Energiatehokkuus
Ilmanvaihto

Laadukas sisäilmasto on terveellinen ja turvallinen

Kuva: Pixabay

Ilmanvaihto on tärkeä tekijä hyvän sisäilmaston kannalta. Samalla oikeanlainen ilmanvaihto auttaa rakennevaurioiden ehkäisyssä ja pitää yllä kiinteistön arvoa. Tekniikan kehittyessä voidaan ennen pitkää saada aikaan sellaisia älykkäitä rakennuksia ja järjestelmiä, jotka osaavat havaita sisäilmassa olevia riskejä ja reagoida niihin. Myös tuloilman suodattimien ja ilmanpuhdistimien ominaisuudet sekä hyödyntämismahdollisuudet kehittyvät.

Nykyisin hengitysilmassa esiintyvät epäpuhtaudet ja taudinaiheuttajat aiheuttavat pahimmillaan hengenvaarallisia terveysriskejä, kuten esimerkiksi koronapandemia osoitti. Sisäilman riskitekijöihin olisi jatkossa varauduttava entistä paremmin ja niitä olisi torjuttava tehokkaammin. Suomessa tällaisia ongelmia ja niiden ratkaisumahdollisuuksia on pohdittu muun muassa VTT:ssä. ”Sisäympäristön hallintaan ja laatuun liittyy monia osa-alueita, kuten terveellisyys ja turvallisuus, tuottavuus sekä viihtyvyys. Hyvän sisäilmaston aikaansaamiseen vaikuttavat toki muutkin seikat. Suunnittelussa tarvitaan ennakointia ja kokonaisvaltaista arviointia”, muistuttaa VTT:n tutkimustiimin päällikkö Hannu Salmela.

”Jos sisäilmaan päätyy epäpuhtauksia esimerkiksi rakennusmateriaaleista tai kosteusvaurioista, olisi ensisijaisesti puututtava ongelman syihin. Ilmanvaihdon ja ilmapuhdistuksen avulla asioihin voidaan kuitenkin tilapäisesti saada parannusta näissäkin tilanteissa.”

Personoitua ilmanvaihtoa peliin

Salmelan mukaan turvallisen sisäympäristön ylläpito esimerkiksi kulkutautiepidemian aikana edellyttäisi uudentyyppisten ilmanvaihtoratkaisujen ottamista laajemmin käyttöön. ”Vaikka Suomi on ilmavaihdon osalta kehittyneimpiä maita, tehtävää on vielä paljon.”

”Tämänhetkiset rakennusten ilmanvaihtoa koskevat säädökset eivät ohjaa parhaalla mahdollisella tavalla hyödyntämään sellaisia teknisiä ratkaisuja, jotka on tarkoitettu uusien ilmavälitteisten tautien torjuntaan. Esimerkiksi teollisuuden kohdeilmanvaihtoratkaisujen hyödyntämisessä on paljon potentiaalia, jos halutaan parantaa ilmanvaihtoa tartuntatautien leviämisen kannalta kriittisimmissä kohteissa – kuten sisätiloissa, joissa on koolla paljon ihmisiä pitkän aikaa”, arvioi Salmela.

VTT:ssä on tutkittu esimerkiksi niin sanottua personoitua ilmanvaihtoa, jonka avulla voitaisiin samanaikaisesti optimoida sekä ilmanvaihdon energiatehokkuutta että kohdennusta. ”Siinä on lupaavia mahdollisuuksia. Kaikki ratkaisut eivät kuitenkaan välttämättä toimi hyvin muuntojoustaviksi suunnitelluissa tiloissa kuten monitilatoimistoissa”, Salmela pohtii.

”Toisaalta muuntojoustavuus ei aina ole kaikissa tiloissa tarkoituksenmukaista. Esimerkiksi terveydenhuollon vastaanottohuoneissa tai leikkaussaleissa ilmanvaihtoa voidaan helpommin kohdistaa niihin paikkoihin, joissa sitä erityisesti tarvitaan.”

”Sisäympäristön hallintaan ja laatuun liittyy monia osa-alueita.

Oikeaa mitoitusta uudella tekniikalla

Ilmanvaihtoa suunniteltaessa on muistettava, että puhdas sisäilma on yksi rakennuksen tärkeimmistä ominaisuuksista.

”Lopputuloksena haluttaisiin aina mahdollisimman hyvää sisäilmaa. Usein toteutuksessa on kuitenkin otettava huomioon taloudellisia sekä energiankulutukseen ja kestävään kehitykseen liittyviä reunaehtoja, joten suunniteltavan ilmanvaihtojärjestelmän mitoitus on tehtävä oikein”, Salmela tähdentää.

VTT:n tutkimustiimin päällikkö Hannu Salmela sanoo, että pienhiukkaset ovat merkittävä ilmanlaadun haittatekijä, yleisellä tasolla jopa haitallisempi kuin radon tai kosteusvaurioista leviävät homeitiöt.
KUVA: HANNU SALMELA

Uudet teknologiat saattavat auttaa mitoitustyössä. Nykytekniikalla esimerkiksi saadaan eri puolille rakennusta suuri määrä mittausantureita, joten sisäympäristön tilasta pystytään keräämään paljon dataa kaikkina vuorokaudenaikoina. Sitten dataa voidaan vaikkapa tekoälyn avulla analysoida ja hyödyntää järjestelmien ohjaamisessa.

”Silloin ilmanvaihtoa pystyttäisiin käyttämään nykyistä tarpeenmukaisemmin. Toki ilmanvaihtojärjestelmän automaattisessa säätämisessä on omat haasteensa pitkäaikaiskäytössä. Datan laatu on oleellinen kysymys”, toteaa Salmela.

Ilmanpuhdistimet osaksi kokonaisuutta

Myös nykyaikaisilla ilmanpuhdistimilla on mahdollista vaikuttaa sisäympäristön laatuun. Puhdistimet keräävät huonetilan ilmasta epäpuhtauksia, muun muassa pienhiukkasia ja viruksia.

”Monesti sellainen ratkaisu, jossa ilmanvaihtojärjestelmä ja ilmapuhdistimet parantavat yhdessä sisäilman laatua, voisi olla hyvä ja toimiva”, Salmela sanoo.

Lainsäädäntöön on joissakin maissa kirjattu vähimmäisvaatimuksia tilojen perusilmanvaihdolle, mutta vielä paremmalle tasolle on mahdollista päästä lisäämällä ilmanvaihtoa tai ilmanpuhdistimia. ”Jos otetaan huomioon energiatehokkuus ja tilojen muuntojoustavuus, paremman tason tavoittelussa ilmanpuhdistimet saattavat olla jopa parempi vaihtoehto kuin ilmanvaihdon tehostaminen.”

Kuva: Shutterstock

VTT:kin on mukana ’E3 Pandemic Response’ -tutkimushankkeessa, jossa selvitetään muun muassa ilmanpuhdistuksen mahdollisuuksia päiväkodeissa ja muissa tiloissa. Alustavien tulosten perusteella sairastuvuus päiväkodeissa väheni peräti 30 prosenttia, kun tehokkaita ilmanpuhdistimia otettiin käyttöön. E3-hanke on monialainen yhteisprojekti, jossa on insinöörien lisäksi mukana terveydenhuollon asiantuntijoita, luonnontieteilijöitä sekä sosiaalitieteilijöitä.

”Markkinoilla on toki erilaisia ilmanpuhdistimia. Keskeisin ominaisuus on puhtaan ilman tuotto, joka muodostuu laitteen ilmavirrasta ja suodatustehokkuudesta”, Salmela painottaa.

”Vaikka Suomi on ilmavaihdon osalta kehittyneimpiä maita, tehtävää on vielä paljon.

Pienhiukkaset pilaavat ilmaa

Maailman terveysjärjestö WHO on viime aikoina kiristänyt ulkoilman epäpuhtauksien ohjearvojaan ja ulottanut ne ensimmäistä kertaa myös sisäilmaan. Suomessa sisäilman laadun ohjearvoja on päivitetty jo vuosia, mutta viimeisimpiä kiristyksiä ei ole vielä otettu niissä huomioon.

”Pienhiukkaset ovat merkittävä ilmanlaadun haittatekijä, yleisellä tasolla jopa haitallisempi kuin radon tai kosteusvaurioista leviävät homeitiöt”, linjaa Salmela.

Erityisesti todella pienikokoiset hiukkaset ovat huomattava terveysriski, koska ne päätyvät syvälle ihmisten keuhkorakkuloihin ja sieltä edelleen verenkiertoon. Hiukkaset saattavat aiheuttaa vakavia keuhko-, sydän- ja verisuonisairauksia sekä syöpää.

Tyypillisesti pienhiukkasia pääsee sisäilmaan ulkotiloista, joko teollisuuspäästöjen tai metsäpalojen kaukokulkeutumina tai sitten liikenteen päästöistä. Muun muassa autojen renkaista, jarruista sekä katujen päällysteistä irtoaa pienikokoisia nanopartikkeleita, jotka voivat päästä tuloilmansuodattimien läpi sisäilmaan.

”Tuloilman suodatus ja sen taso ovat oleellisia kysymyksiä. Huoneilman pienhiukkasia voidaan poistaa tehokkaasti myös ilmanpuhdistimilla.”

”Näistä asioista tarvittaisiin lisää käytännön ohjeistusta – esimerkiksi miten rakennusten suorituskykyindikaattoreissa ja luokitusjärjestelmissä otetaan muuttunut tilanne huomioon”, Salmela suosittaa.

VTT:n tutkimustiimillä onkin sisäilman laadun ohjearvoihin ja sen vaikutuksiin liittyviä hankevalmisteluja juuri nyt työn alla. Myös ilmanvaihdon säätö ja rakenteelliset tekijät, kuten rakennusten ilmavuodot, osaltaan vaikuttavat pienhiukkasten kulkeutumiseen ja sisäympäristön laatuun.

”Pienhiukkaset ovat merkittävä ilmanlaadun haittatekijä.

Tekoälyä tiukkoihin tilanteisiin

Samaten VTT:ssä on selvitelty, millä tavoin esimerkiksi pandemiatilanteissa voitaisiin joustavasti suojata rakennusten käyttäjiä sisäilmassa leviäviltä terveysriskeiltä. Rakennusten olisi oltava kestäviä ja ympäristöystävällisiä, mutta myös terveysturvallisia.

”Tulevaisuuden pandemioihin varautuminen ja ilmateitse leviävien hengitystieinfektioiden riskin merkittävä vähentäminen edellyttävät ajattelutavan muutosta rakennusten ilmanvaihdon perusteissa. On kysyttävä, miten pysyviä rakennuksen olosuhteet ovat ja miten niitä voisi muuttaa turvallisuuden parantamiseksi”, esittää Salmela.

Kuva: VTT

”Nykyisin jo käytössä olevien tekniikoiden – kuten ilmamäärien kasvattamisen, tarpeenmukaisen ilmavaihdon hyödyntämisen ja ilmanjaon kehittämisen – mahdollisuudet voivat osoittautua rajalliseksi. Turvallisten sisätilojen luominen myös pandemian tai mahdollisen muun turvallisuusuhan aikana edellyttää uudentyyppisten ilmanvaihtoratkaisujen laajaa käyttöönottoa.”

Tehokkaita ilmanvaihtoratkaisuja eri tilanteisiin on jo saatavilla. Myös EU:n tutkimushankkeissa on pohdittu, kuinka rakennus voisi turvata käyttäjiä vaikkapa ulkoilmaan levinneeltä radioaktiiviselta hiukkaspäästöltä tai metsäpaloista kulkeutuvilta pienhiukkasilta.

”Esimerkiksi tekoälyn avulla voitaisiin laatia ennusteita tällaisiin tilanteisiin. Ilmanvaihto voisi kytkeytyä pois päältä tai kierrätykselle niinä aikoina, jolloin ulkoilman hiukkaspitoisuudet ovat korkeimmillaan. Tällaisten asioiden toteuttamista talotekniikan ohjauksen avulla olisi selviteltävä”, Salmela suosittelee.

”Sopivia säätöalgoritmeja tarvittaisiin myös puuttumaan siihen, kuinka paljon ilmanvaihtoon voidaan ottaa mukaan kiertoilmaa esimerkiksi kaupunkiliikenteen tai rakennuksen käytön ruuhka-aikoina. Tällaisia ongelmia tulee vastaan monissa suurkaupungeissa.”

Teksti: Ari Mononen

Julkaistu: 02/2024