Passive ventilation in school building

Abstract

Tutkimuksessa kehitettiin uuden tyyppinen passiivinen ilmanvaihtojärjestelmä Espooseen rakennettavaan Ruusutorpan kouluun. Ilmanvaihtojärjestelmän toimintaa analysoitiin ympärivuotisella tietokone-simulaatiolla paikkakunnan referenssivuoden säätietoja ja tuulitunnelikokeilla mitattuja painekertoimia reunaehtoina käyttäen. Työssä kehitettiin lisäksi passiivisen ilmanvaihtojärjestelmän yleinen konsepti ja esitettiin lyhyt katsaus toteutetuista passiivisista ilmanvaihtojärjestelmistä.

Tutkimuksessa tehtiin esiselvitykset kahden vaihtoehdon - hajautetun (raitisilmaradiaattori) ja keskitetyn järjestelmän toteutuskelpoisuudesta. Esiselvityksen pohjalta valittiin jatkotutkimukseen keskitetty järjestelmä. Hajautettu järjestelmä ei ollut toteutuskelpoinen lähinnä tarkoitukseen soveltuvien tuotteiden puuttumisen takia. Epävarmuutta lisäsivät myös tuloilman suodatukseen liittyvä suuri huoltotarve sekä järjestelmän huono tuulistabiilisuus.

Kehitetyssä ilmanvaihtojärjestelmässä on keskitetty ulkoilman sisäänotto varusteltuna ionisoivalla suodatuksella, esilämmityksellä ja apupuhaltimella sekä luokkakohtaiset poistohormit. Apupuhallin käynnistyy, kun yhdenkin luokan hiilidioksidipitoisuus ylittää raja-arvon (1000 ppm). Apupuhallin on sijoitettu tulopuolelle, koska tutkimustulosten mukaan takaisinvirtausta poistohormeissa ei esiinny ja järjestelmä on näin mahdollisimman yksinkertainen ja helposti ohjattavissa. Koska apupuhallinta tarvitaan vain lämpimänä vuodenaikana, sen aiheuttamasta muutaman pascalin paineenkorotuksesta sisätiloissa ei ole haittaa.

Kehitetty järjestelmä on tutkimuksen mukaan toteutuskelpoinen, ja sen toimivuus on osoitettu vuositason laskennalla. Onnistuneen ulkoilman keskitetyn sisäänoton ja poistojen sijoituksien ansiosta järjestelmä käyttää tuulitunnelimittausten mukaan tehokkaasti tuulivoimaa. Kuitenkin alhaisesta paikkakunnan tuulen nopeudesta ja suojaisesta rakennuspaikasta johtuen ilmanvaihtojärjestelmän käyttövoimasta 75 % tulee savupiippuvaikutuksesta ja 25 % tuulivoimasta. Apupuhallinta tarvitaan pääasiassa lämpimän ja tuulettoman sään tapauksessa, yhteensä alle 40 % lukuvuodesta.