Rakennusten paine-erojen mittausohje, loppuraportti

Kirjoittelen tähän kommenttiin määritelmistä näkemykseni kenttätyön, kehityshankkeiden, koulutusten, oppikirjojen ja keskustelujen pohjalta. Osa on vähän vähemmän merkityksellisiä, mutta mainittakoon nyt samalla.

Määritelmät, Erillispoisto ”WC- ja siivoustilojen koneellinen poistoilmanvaihto (ns. WC-poistot), joka on toteutettu yleensä huippuimureilla ja suunniteltu toimimaan jatkuvasti, myös yöaikaan, jolloin muiden tilojen yleisilmanvaihto (koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto) sammutetaan”
Maininta ei ole linjassa kuntien sisäilmaverkoston yleisohjeen perustelumuistion kanssa, vrt rakennuksen käyttöaikojen mukainen ilmanvaihdon käyttö, missä hygieniatilojen poistot suljetaan yleisilmanvaihdon käyntiaikojen mukaisesti. Toki tässä määritelmässä mainittu tapa on yleisesti käytössä, mutta tällainen käyttö ei ole suositeltavaa. Siksi ehdotan, että määritelmässä lukisi vain yksinkertaisesti sen nykyinen alkuosa ”WC- ja siivoustilojen koneellinen poistoilmanvaihto (ns. WC-poistot), joka on toteutettu yleensä huippuimureilla”

Määritelmät, Tehostus
Myös tarpeenmukaisessa ilmanvaihdossa ”tehostus” tarkoittaa usein mitoitusilmavirtaa. ja ”normaali teho” voi olla esim. 50…75 % mitoitusilmavirrasta.

Määritelmät, Puolitus. Meilläpäin nimitetään myös puolitehoksi.
Todellisuudessa 2-nopeuksisten koneiden puolitehon ilmavirrat eivät aina ole 50 % mitoitusilmavirrasta. Tarkastusmittausten perusteella puoliteho voi olla 30…50 % mitoitusilmavirroista.

Määritelmät, Osatehoinen ilmanvaihto.
Pelkät WC-poistot käynnissä ei yleisesti tarkoita osatehoista ilmanvaihtoa. Jos sanotaan, että ”Meidän kiinteistöissä käytetään osatehoista ilmanvaihtoa” ja käytetäänkin öisin vain hygieniapoistoja ja yleis-IV suljetaan, niin kyllä valehtelijaksi leimataan… Mielestäni jos rakennuksen ilmanvaihdon käyttötapoja kysytään, niin osateho tarkoittaa juuri ”puolitusta” tai ilmavirtojen pudotusta 30…50 % tasolle käyttöaikojen ulkopuolella.

Määritelmät, Tuloilmalaite (ja s. 8. poistoilmalaite, poistoilmaventtiili)
”Pääte-elin” alkaa olla vähän vanhahtava termi. Päätelaite olisi parempi…
Tuloilmaventtiili ei ole vain puhekielessä, vaan ihan valmistajillakin vakiintunut termi. Venttiilissä säätö tapahtuu rakoa tai aukkojen lukumäärää muuttamalla ja mittaus erillisellä mittakoukulla, -tikulla, tmv. kun taas laitteessa on erillinen säätöosa mittausyhteillä.

Määritelmät, Siirtoilmalaite.
Siirtoilmaa voidaan johtaa oviraosta, mutta ovirako ei ole siirtoilmalaite. Siirtoilmareitti kylläkin.

1 Tausta
”Oman erityisongelmansa muodostavat erillispoistot, joiden käyntiajat poikkeavat tuloilmakoneiden käyntiajoista. Tiiviissä rakennuksissa erillispoistojen vaikutus kokonaisilmavirtoihin ja painesuhteisiin on pakko huomioida.”

Sisäilman laadun kannalta ilmavirtatasapainon ja painesuhteiden huomioiminen on tärkeää myös olemassa olevissa epätiiviissä rakennuksissa, joissa hallitsemattomat ilmavirtaukset tuovat paljon herkemmin epäpuhtauksia sisäilmaan.

3.1 Asuinpientalot
”Tiiviydeltään keskinkertaisessa esimerkkirakennuksessa 1 liesituuletin kasvattaa sisätilan alipaineisuuden noin 10 Pa tasolle, mikä on edelleen hyväksyttävällä alueella.”
Ongelmakohteissa tuo 10 Pa alipaine ei välttämättä ole riittävän hyvä taso rakenteiden kautta kulkeutuvien epäpuhtauksien vuoksi. Tämä on tosin hyvin tapauskohtaista..

3.3 Vakioilmavirtajärjestelmät
Yleinen määritelmä vakioilmavirtajärjestelmistä puuttuu. Siksi tästä kohdasta saa sellaisen kuvan, että vakioilmavirtajärjestelmä on järjestelmä, jossa yleisilmanvaihto käy vain käyttöaikoina, on pois päältä öisin ja käyttöaikojen ulkopuolinen ilmanvaihto hoidetaan WC-poistojen kautta. Kyllä perinteisiäkin vakioilmavirtajärjestelmiä käytetään yleisesti osa-/puoliteholla. Osatehon käyttö ei tee järjestelmästä muuttuvailmavirtaista.
Vakioilmavirtajärjestelmissä joka huoneeseen jaetaan henkilömäärään tai pinta-alaan perustuva mitoitusilmavirta. Kokonaisilmavirrat määräytyvät huonetilojen ilmavirtojen summasta. Järjestelmässä ei ole huonekohtaista säätöä, mutta kokonaisilmavirtoja voidaan ohjata käyttötilanteen mukaan (Käyttöaika/käytön ulkopuolinen aika/pakkaspuolitus).

3.3.2. Muut vakioilmavirtajärjestelmillä varustetut rakennukset
”Päiväkoti on hyvä esimerkki rakennuksesta, jossa WC- ja pesutilojen poistoilmavirta voi olla suuri suhteessa ilmanvaihtojärjestelmän kokonaisilmavirtaan, mikä voi johtaa liialliseen alipaineeseen öisin, kun
tuloilmakoneet ovat seis.”
Tästä tulee vähän sellainen mielikuva, että vakioilmavirtajärjestelmässä yleisilmanvaihto olisi aina öisin seis. Yhtä lailla osatehokäytössä voi tulla alipaineongelma jos hygieniapoistojen ilmavirtoja ei pienennetä samassa suhteessa, vaan ne jäävät mitoitusilmavirroille kun yleisilmanvaihto menee osateholle.

3.3.3 Yksittäisten huonetilojen ilmanvaihdon epätasapaino
”Kun mitoitusilmavirrat ovat suuria, pienikin ero huoneen tulo- ja poistoilmavirtojen välillä voi tuottaa suuren paine-eron.”
Mielestäni tässä pitäisi lukea "…pienikin PROSENTUAALINEN ero…"
Prosentuaalista eroa tässä kohdassa ilmeisesti tarkoitettiinkin, sillä ei tilavuusvirrallisesti pieni ero tulo- ja poistoilmavirtojen välillä tuota suurta paine-eroa oli mitoitusilmavirrat kuinka suuria (tai pieniä) tahansa.

3.3.2. Muut vakioilmavirtajärjestelmillä varustetut rakennukset
”Jos rakennuksessa on WC-tilojen lisäksi muitakin erillispoistoja, joiden käyntiajat poikkeavat tuloilmakoneiden käyntiajoista, rakennus on tosiasiassa muuttuvailmavirtaisella ilmanvaihdolla varustettu.”
Tämän kriteerin perusteella mitä järjestelmää tahansa voisi kutsua muuttuvailmavirtaiseksi, jos siellä vain on yksi liesituuletin tai vastaava, jonka ilmavirtaa voidaan tehostaa yleisilmanvaihdon käyntiajoista poikkeavasti. Sanoisin, että tämä on varsin pieni peruste määritellä koko rakennus muuttuvailmavirtaisella ilmanvaihdolla varustetuksi.

Otetaan tyypillinen esimerkki koulumaailmasta, mikä on hyvin samankaltainen kuin kohdassa 3.4.2:
Koulun teknisen työn tiloihin vaikuttaa vakioilmavirtainen yleisilmanvaihto, mikä tilojen käyttöaikana ohjaa tiloihin yhtä paljon tulo- ja poistoilmaa (alue tasapainossa). Käyttöaikoina käytetään myös satunnaisesti erinäisiä kohdepoistoja, kuten hitsaus-, ahjo-, juotos-, maalaus- ja purunpoistoa. Poistoilmoja ei kompensoida millään tavoilla yleisilmanvaihdossa eikä niille johdeta muutakaan korvausilmaa. Kohdepoistot aiheuttavat huomattavaa alipainetta tiloihin.
En kutsuisi tällaista järjestelmää muuttuvailmavirtaiseksi (vaikka kohdepoistot sinänsä muuttavat kokonaispoistoa), koska yleisilmanvaihto on puhtaasti vakioilmavirtainen. Sanoisin, että tällainen on varsin huonosti suunniteltu vakioilmavirtajärjestelmä, jossa on hallitsemattomat kohdepoistot ja joka pitäisi kyllä korjata muuttuvailmavirtaiseksi.

3.4 Muuttuvailmavirtaiset järjestelmät
”Muuttuvailmavirtaisessa järjestelmässä ilmavirtaa säädetään tarpeen mukaan.”
Oppikirjoissa ajatus menee pikemminkin näin: Muuttuvailmavirtaisessa järjestelmässä ilmavirtaa säädetään HUONE- TAI VYÖHYKEKOHTAISESTI tarpeen mukaan.

”Portaallinen säätö voidaan toteuttaa esimerkiksi
• ohjaamalla iv-koneen 2-nopeuksisten puhaltimien käyntinopeutta”
2-nopeuksisen puhaltimen ohjaus ei ole muuttuvailmavirtainen järjestelmä, jos kone palvelee useita huonetiloja tai vyöhykkeitä. kts. ”Ilmastointilaitoksen mitoitus” s.301 ”Muuttuvailmavirtajärjestelmä, VAV”. Vakioilmavirtajärjestelmääkin ohjataan portaattomasti ja portaallisesti, kun siirrytään osateholle tai pakkaspuolitukselle. Tämä ominaisuus ei tee järjestelmästä muuttuvailmavirtaista, huone- tai vyöhykekohtainen säätö tekisi.

Eli ajan takaa sitä, että muuttuvailmavirtainen järjestelmä on yleisesti ottaen huone- tai vyöhykekohtainen. Jos rakennuksessa on joitain kohdepoistoja ilman korvausilmaa ja yleisilmanvaihto on vakioilmavirtainen, ei rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmää voi määritellä muuttuvailmavirtaiseksi. Ilmanvaihto on tällöin vakioilmavirtainen, mutta rakennuksessa on hallitsemattomia kohdepoistoja. Toki kohdepoistoilla pitäisi olla kompensoinnit, jolloin ko. tilojen ilmanvaihto sinänsä olisi muuttuvailmavirtainen. Ja jos rakennuksessa on vaikka 50 huonetilaa vakioilmavirtaisella ilmanvaihtokoneella varustettu ja niistä 3 tilaa on varustettu kohdepoistoilla ja asianmukaisilla kompensoinneilla (erillään yleisilmanvaihdosta), en edelleenkään luokittelisi koko rakennuksen ilmanvaihtoa muuttuvailmavirtaiseksi, kuten teksti muutamassa paikassa antaa ymmärtää.

3.4.3.1 Tehostuspeltijärjestelmä
”Tavoitteena on, ettei erillispoistojen käyttö vaikuttaisi painesuhteisiin. Käytännössä tämä ei toteudu, koska...”
Ongelmaa esiintyy usein myös tilanteessa, jossa läheisten tilojen ilmanvaihto on kytketty samaan kanavistoon, mutta niissä ei ole vakioilmamääräsäätimiä tai ilmavirtasäätimiä. Kun säädettävän tilan kohdepoistoa vastaava kompensointipelti säätyy kompensointiasentoonsa, samaan runkoon kytketyissä läheisten tilojen päätelaitteissa ilmavirta voi muuttua, jolloin myös kyseisten tilojen painesuhteet muuttuvat. Tähän ei välttämättä auta koneen puhallin- tai kammiopaineohjaus, sillä erityisesti isoissa järjestelmissä muutos kanavapaineessa voi olla sen verran pieni, ettei järjestelmä reagoi siihen lainkaan tai riittävän nopeasti.
Tämän voisi muotoilla esim. ”korvausilman määrää säätävät laitteet on kytketty yleisilmanvaihtoon ja niiden säätö vaikuttaa läheisten tilojen ilmavirtoihin ja painesuhteisiin”

3.4.3.2 Ilmavirtasäätöinen järjestelmä
”Ilmavirtasäätöisissäkin järjestelmissä on suuria ongelmia paine-eron hallinnassa, koska...”
Pari lisäystä:
• asennuksessa on puutteita
• säätimen anturi on likaantunut (erittäin yleinen ongelma poistopuolen ilmamääräsäätimissä)

4.1.2 Vaatimukset mittalaitteille
”Mittausyhteistä tehtävissä mittauksissa paine-eron suunta on ennalta tiedossa eikä mittausalueen tarvitse olla 0-pisteen suhteen symmetrinen, vaan se voi olla esimerkiksi -100…+1000 Pa tai 0…+1000 Pa.”
0...+1000 Pa tms. ei mielestäni ole suositeltava koska laitteen pitää mielellään pystyä mittaamaan sekä positiivista, että negatiivistä painetta. Hetkellisissäkin mittauksissa paine-ero voi vaihdella 0 Pa molemmin puolin melko vinhasti. Eli ei tarvitse olla symmetrinen, mutta alueen pitää olla molemmin puolin vähintään 50 Pa.

”Läpiviennissä voidaan käyttää esimerkiksi Ø2,0/1,0 mm (ulko-/sisämitta) kuparikapillaariputkea tai ohutta pneumatiikkaputkea.”
Kapillaariputki on liian ohut mittalaitteille, joissa on läpivirtausanturi. Ilmeisesti virtausvastus on silloin liian suuri ja paine-erotulos on virheellinen. Testasin tätä Lora ja sigfox –laitteilla ja kalibroitu käsimittari ja automatiikan anturi näyttivät n. kaksi kertaa suurempaa lukemaa (vajaa 10 Pa alueella). Kun läpivientiin vaihtoi pneumatiikkaputken, kaikki mittarit näyttivät samaa.
Selvitin asiaa ja olen käsittänyt, että läpivirtausantureita on yleensä lähinnä paristokäyttöisissä Lora/Sigfox/NB -antureissa. Varmaankin liki kaikissa käsimittareissa ja automatiikan paine-erolähettimissä on staattiset anturit "+" ja "-" -puolille. IMS:ssä on yleensä läpivirtausanturi.

4.1.2 Vaatimukset mittalaitteille
”Paine-eron mittausletku liitetään mittarin miinus- tai referenssiliittimeen ja ylipaineen mittaukseen tarkoitettu (merkintänä +) tarkoitettu liitin jätetään tyhjäksi.”
… TAI johdetaan + -liitin tilaan minkä yli-/alipaineisuutta halutaan mitata. Nimittäin jos halutaan käydä läpi isossa rakennuksessa monien tilojen paine-eroa käytävään nähden, on nopeampaa tuikata + -liitin laahaustiivisteen ali mitattavaan tilaan.

4.3 Seurantamittaus, 4.3.1 Käyttötarkoitus
”Seurantamittauksen avulla voidaan määrittää...”
Omassa työssä tärkeimmät selvitettävät asiat järjestelmän toiminnan kannalta ovat lisäksi:
* ilmanvaihtojärjestelmän toiminnan vakaus
* ilmavirtojen tasapainotuksen laatu/onnistuminen

4.3.2 Vaatimukset mittalaitteille
”Mittalaitteen tulee kyetä mittaamaan ja tallentamaan mitattava paine-ero 1 minuutin välein…”
1 min mittausväli sulkee monet järjestelmät tämän ulkopuolelle. Esim sigfox-lähettimet lähettää min 12 (vai oliko se 10) minuutin välein ja lora-lähettimet min 2 min. Toki meilläkin on laitteistoja, jotka kykenevät alle 1 min mittausväliin, mutta käytännössä aina riittää 5 - 10 min ja hyvää tulosta saa jopa 30 min mittausvälillä. Itseltäni löytyy vertailuaineistoa 5, 10 ja 30 min mittausvälistä.

Itse käytän 1 min mittausväliä seurannassa vain kun haluan selvittää päätelaite- tai kanavakohtaisia tapahtumia. Muistaakseni koskaan niin tiheä väli ei ole antanut lisäarvoa rakennuksen paine-eroissa. Toisenlaisissa järjestelmäselvityksissä tiheästä mittausvälistä on hyötyä ja painesuhteiden säätötyön yhteydessä tiheä väli on eduksi. Tällöinkin riittää 2 – 5 min.

4.3.3.2 Kahden huonetilan välisen paine-eron mittaus
”Mittausletkun läpiviennin korkeusasemaa ei tarvitse huomioida, ellei tilojen välillä ole suurta lämpötilaeroa.”
Tähän voisi määritellä mikä on suuri lämpötilaero. 5…10 °C, kuten ulkoilman mittauksissa?

4.3.3.3 Referenssilinjaan perustuva mittaus
”Referenssilinja tarkoittaa useaa samaan paine-eron mittausletkuun liitettyä paine-eromittaria.”
Referenssilinjaa ei voi käyttää, jos yhdenkin lähettimen anturi on läpivirtausanturi. Tein kerran testejä samaan referenssilinjaan kytkettyjen eri anturityyppien välillä ja huomasin tuloksissa epäjohdonmukaisuutta. Tässä kohtaa havaitsin, että osassa lähettimiä oli läpivirtausanturi, mikä aiheuttaa sen, että referenssilinjan paine pääsee tasaantumaan läpivirtausanturin läpi kaikkiin mitattaviin tiloihin, jolloin mittaustulos vääristyy oleellisesti.

Liite 3, viimeinen sivu
”Varmin ratkaisu eri tilatyyppien välisen paine-eron ylläpitoon on siirtoilman käyttö. Likaisempaan tai kosteuskuormitettuun tilaan johdetaan tällöin siirtoilmaa puhtaammasta tilasta ja paine-ero saadaan asetettua halutuksi siirtoilmalaitteen painehäviöllä, jonka on suositeltavaa olla 5…15 Pa.”
Runsas siirtoilman käyttö voi myös aiheuttaa erittäin suuria ongelmia rakennuksen painesuhteiden hallinnan kannalta, mikäli siirrettävät ilmavirrat ovat suuria ja mitoitus ei ole riittävän väljä (<5 Pa). Tällöin ovien avaaminen ja sulkeminen muuttaa ilmamääriä päätelaitteilla ja ilmanvaihdon tasapaino on melkolailla hallitsemattomissa. Tästä on elävä esimerkki, minkä voin tarvittaessa kuvata sähköpostilla.

Paine-erojen mittausohje kohta 4.1.3.3: kuvista 9 ja 10 laskettavat paine-erot voisi selvyyden vuoksi esittää myös esimerkkilaskelmina / kaavoina, että varmasti ymmärretään oikein.

Paine-erojen mittausohje kohta 4.2 kuvaan 12 liittyvä kaava: Olisiko hyvä esittää selvyyden vuoksi esimerkkilaskelma ja sitä vastaavat pisteet / nuolet kaaviossa?

Paine-erojen mittausohje kohta 4.3.3.1 Vesityksellä varustetusta suojarasiasta ja soveltuvasta tuulisuojasta olisi hyvä olla havainnollistava valokuva.

Paine-erojen mittausohje Liite 3. Olisiko suurta haittaa, jos tehostustilanteen maksimiarvo kerrostaloissa olisi -20 Pa silloin, kun tehostus toteutetaan ajastimella eli tehostus on hetkellinen, yleensä max 1 h mittainen jakso?

Kohta 4.1.3.1
6 m/s tuuli aiheuttaa paine-eron mittaustulosten tulkintaan jo melkoisesti haastetta, tuuliraja voisi olla alempikin. Olisiko kuitenkin parempi ohjeistaa niin, että mittaukset voidaan kyllä suorittaa, mutta tuloksia tulee tarkastella vain siltä osin, kun ne ovat tuuliolosuhteiden puolesta luotettavia.

En myöskään suoraan suosittelisi olemaan mittaamatta kylmän ulkolämpötilan aikana, vaan tällöinkin tulee tulkinnassa huomioida olosuhteet. Termisen paine-eron kompensointikin on oppaassa ohjeistettu tekemään.

4.1.3.1
Voisi olla järkevää mainita mittaustapana myös mittaus ikkunan puitevälistä, silloin kun ulkopuite tuulettuu riittävästi ulkoilmaan ja sisäpuite on tiivis, kuten nykyään yleisessä ikkunatyypissä on. Riittävästä tuulettumisesta tulee kuitenkin olla varma, mikäli tällaista mittaustapaa käyttää.

Kohta 4.2, kuva 12
Kuva on aika hankalasti tulkittavissa. Esimerkkilaskelma voisi selventää asiaa?

Kohta 4.3
Ohjeessa voisi tarkentaa, että mikäli halutaan kattava kuva rakennuksen painesuhteista ja ilmanvaihdon vaikutuksesta painesuhteisiin, mittauksia tulisi sijoittaa riittävästi eri julkisivuille sekä eri ilmanvaihtokoneiden palvelualueille.

Kohta 4.3.2
Voisi tarkentaa, että mittalaitteen vaatimus 1 min tallennusvälistä on harvoin optimaalinen mittausväli mitattaessa paine-eroja. Mittalaitteen ominaisuuksien osalta tämä voi olla ihan hyvä vaatimus, mutta jos tehdään esim. 2 viikon seurantamittaus, niin 1 min on liian tiuha tallennusväli. Tiettyjä asioita mitattaessa näin lyhyt mittausväli voi olla järkevä, mutta yleisesti ei.

Jotta mittausdata on mahdollisimman hyödyllinen, olisi järkevää valita mittausväli niin, että se saadaan analysoitua samassa kuvaajassa esim. ilmatieteen laitoksen säädatan kanssa, jossa havaintoväli on 10 min. Tällöin esim. 3 min tallennusjakso on huono.

Mittausohje, kohta 4.1.2 Vaatimukset mittalaitteille ''Mittalaite varustetaan paine-eromittaukseen käytettävällä letkulla, johon liitetään ilmatiiviisti ohut ja jäykkäseinämäinen putki, jota tarvitaan mitattaessa paine-eroa ikkuna- tai oviaukon kautta. Tällöin ohut putki johdetaan tilasta ulos tiivisteraon kautta. Läpiviennissä voidaan käyttää esim. kuparikapillaariputkea tai ohutta pneumatiikkaputkea.''

Voisiko mittauksen tehdä myös niin, että mittalaitteelta lähtevän letkun sisään laitetaan muovipäällysteinen rautalanka, jolla letku pysyy auki, kun tehdään sisä- ja ulkoilman välistä mittausta ikkunan kautta? Vältyttäisiin letkujen liitoksilta. Epäilyttää liitosten tiiveys, kun ei taida olla liittimiä noille vahvuuksille.