohtia. Kylmä ulkoilmavirta ei tosin aina ole yksin syy vetoon. Usein suuret ikkunapinnat aiheuttavat vielä suurempia kylmän ilman virtauksia. Lisäksi suuret kylmät pinnat aiheuttavat ns. säteilyvetoa, kylmän hohkaa. Siksi ikkunan ja korvausilmaventtiilin alla on aina oltava lämmin patteri, joka estää virtausten syntymisen ja kuuma patteripinta kompensoi samalla kylmää ikkunapintaa.

Tulo - poistoilmanvaihto ja LTO

Koneellisessa tulo- poistoilmanvaihdossa on aina lämmöntalteenotto poistoilmasta (LTO). Useimmiten pientaloissa lämpö otetaan talteen ns. kuutiosiirtimillä. Ne ovat alumiinilevyistä rakennettuja siirtimiä, joissa levyn toisella puolella virtaa kylmä tuloilma ja toisella lämmin poistoilma. Siirtimessä poistoilman lämpö siirtyy tuloilmaan. Nykyaikaisissa ilmanvaihtolaitteissa siirtimien hyötysuhde on 50…60 %. Suurempaan hyötysuhteeseen ei levylämmönsiirtimillä kannata pyrkiä, sillä poistoilman kosteus tiivistyy vedeksi ja jäätyy pakkaskausilla. Jäätyminen tukkii siirtimen ja jään sulattamiseen tarvitaan niin pitkiä jaksoja, että lämmönsiirtimestä ei saadakaan haluttua energian säästöä. Jossain määrin käytetään pyöriviä siirtimiä, joiden hyötysuhde voi olla yli 90 %. Pakkaskaudella niiden pyörimisnopeutta säädetään niin, että jäätymistä ei tapahdu. Hyötysuhde tosin huononee hieman, mutta säilyy kuitenkin niin hyvänä, ettei pyörivien siirtimien yhteydessä tarvita jälkilämmitystä.
Tulo-poistoilmanvaihdossa tuloilma tuodaan puhaltimen pakottamana, lämmönsiirtimessä lämmenneenä asuinhuoneisiin, samoihin tiloihin kuin poistoil-manvaihdossa tuodaan ulkoa korvausilma. Niistä ilma siirtyy kuten poistoilmanvaihdossakin poistopisteisiin; keittiöön, kylpyhuoneeseen, WC- tilaan ja vaatehuoneeseen. Poistopisteistä poistoilmapuhallin imee ilmanvaihtoilman lämmönsiirtimen kautta ylös, ulos katolle.
Tulo-poistoilmanvaihdossakin käytetään keittiössä usein erillistä liesituuletinta sillä saatavien suurempien ilmavirtojen vuoksi. Liesikuvun voi tosin muotoilla satukirjojen liesikuvun tyyppiseksi siten, että liesikuvun tilavuus on suuri ja liesikupu yltää reilusti lieden reunojen yli. Silloin liesikupu pystyy poistamaan käryt sangen pienilläkin ilmavirroilla, eikä kokin tarvitse kuunnella liesituulettimen kovaa melua.
Tulo-poistoilmanvaihdossa voidaan ja kannattaakin käyttää poistoilman lämmön talteenoton lisäksi muitakin energian säästökeinoja. Helpoin niistä on tuloilman oton keskittäminen vesikaton alle. Silloin tuloilma ottaa talteen jonkin verran yläpohjan lämpöhäviöitä. mutta erityisesti auringon lämpöä. Auringon lämmittämä vesikate on lämmin vielä myöhään syksyllä ja aikaisin keväällä. On vain muistettava, että kesä on lämmin. Silloin ilma on saatava mahdollisimman viileästä paikasta, pohjoissivulta.