Painovoimainen ilmanvaihto

HUOM en ole LVI-insinööri, joten teksti saattaa sisältää virheitä epätäsmällisyyksien ja termien väärinkäytön lisäksi



Periaatekaavio ilmanvaihdon toiminnasta


Ilmanvaihdossa on 'talvitila' lämpötilan ollessa alle 16 astetta ja 'kesätila' lämpötilan ollessa yli 16 astetta. Talvitilassa ilmanvaihto toimii kaikissa huonetiloissa täysin painovoimaisesti. 'Kesätilassa' märkätilojen ilmanvaihtoa tehostetaan kanavapuhaltimella. Tällä hetkellä ohjelmoitava logiikka sulkee painovoimaisen ilmanvaihdon pellin, avaa koneellisen puolen pellin ja käynnistää kanavapuhaltimen, kun ilmankosteus nousee 70 prosenttiin. Kanavapuhallin sammutetaan ja peltien asento vaihdetaan, kun ilmankosteus on laskenut 60 prosenttiin. Viime kesänä ilmankosteus oli muutenkin toisinaan 55%, joten katsotaan onko tuo 60% hyvä vai nostammeko sitä hieman. On myös tärkeää laittaa 'on' ja 'off' tilojen käynnistysarvoiksi eri arvot. Meillä oli aluksi vain yksi arvo, jolloin puhaltimet ja pellit ränksyttelivät suihkun jälkeen kosteuden seilatessa 60% molemmin puolin. Hystereesisäätö saattaa löytyä myös kosteusanturista, mutta me emme sitä omastamme löytäneet, joten hystereesi laitettiin ohjelmoitavaan logiikkaan.

Ilman sisäänotto


Ilma otetaan sisään talon ulkoseinän vieressä olevasta pystykanavasta, jonka halkaisija on 500mm. Pystykanavan alareuna on 2m korkeudella maan pinnasta ja kanavan suulla on irrotettava säleikkö. Järjestelmän hyötysuhde olisi parempi, jos kanava kulkisi pidempään maan alla, mutta tonttimme on pieni, joten näillä mennään. Rumtec-kanavan ulkopinnalla on Duplex suojaus (sinkitys&maalaus). Maan pinnan yläpuolella kanava on eristetty 19mm Armaflexillä. Maan pinnan alapuolella tein kanavan ulkopuolisen täytön kevytsoralla. Kanavan muoto on periskooppimainen, joten sisäänmeno on hiukan maan pinnan alapuolella.










Kulvertti

Kulvertti on kellarissa oleva ilman esilämmityskammio. Suuren ilmatilavuuden takia (10,5m3) ilman kierto on hidasta ja epäpuhtaudet laskeutuvat lattialle, josta ne käydään imuroimassa. Me asumme kadun päässä emmekä kärsi allergioista, joten ainakaan toistaiseksi emme ole harkinneet lisäsuodatuksia ilmanottoon.

Kulvertin seinärakenteet on eristetty ulkoseinien tavoin. Katossa on SPU eristelevyt ja hattuorsikoolaus. Kondenssin takia kulvertissa on kuivakaivo. Kulvertin vesieristeenä on Basf Masterseal 550, joka sallii vesihöyryn liikkumisen molempiin suuntiin. Seinät vesieristeen alla on tasoitettu Weberin 137 tasoitteella, joka myös mahdollistaa kosteuden liikkumisen molempiin suuntiin. Seinissä ja katossa on Grafotherm kondenssinestopinnoite. Minkäänlaisin kondenssijälkiä en ole kuitenkaan vielä havainnut (28.2.2017).

Ilman sisääntuloa voi säätää sisääntuloputken suulla olevan pellin avulla. Peltiä voi säätää 1. kerroksessa olevasta potentiometristä eli sisääntuloputken oikealla puolella näkyvä muppalo on pieni moottori. Moottoriksi kannattaa valita riittävän tehokas malli. Meillä sulkupellin toiminnassa oli aluksi hieman ongelmia, joiden asentaja arveli johtuvan siitä ettei moottori jaksanut pitää sulkupeltiä paikoillaan. Moottori vaihdettiin isommaksi, eikä ongelmiä ole enää ollut. Kulvertissa on hieman tavanomaista isommalla  putkikoolla (muistaakseni 20mm) toteutettu lattialämmitys ja matalalämpöradiaattori eli iso lämpöpatteri (C33-300-2600). Patteriin ajetaan siis saman lämpöistä vettä kuin lattialämmitykseen muutoinkin, jolloin sitä varten ei tarvittu erillistä shunttiryhmää. Lämpökuvissa lattialämmityksen tehoksi on määritelty 450 W ja patterin 3050W.

Kulvertissa on huoneanturi, jonka välittämän datan perusteella ilma pyritään lämmittämään n. 12 asteeseen. Aloitusrajaksi logiikkaan on asetettu 11 astetta ja lopetusrajaksi 12 astetta. Mikäli lämpötila laskee 8 asteeseen logiikka sulkee sisääntulopellin. Pelti avataan vasta, kun 12 asteen lämpötila on saavutettu. Anturiksi suosittelisin kuitenkin jotakin muuta kuin tavallista huoneanturia, joka meillä on. Tavallisen huoneanturin toiminta-aluehan pyörii 21 asteen tietämillä. Mies sai kuitenkin jotenkin modifioitua anturin toimimaan myös alemmissa lämpötiloissa, mutta helpommalla pääsisi, jos anturin toiminta-alue jo lähtökohtaisesti olisi kymmenen asteen tietämillä.

Kokemuksemme mukaan normaalissa asuinkäytössä oleviin kellaritiloihin kannattaa varata reilusti lämmitystehoa viileän tuloilman takia. 30W/m2 näyttäisi olevan meillä työhuoneen mitoitus, eikä se paukkupakkasilla oikein riittänyt. Sen sijaan ylempiin kerroksiin riittää pienetkin tehot. Kaikki piirit eivät olleet päällä edes paukkupakkasilla. Eli lämmitystehojen jako kannattaa tehdä kellaripainotteisesti. Meillä yläkerran ulkoseinän U-arvo on 0,13 W/m2 ja yläpohjan 0,06 W/m2.

Painovoimainen ilmanvaihto toimii sitä tehokkaammin, mitä suurempi on lämpötilaero sisä- ja ulkoilman välillä. Jotta päästään järkevään energiatalouteen venttiilejä tulee säätää lämpötilan mukaan. Käytännössä säädän poistoilmaventtiilit suuremmalle aina keväisin ja pienemmälle syksyisin. Ilman sisäänottoa säätelen talvella kelien mukaan. Kesällä sisäänotto on täysin auki.

Pystykanavat


Kulvertin katosta lähtevät nousuun pystykanavat. Ilmanvaihtokanavina käytetään IV-tiiliharkkohormeja. Tiileen päädyttiin peltikanavien sijaan sen absorptionkyvyn ja ääntä vaimentavan ominaislaadun takia. IV-tiilielementteihin taas päädyttiin kustannusten, tilansäästön ja rakenteen keveyden vuoksi. Parisataa tiiliharkkoa työmaalle saatiin harkoista vinkanneen arkkitehdin työmaalta. Harkot ovat puolalaista alkuperää. Netin kautta selvisi, että puolankieninen nimi tuotteelle on 'Pustak wentylacyjny' ja jo varhain keväällä aloin lähetellä viestejä tiilitehtaille valmiudestani ostaa heidän hienoja tuotteitaan. Lukuisiin yhteydenottoihini ei kuitenkaan tullut vastakaikua ja heinäkuussa puolalainen jännitysnäytelmä sai hien kihoamaan otsalle. Harkitsimme jo pakettiauton vuokraamista Puolan matkaa varten. Kunnes vihdoin Bricoman -nimisestä rautakaupasta vastattiin.

Welcome.

Cst of delivery
: 2.300 pln.


Pozdrawiam

Viesti paljasti, että nihkeän kaupankäynti-innostuksen taustalla saattaa lymytä heikko englannin kielen taito, joten kommunikointiin olisi syytä saada puolantaitoista apua. Miehen työpaikalta onneksi löytyi yksi puolalainen, joka auttoi kaupankäynnin yksityiskohdissa. Rahat lähtivät Puolaan ja syksyllä puolalainen jännitysnäytelmä sai onnellisen lopun. Pozdrawiam

Hormit lähtevät nousuun kulvertin päältä. Laattavaluun on upotettu 160mm ilmastointiputket. Ilmastointiputkien ympärys on raudoitettu kestämään hormiston painon. Yksi metri tiilihormia painaa n. 25 kg. Ilmastointiputkien päältä lähtee ulkomitaltaan 190*190mm tiilihormi.






Hormien nurkissa on paikat pystyraudoitteille. Pystyraudoitteina meillä on 5mm RST harjateräkset 60 cm lomituksella. Lisäksi hormistoon tulee 4mm RST vaakaraudoitteet. Harkot on liitetty toisiinsa muurauslaastilla. Kulmien valut on tehty juotosbetonilla. Näkyvät hormiseinämät tasoittelin tiilitasoitteella. Yksi haasteista oli ilmatiiveyden varmistaminen hormistoryhmien kohdalla ja sen toteuttamismenetelmä kannattaakin suunnitella jo hyvissä ajoin. Tuloilmakanavat on käsitelty Grafoseal -pinnoitteella, joka sitoo saumojen mahdollisen laastipölyn. Poistokanavia ei ole käsitelty, jotta huokoinen tiili toimii normaalisti kosteutta sitoen.

Tiilerillä on tiilihormielementtejä mikäli tila ja paino eivät ole ongelmana. Materiaali tulisi varmasti kalliimmaksi, mutta uskoisin muuraustyön olevan nopeampaa. Nyt hormeja sai nostettua 3 elementtikerroksen päivätahtia. Muistaakseni ongelmana oli valupaine, joka nousi liian suureksi, jos kerrosmäärää yritti kasvattaa. Wienerberger -konsernilla on euroopassa tehtaita, jotka valmistavat saman tyyppisiä elementtejä kuin meidän käyttämämme. Wienerbergerin kautta näitä tuotteita ei kuitenkaan ollut mahdollista saada. Tiilerin tuotteissa hormien seinämät ovat paksummat, mikä saattaa heikentää lämmön siirtymistä huoneilmasta ja poistoilmasta kylmempään tuloilmaan. Tällöin hormiryhmän toiminta 'lämmönvaihtimena' saattaa olla heikompi kuin meillä.

Ulkopuolen äänet kuuluvat lähinnä poistoilmakanavien kautta. Ensimmäisen kerroksen makuuhuoneessa tuloventtiili on makuuhuoneessa ja poistoilmaventtiili vaatehuoneessa. Tämä on todella hiljainen ratkaisu, jota voi suositella. Koska jokaisessa asuinhuoneessa on oma tulo- ja poistoilmaventtiili, ääntä eristävien ovien käyttö on mahdollista ilman erityisratkaisuja.


Venttiilit

Venttiileiksi suunnittelin kuvan kaltaista perinteistä mallia, jota voi halutessaan säätää narulla.  Mallikappale ei kuitenkaan toiminut toivotusti ja lopulta päädyimme perinteiseen pyöritettävään lautasmalliin. Läpällinen malli olisi kuitenkin varmasti helpommin ja nopeammin säädettävissä, jos vain löytää toimintavarman mallin.

 

Epäsymmetrinen yhde

 

 

 

 

 

Epäsymmetrinen yhde mahdollistaa ilman sujuvan kierron myös silloin kun kanava supistuu.



Rotorventit

Hormiryhmien päässä on kammio ja rotorventit. 3 ja 4 hormin ryhmissä on yksi rotorvent ja 8 hormin ryhmässä kaksi rotorventtiä. Kammioiden muotoilu oli hieman ongelmallista, kun rotorventin jalusta on suurempi kuin hormiryhmä. Samoin jalustan tiivistämisen suhteen saa olla tarkka. Meillä rotorventin oma tiiviste ei riittänyt vaan sen lisäksi käytettiin runsaasti kattokittiä. Rotorventit pyörivät todella herkästi, mutta harjakatto olisi niiden toiminnan kannalta luultavasti parempi kuin meillä oleva pulpettikatto. Tyynellä säällä pulpetin yläreunassa oleva rotorvent pyörii vielä, mutta keskikohdassa olevat kolme saattavat olla pysähdyksissä. Varsinkin savuhormin ja pulpetin välissä oleva rotorvent on tyynellä säällä eräänlaisessa 'kuoleman laaksossa'.

 

Yksinkertainen ja edullinen ratkaisu?

Nykyrakentemisessa mikään ei ole yksinkertaista ja halpaa. Ei varsinkaa painovoimaisen ilmanvaihdon toteuttaminen uudiskohteeseen. Koneellisen ilmanvaihdon kustannus kohteessamme olisi ollut n. 12 000-16 000 euroa huomioiden suunnittelu, laitteet, asennus ja hormiston eristystyö.

Painovoimaisen ilmanvaihdon suunnittelua tekee Suomessa vain harva toimisto. Meidän suunnittelijanamme toimi Insinööritoimisto Leo Maaskola. Painovoimaisen ilmanvaihdon laskenta on monimutkaisempaa ja suurten toimistojen laskutus eri luokkaa kuin omakotalojen parissa puuhastelevien nyrkkipajojen. Meillä on ollut tuntiveloitus, jota meille perusteltiin sillä että tarkkaa tuntimäärää on vaikea arvioida. Tällä hetkellä koko LVI suunnitteluveloitus talostamme on n. 17 800 euroa. Pelkän ilmanvaihdon osuus kustannuksista on arviolta X euroa. Täytyy sanoa, että jos olisimme tämän ja kaiken muun rakentamisen todellisuuden tienneet, emme olisi tähän projektiin ryhtyneet.

Kulvertin rakentaminen ei ole ilmaista. Arvioisin sen kustannukseksi kohteessamme n. 6000 euroa. Meillä on pieni rinnetontti pääkaupunkiseudulla, jolloin kellarin rakentaminen on järkevää tehdä jokatapauksessa eikä vain kulvertin takia. Halvan tonttimaan alueella ja tasamaatontilla kellarin rakentaminen ei juurikaan ole taloudellisesti perusteltua, jolloin kulvertinkin hinta on korkeampi.

Pystyhormiston materiaali toimituskuluineen oli n. 1000 euroa (n. 400 harkkoa), mutta hormiston kulmien pyöristys vaati erittäin runsaasti hiontatunteja, joita ei ole laskettu mukaan kustannuksiin. Muurarin mukaan hormiston sisäpinnan tulee olla mahdollisimman sileä, ettei hormistoon synny ylimääräisiä pyörteitä. Pystyhormiston muuraus maksoi arviolta n. 6000-7000 euroa. Tarkkaa summaa on vaikea arvioida, kun muutakin muuraustyötä tehtiin. Grafoseal (5l) ja GrafoTherm (20 kg) pinnoitteet maksoivat yhteensä 265 euroa. Ilman sisäänottoputki kulverttiin maksoi epoksihartsipinnoitteineen 1800 euroa. Rotorventit kammioineen maksoivat asennettuina 3085 euroa. 

Vaikka ilmanvaihto on painovoimainen, sitä tehostavat pesutiloissa hormi-imurit, jotka käynnistyvät ilmankosteuden noustessa liian korkeaksi. Äänenvaimentimet, moottorit ja ohjauslogiikka tähän päälle. Lisäksi tulevat yhteiden ja kulvertin putkiston asennustyöt. Arvioisin näiden osuudeksi n. 3500 euroa.

Summa summarum - painovoimainen ilmanvaihto tuli arviolta 20.000 euroa kalliimmaksi kuin standardiratkaisu. Lisäksi se vaati rakennuttajalta runsaasti työtunteja; konsulttien suunnitelmien yhteensovittamista, käytännön toteutuksen ratkomista työmaalla, jne. Täytyy huomioida, että nämä ovat arvioituja suoria kustannuksia ilmanvaihdon osalta. Mitä olisimme tehneet toisin esim. ikkunoiden tai muiden rakenteiden suhteen on vaikea arvioida.

Aika näyttää miten ratkaisu tulee arjessa toimimaan. Rakentamisen aikana asuttamamme uusi vuokra-asunto kuitenkin näytti ettei koneellinenkaan ilmanvaihto ole ongelmaton. Koneiston kohina on melkoinen; aamulla miettii sataako ulkona vai IV-koneko siellä tohottaa. Lisäksi laitteisto valitti huoltotarvetta syksyllä lähes päivittäin ja lopulta koneistoon tehtiinkin isompi remontti. Toiveena on, että Kissankäpälä olisi varmatoiminen ja helppo huoltaa - katsotaan miten käy. Lisäksi on mietityttänyt energian kulutus. Toiveena on myös vähän energiaa kuluttava talo. Tähän mennessä näyttäisi siltä, että lauhoina talvina energiatehokkuutemme on hyvä ja kesällä erittäin hyvä. Katsotaan miten jatkossa sujuu. Energiankulutustietoja olen päivittänyt 'kokemuksia ja tilastoja' -osioon. Vuoden 2016 perusteella kokonaisostosähkömme on n. 8500 kWh vuodessa.

Tiivis pullotalo?

Ilmanvaihdosta puhuttaessa tuntuu vallitsevan käsitteiden sekamelska, minkä takia keskustelu on hankalaa. Kissankäpälä on kuitenkin tiivis siinä mielessä, että ilma vaihtuu vain ilmanvaihtokanavia pitkin. En halua, että korvausilmaa alkaa vuotaa alapohjan nurkista, savuhormin kautta, hatarista ikkunoista tai jonkin läpiviennin kautta. Tällöin ongelmaksi voi muodostua radon, vedon tunne, kondenssi, epäpuhdas sisäilma tai joku muu epätoivottu asia. Mielestäni ilman tulee siis liikkua vain siellä missä sen on suunniteltukin liikkuvan.

Pullotalolla viitataan ilmeisesti siihen, miten kosteus käyttäytyy rakenteissa. Tätä olen pohtinut rakenteet-osiossa, mutta tiivistettynä:
- kahdessa ylimmässä kerroksessa höyrynsulkuna on Intello kangas ja sisäpinnat on verhoiltu avoimeksi jätetyllä puupinnalla. Avoimen puupinnan tarkoitus on tasata ilmankosteutta huoneissa esim. yön aikana. (Lisäksi olen jo vuosia uskonut ettei havupuiden terveysvaikutuksiin ole Suomessa paneuduttu riittävästi. Minulle pihkapisara näyttäytyy kultaisena elämän eliksiirinä. Pihkavoidetta saa kyllä nykyisin apteekista ja taisinpa lukea syksyllä tutkimuksesta, joka kartoittaa havupuiden antibiootinomaisia vaikutuksia - joten ehkä Suomen metsäteollisuuskin joskus monipuolistuu.)
- yläpohjassa on Intellon lisäksi myös 9mm vaneri
- kellarin betonilattian maalin pitäisi olla 'hengittävä' eli sallia kostuneen laatan kuivuminen myös sisäpuolelle.
- kellarin märkätiloissa on käytetty 'hengittävää' Basf Masterseal vesieristettä.
Intello ja vaneri toimivat samaan tapaan. Niiden vesihöyryn läpäisevyys muuttuu suhteellisen ilmankosteuden mukaan. Eli jos yläpohjassa on käynyt vesivahinko, puukuitueristeen pitäisi päästä kesällä kuivumaan myös sisällepäin.

Tälläisessä monikerroksisessa talossa kellariin muodostuu alipaine ja ylimmän kerroksen parvelle ylipaine. Parvella on kuitenkin poistoilmakanava, joten valtavaa ylipainetta sinne ei pitäisi muodostua.




 


7 kommenttia:

  1. Hei,

    löysin bloginne tänään hesarin jutusta. Hieno blogi ja taloprojekti teillä ylipäätänsä. Minua kiinnostaa etenkin painovoimaisen ilmanvaihdon suunnittelu Suomessa. Toimin rakennesuunnittelijana ja olen tutkinut painovoimaisen ilmanvaihdon mitoitusmenetelmiä. Jos ehditte vastaamaan lyhyesti teidän taloprojektiin liittyen, niin voitteko jättää yhteystiedot (sposti vaikka) osoitteeseen jannehellsten@outlook.com. Hyvää jatkoa!

    VastaaPoista
  2. Hei!

    Kiinnitin huomiota ilman sisääntulokanavan epoksihartsaukseen joka voi olla haitallista. Kuinka tuohon vaihtoehtoon päädyitte?

    VastaaPoista
  3. Hei

    Kiitos, että olit tarkkana. Tarkistin nyt viimeisimmät LVI-kuvat, joissa lukee 'Rumtec maakanava Duplex suojauksella'. Varmaankin jossakin vaiheessa on ollut puhetta epoksihartsipinnoitteesta, jota oletin harmaan ulkopinnan olevan, mutta kyseessä onkin siis kuumasinkityksen ja maalauksen yhdistelmästä. Lisäksi tekstini oli epätärkka eikä kertonut pinnoitteen olevan ulkopuolella. Korjaan tämän heti tekstiin.
    Kiitos sinulle!

    VastaaPoista
  4. Hei! Kiitos hyvästä blogista, olen arkkitehti ja painivoimainen ilmanvaihto kiinnostaa: Mitkä ovat kokemukset sen käytöstä?

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Hei

      Pahoittelen, että huomasin viestisi vasta nyt. Ilmanvaihto on toiminut ainakin subjektiivisesti arvioiden hyvin. Ilma vaihtuu riittävästi, toiminta on äänetöntä ja energiankulutus on hyvällä tolalla. Kondenssiongelmia en ole havainnut missään. Toisinaan talvipakkasilla on kuitenkin ongelmana ollut savun haju kellarin kodinhoitohuoneessa. Tulkitsen sen johtuvan siitä, että takan ilmanotto on kulvertista ja paine-erot ovat pakkasella voimakkaat eri kerrosten välillä. Suunnittelemmekin, että takan ilmanotto otettaisiin ulkoa joskus tulevaisuudessa. Varaus tähän on jo olemassa.

      Meillä on hiukan tavanomaisesta poikkeava ratkaisu, kun ilma otetaan sisään kulvertin kautta eikä suoraan seinäventtiilistä. Ratkaisua ei tosin saanut toteutettua pienellä tontilla aivan toivomallani tavalla eli esilämmittävä maakanava jäi toteuttamatta. Hyvää tässä on vedon tunteen poissaolo. Lisäksi tiilikanavat, joissa poistoilma ja ottoilma, kulkevat vierekkäisissä kanavissa toimii passiivisena lämmönvaihtimena. Huonoa on tietysti hinta.

      Poista
  5. Moi! Ajattelin kokeilla onneani, jos huomaisit joskus käydä tarkistamassa, onko blogiin tullut kommentteja. Kiinnostaisi sellainen, että mikä laite on kulvertissa lämpötilasäätimen ja peltiä ohjaavan moottorin välissä? Eli mikä laite lähettää käskyn moottorille avata tai sulkea pellin saatuaan lämpötilasäätimeltä käskyn? Vai osaako käyttämänne lämpötilasäädin ohjata moottoria?

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Hei meillä on käytössä ohjelmoitava logiikka, jossa on kiinni ulko-ja sisälämpötilamittarit ja yläkerran potentiometri.

      Poista