Ilmanvaihto

Ilmanvaihdolla tarkoitetaan sisäilman poistoa rakennuksesta ja uuden korvaavan ilman tuontia. Sisäilman poistolla on tarkoitus poistaa epäpuhtauksia sekä kosteutta ja korvausilman on tarkoitus tuoda puhdasta raikasta ilmaa poistetun ilman tilalle. Korvausilman saanti on erittäin tärkeää, ettei rakennus mene alipaineiseksi ja jotta poistoilmamäärä pysyy riittävällä tasolla.

Ilmanvaihto perustuu paine-eroon, jossa ilma virtaa korkeammasta paineesta matalampaan. Paine-ero syntyy joko luonnollisesti tai koneellisesti. Rakennusten ilmanvaihto voidaankin luokitella joko painovoimaiseksi (luonnolliseksi) tai koneelliseksi. Koneellinen ilmanvaihto voidaan puolestaan toteuttaa joko pelkällä poistoilmapuhaltimella tai tulo- ja poistoilmapuhaltimilla. Ilmanvaihtokoneeseen puolestaan voidaan liittää lisälaitteita, kuten poistoilmalämpöpumppu (PILP) tai lämmönvaihtimia, mutta niistä lisää myöhemmin.

Painovoimaisessa ilmanvaihdossa ilman lämpötila-, tiheys- ja korkeusero aiheuttavan paine-eron, jonka myötä ilma lähtee virtaamaan poistoilmakanavaa pitkin. Korvausilmaa saadaan korvausilma aukoista ja venttiileistä. Korvausilmaventtiilit asennetaan usein ikkunan ikkunan karmeihin, mutta ne voi olla muuallakin rakennuksen seinillä. Ikkunan karmi asennuksen etuna on, että lämmityspatterit on yleensä asennettu ikkunoiden alapuolelle jolloin niiden lämmöllä lämmitetään ulkoa otettu korvausilma. Painovoimaisen ilmanvaihdon suurin ongelma on riittämätön ilmanvaihto, joka pahimmassa tapauksessa aiheuttaa sisäilmaongelmia. Yleensä niiden syynä on riittämätön korvausilman saanti. Korvausilmakanavia on saatettu tukkia mm. vedon tunteen vuoksi.

Koneellisen poistoilmanvaihdon periaate on hyvin samankaltainen painovoimaisen ilmanvaihdon kanssa. Siinä poistoilmapuhallin varmistaa riittävän ilmanvaihtomäärän joka tilanteessa. Sen ansiosta myös lämpimillä keleillä ilmanvaihto pysyy riittävänä, kun painovoimaisessa ilmanvaihdossa ilmanvaihtomäärät laskevat usein liian pieneksi. Koneellisessa poistoilmanvaihdossa on painovoimaisen ilmanvaihdon tavoin tärkeää huolehtia riittävästä korvausilmansaannista. Korvausilman kuuluu tulla suunnitellusti korvausilma kanavien/venttiilien kautta eikä missään nimessä ikkunoiden ja rakenteiden välistä. Hallitsemattomasti tuleva korvausilma tuo mukanaan epäpuhtauksia sisäilmaan. Toinen merkittävä koneellisen poistoilmanvaihdon ongelma on energiankulutus. Lämmitetty sisäilma puhalletaan ulos lämmittämään harakoita ja otetaan kylmää korvausilmaa sisälle uudestaan lämmitettäväksi. Ilmanvaihdon energiankulutus voikin olla jopa 40% rakennuksen energiankulutuksesta.

Koneellisessa tulo- ja poistoilmanvaihdossa on omat puhaltimet tuloilmalle ja poistoilmalle. Lähes aina on myös lämmöntalteenotto. Rakennusmääräyksissä (D2) onkin määrätty vuosihyötysuhteen vaatimukseksi 45%. Koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto on toiminnaltaan paras ja nykyaikainen ilmanvaihto tapa, epäilystyistä ja seinille maalatuista piruista huolimatta. Siinä tulo- ja poistoilmavirrat saadaan säädettyä oikeiksi ja yhtä suuriksi, lämmöntalteenotto on helppo toteuttaa. Yleisimmät ongelmat johtuvat käyttövirheistä tai huollon laiminlyönnistä. Puhekielessä koneellisesta ilmanvaihdosta puhutaan usein ilmastointina. Ilmastoinnissa ilmanvaihtoon on kuitenkin lisätty ilman jäähdytystä tai kostutusta, joten koneellinen tulo-/poistoilmanvaihto ei läheskään aina ole ilmastointi.

Rakennusten ilmanvaihdosta määrätään rakennusmääräyksissä. Rakennushetkellä pitää noudattaa rakennusluvan hyväksymisen hetkellä voimassaolevia määräyksiä, määräysten päivitysten yhteydessä kiinteistöjä ei kuitenkaan tarvitse heti päivittää uusien määräysten mukaisiksi kuin peruskorjauksen yhteydessä. Tuoreimmat voimassa olevat määräykset ovat Ympäristöministeriön asetuksessa uuden rakennuksen sisäilmastosta ja ilmanvaihdosta. 

Määräykset:

• Ympäristöministeriön asetus uuden rakennuksen sisäilmastosta ja ilmanvaihdosta 1009/2017
• Voimaantulo 1.1.2018
• Ympäristöministeriön asetus 2012 (D2) Suomen rakentamismääräyskokoelma
• 1.7.2012
• Ympäristöministeriön asetus 2010 (D2)
• 1.1.2010
• Ympäristöministeriön asetus 2003 (D2)
• 1.10.2003
• D2 Määräykset ja ohjeet 1987
• 1.1.1988

Asetuksessa määritetään mm. rakennusten sisäilmaston ja ilmanvaihtolaitteistojen vaatimuksista. Asetuksessa määrätään myös ilmanvaihdolle suunniteltavat minimi vaatimukset. Rakennuksen minimi ulkoilmavirraksi on mitoitettava 0,35 (dm3/s)/m2 ja asuinhuoneiston minimiulkoilmavirraksi 18 dm3/s. Lisäksi oleskelutilojen ulkoilmavirraksi on mitoitettava 6 dm3/s henkilöä kohden suunniteltuna käyttöaikana. Kuutioiksi tunnissa muutettuna minimi ilmavirta neliötä kohden on 1,26 m3/h ja asuinhuoneistolle 65 m3/h. 100 neliöisen asuinhuoneiston koko ilmatilavuus siis vaihtuu kahdessa tunnissa.

Taloautomaatio, kotiautomaatio, älykoti ja älykäs talotekniikka

Kotien lämmitystä ja ilman vaihto on perinteisesti hoidettu erilaisilla säätimillä tai kytkimillä, missä ei ole ollut älyä. Nyt erilaisen talotekniikan ohjauksessa on alkanut yleistyä erilaiset automaatiojärjestelmät, joissa eri järjestelmien ohjausta hoidetaan keskitetymmin. Teollisuusautomaatiosta poiketen, taloautomaatiossa asioita, mittauksia ja ohjauksia hoidetaan langattomasti. Taloautomaatio ei kuitenkaan ole yhtä kehittynyttä ja monipuolista kuin teollisuusautomaatio.

Rakennusautomaatiojärjestelmät voidaan jakaa rakenteensa puolesta keskitettyihin ja hajautettuihin järjestelmiin. Keskitetty järjestelmä on hierarkinen, jossa ylätasolla on keskusyksikkö, sen alapuolella alakeskuksia ja sen alla kenttälaitteet eli mittaukset, toimilaitteet, moottorit, taajuusmuuttajat yms. Hajautetussa järjestelmässä yksi tai useampi yksikkö toimii riippumatta toisistaan, vaikka saattavatkin välittää tietoa toisilleen, niiden alapuolella on kenttälaitteet. Keskusyksikkö voi myös olla pilvessä, ns. WEB-pohjainen valvomoratkaisu. Järjestelmien äly ja ohjelmoidut toiminnot sijaitsevat usein alakeskuksissa.

Taloautomaatio ja sen laajuus on usein hyvin erilaista isossa kiinteistössä, sairaalassa, kauppakeskuksessa tai koulussa kuin asuintalossa, kerrostalossa tai omakotitalossa. Järjestelmien laajuus vaihtelee tarpeiden ja käyttäjien kykyjen mukaan, isoissa kiinteistöissä on usein erillinen kiinteistönhoitaja jonka osaamisen pitäisi olla eri tasolla perusasukkaan kanssa. Myös käyttöliittymissä on isoja eroja ja ohjauksen voi hoitaa erillisestä valvomohuoneesta tai tabletilta.

Automaatiojärjestelmään liitettävät osa-alueet vaihtelevat tarpeiden mukaan.

• Turvallisuusjärjestelmät
• Asumismukavuus
• Energiatehokkuus
• Älykäs talotekniikka

Automaation toiminnalla voidaan tavoitella taloudellisia säästöjä, kuten energiatehokkuutta ja älykästä talotekniikkaa tehtäessä tai pyrkiä parantamaan asumismukavuutta, jota ei suoraan rahassa pysty mittaamaan. Energiatehokkuuden parantamiseksi lämmitystä pyritään ohjaamaan optimaalisesti, ylilämmitystä välttäen ja lämpötilojen pitämiseksi riittävän alhaisella tasolla. Lisäksi lämmityksessä yleistyvät erilaiset hybridijärjestelmät, joiden ohjaaminen vaatiikin älyä ja eri asioiden huomioonottamista. Sähkön käyttöä pyritään vähentämään laitteiden tarpeettoman käytön välttämiseksi. Ilmanvaihtoa pyritään ohjaamaan järkevästi ja tarpeenmukaisesti, ettei myöskään kiinteistön lämmitettyä ilmaa turhaan puhalleta ulos. Valaistusta pyritään ohjaamaan niin, että asumismukavuus paranee ja saadaan valaistuksella luotua lisää näyttävyyttä. Valaistus hoidetaan nykyään usein LED:llä, jolloin energiankulutus on pientä, mutta henkilökohtaisesti en näe sitä kovin tarpeellisena. :) Asumismukavuuden lisäämiseksi automaation voidaan liittää myös viihdejärjestelmiä, turvallisuusjärjestelmiä, keskuspölynimuri tai sillä voidaan kerätä tietoa raportoitavaksi. Raportoinnin etuna on, että kun ihminen on tietoinen jostain asiasta, hän usein pyrkii välttämään tai lisäämään sitä, sen mukaan onko siitä hyötyä vai haittaa. Muutenkin tärkeimpänä kannattaa muistaa, että ihmisiä vartenhan näitä järjestelmiä tehdään.

Mitä energia on - Miten energiaa tuotetaan

Fysiikan tunneilla koulussa opetettiin energian eri muotoja - potentiaalienergia, liike-energia, lämpöenergia, sähkömagneettinen energia. Opit eivät ilmeisesti mennyt tarpeeksi hyvin perille, koska nyt energiasta puhuttaessa kerron sähköstä, lämmöstä ja jäähdytyksestä. Koulussa opetettiin energian muuttavan muotoansa ja se saattoi mennä hiukan paremmin perille. Kerron hiukan energian tuottamisesta sekä muuttamisesta toiseen muotoonsa, kiertotaloudesta, X-taloudesta.

Sähkö

Suomen sähkömarkkinoiden tila, reaaliaikainen tuotantotilanne, tuonti/viesti, taajuus ja SPOT-markkinoiden hinta näkyy kantaverkkoyhtiö Fingridin sivuilla.

https://www.fingrid.fi/sahkomarkkinat/sahkojarjestelman-tila/

Sivulta näkyy tämänhetkinen tuotanto, joka voi koostua ydinvoimasta, yhteistuotannosta, lauhdetuotannosta, tuulivoimasta tai aurinkosähköstä. Lisäksi sivuilla näkyy tehoreservi kapasiteetti, jota käytetään, kun sähköstä on pulaa ja kulutusta tuotantoa enemmän. Se voi olla tuotantoa, sellaisia tuotantolaitoksia, jotka muuten eivät olisi tuotannossa tai kulutusta, jota pienennetään tehoreservikorvausta vastaan. Viimeisenä vaihtoehtona on sähkönkulutuskohteiden kytkeminen irti verkosta eli kansankielellä sähköjen katkaiseminen taloista.

Lämpö

Lämpöä voidaan tuottaa sähköllä (suoralla sähkölämmityksellä tai lämpöpumpuilla), auringolla, takalla tai kaukolämmöllä. Lämpöpumppuja voi käyttää monessa sovelluksessa, maalämpöpumpumput, ilmälämpöpumput, ilmavesilämpöpumput, poistoilmalämpöpumput tai kaukolämmöntuotannossa käytetyt lämpöpumput. Lämmöntuotannon lähteinä voi olla maan tai ilman sisältämä lämpö, puu, turve, hiili, sähkö, kaasu, öljy tai jätteet.

Jäähdytys

Joku voi ihmetellä, tarvitaanko Suomessa jäähdytystä. No kyllä sitä vähän tarvitaan, teollisuudessa tai kaupan alalla enemmän ja kotitalouksissakin enenevissä määrin. Yleisin jäähdytyksen muoto on vapaajäähdytys eli yksinkertaisimmillaan tuuletus. Kotikäytössä jäähdytystä tehdään myös erilaisilla lämpöpumpuilla, jäähdytystä voi tehdä kompressoreilla (mm. jääkaapit) tai enimmäkseen teollisuudessa käytetyllä absorptiolla, joka tarvitsee oman lämmönlähteen jäähdytyksen tekemiseen.

Tarkoituksenani on kertoa erilaisista energiantuotantotavoista tarkemmin ja pyrin laittamaan Wikipedian tyylisesti linkit uusiin postauksiin. Voit kommenteissa tai sähköpostilla laittaa aiheita, mistä haluat tarkentavaa tarinaa.

IPCC:n ilmastoraportti

IPCC julkaisi ilmastoraporttinsa lokakuussa 2018, mikä aiheutti paljon keskustelua energia-alalla. IPCC eli Intergovernmental Panel on Climate Change on hallitusten välinen ilmastopaneeli, joka kokoaa yhteen eri ilmastotutkimusten tuloksia. Nyt julkaistu raportti on 1988 perustetun IPCC:n kuudes.

Raportin keskeisin tulos on, että ilmaston lämpeneminen pitäisi pysäyttää 1,5 asteeseen aiemmin 2015 pidetyn Pariisin ilmastokokouksen 2,0 asteen sijaan. 1,5 asteen muutos on vuoden keskilämpötilan muutos verrattuna esiteollisen ajan 1850-1900 vuoden keskilämpötilaan. Raportin mukaan puolen asteen muutoksella olisi dramaattisia vaikutuksia; merenpinta nousisi 10 cm vähemmän, koralliriutat tuhoutuisivat vain 70-90% täydellisen tuhon sijaan ja arktisen jään sulaminen vähenisi merkittävästi.

Korallien kalpenemista on havaittu 1980-luvulta lähtien ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu aiheuttaa veden merien happamoitumista, joka johtaa korallien haurastumiseen ja kasvun hidastumiseen.

Raportin mukaan maailmanlaajuiset nettopäästöt pitäisi kääntää laskuun 2020-luvulla ja täydelliseen päästöttömyyteen pitäisi päästä vuoteen 2050 mennessä. Raportti esittää tapoja, joilla päästöttömyyteen päästäisiin:

• Uusiutuvien energiamuotojen lisääminen, uusiutuvan sähköntuotannon lisääminen yli 80% globaalista sähköntuotannosta.
• Hiilidioksidin talteenotto, erilaiset CCS-tekniikat
• Hiilinielujen kasvattaminen, metsät ja meret sitovat enemmän hiilidioksidia kuin mitä niistä vapautuu.

Kuluttajien keinoja vähentää päästöjä ovat mm.

• Asumisen päästöjen vähentäminen, energian kulutuksen päästöjen vähentäminen, rakennusten materiaalivalinnat
• Liikenne, autoilun vähentäminen, vähäpäästöiset kulkuneuvot
• Ravinto, lihan syömisen vähentäminen, satokauden mukaisten kasvisten syöminen

Suomen virallisena tavoitteena on vielä maksimissaan kahden asteen lämpeneminen, mutta raportin julkaisun jälkeen hallitus on päättänyt mm. kivihiilikiellosta. IPCC:n raportti on myös herättänyt paljon kritiikkiä ja ilmastonmuutoksen on sanottu johtuvan ilmaston normaalista muutoksesta.

Vuoden 2018 lopussa ja 2019 alussa ovat energiakeskustelut Suomessa lisääntyneet huomattavasti, mm. tämän IPCC:n raportin ja lähestyvien eduskuntavaalien takia. Kirjoittelen julkaisuja ajankohtaisista ja itseäni kiinnostavista aiheista, mutta yritän pitää politiikan vähäisenä. Tästä julkaisusta tuli ehkä poikkeuksellisen tylsä ja tieteellinen, mutta tarkoituksena oli avata hiukan taustoja keskustelujen taustalla.

Blogi avattu

Hei ja tervetuloa lukemaan blogiani!


Luettuani energia-alaan liittyviä uutisia, niiden kommentteja sekä muita energiaan liittyviä keskusteluja, mm. Facebookin Uusi energiapolitikka-ryhmässä, totesin olevan tarvetta asiapitoisille jutuille energiasta ja tekniikasta.


Tarkoituksenani on kirjoittaa juttuja Energiasta sekä tekniikasta. Sähköstä, lämmöstä, jäähdytyksestä, automaatiosta, liikenteestä. Insinöörin koulutus ja työkokemus antavat aiheita jutuilleni, mutta myös uuden opiskelu ja erilaiset testit pääsevät mahdollisesti osaksi blogiani.


Otan mielelläni vastaan vinkkejä ja aiheita julkaisuihini osoitteeseen energiajatekniikka@gmail.com