Kulttuurihistoriallisesti arvokkaan asuinkerrostalon peruskorjaus – ratkaisumalleja ilmanvaihdon parantamiseen

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2014-09-22
Department
Major/Subject
Rakennetekniikka
Mcode
R3001
Degree programme
Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
108+30
Series
Abstract
Työn tavoitteena on löytää ratkaisuja painovoimaisen ilmanvaihdon parantamiseen tutkimuskohteessa. Työssä syvennytään painovoimaisen ilmanvaihdon toimintaan asuinkerrostalojen osalta. Ilmanvaihdon toimiessa pääasiassa tuulen ja lämpötilaerojen synnyttämien paine-erojen avulla on etenkin Suomen olosuhteissa oleellista tarkastella sekä talvi- että kesäkauden toimintaa. Tutkimuskohteen yksityiskohtaiseen tarkasteluun ja korjauksen ratkaisuvaihtoehtojen löytämiseen käytettiin hyväksi simulointeja, joissa huomioitiin tuuli- ja lämpöolosuhteet sekä rakennus kokonaisuutena. Simuloinnit suoritettiin IDA ICE –ohjelmistolla mallintaen tutkimuskohteen rakennuksen yksi porraskäytävä huoneistoineen. Ohjelmiston osoitettiin soveltuvan painovoimaisen ilmanvaihdon mallintamiseen Suomen olosuhteissa. Vertailuun luotiin kolme ratkaisumallia, joissa suurimmat erot koskivat rakennuksen vaipan tiiveyttä ja raitisilmaventtiilien sijoittelua ulkoseinissä. Tutkimus antoi tietoa muun muassa rakennuksen vaipan tiiveyden merkityksestä ilmanvaihdon toimintaan, sekä tietoa ilmavirtojen liikkeistä eri sääolosuhteissa. Tulosten pohjalta rakennettiin mittareita kuvaamaan eri ratkaisujen hyvyyttä ilmanvaihdon ja hyvän sisäilman kannalta. Kvantitatiivisten tulosten luotettavuutta pyrittiin varmistamaan tekemällä vertailua aikaisempiin tutkimuksiin samasta aihealueesta ja mallitestauksilla. Kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen tutkimusote antoivat hyvän kokonaiskuvan ongelmista niin tutkimuskohteessa kuin yleisemmälläkin tasolla. Uutta tietoa saatiin etenkin rakennuksen painesuhteista: vuotoilmavirrat vaikuttavat painesuhteisiin ulkoseinässä lieventäen tuulen vaikutusta raitisilmavirtoihin samalla tasaten toimintaa poistoilmavirroissa. Huomattiin myös, että korvausreitit yhdessä tiiviimmän vaipan kanssa pienentävät ulko-oven tiiveyden merkitystä huoneiston ilmanvaihtoon, samalla todistettiin yleinen käsitys, että tiivistämällä vaipparakennetta heikennetään painovoimaisen ilmanvaihdon oikeanlaista toimintaa kääntäen esimerkiksi entistä herkemmin poistohormin ilmavirtauksen huoneistoon päin. Työssä osoitettiin myös, ettei pelkän sisäilman CO2-pitoisuuksien mittaaminen riitä, kun halutaan saavuttaa hyvä ilmanvaihto niin rakennuksen energiatehokkuuden kuin ihmisen hyvinvoinnin kannalta.

The purpose of this master’s thesis is to find ways to improve natural ventilation in the research subject. This study focuses on natural ventilation in old multi-storey buildings. When ventilation is driven by pressure differences caused by wind and temperature differences, it is important to pay attention to its behaviour during both winter and summer season in Finland. Simulations were used to examine the research subject in detail and to find alternative solutions for renovation. Wind and temperature differences and the building on the whole were taken into account. Simulations were made with IDA ICE –software: one staircase including its apartments was modeled. The software proved to be suitable for modeling natural ventilation in Finland’s climate. In the quantitative part of the study, indicators were made to describe the effects of different solutions to ventilation and indoor air. Three alternative solution models were made that differ the most in the compactness of the external parts and the disposition of air inlet valves in the building. This research study produced information about the significance of compactness on the functionality of ventilation as well as about air flows in different weather conditions. On the basis of the results found in this study, indicators were developed to describe the suitability of the solutions for good air ventilation in indoor air. The reliability of quantitative results was ensured by comparing them to the results received from previous studies and also with model testing. Both qualitative and quantitative research gave a good overall picture of problems in the research subject but also on a general level. New information was received on the pressure differences of the building: the leaks in the external envelope of the bulding have an influence on wind driven pressure differences on external walls ¬– larger leaks even out airflow through air inlet valves. Also, more compact building together with fresh air valves lowers the effect of apartment’s outdoor leaks to its ventilation. It is a common impression that compacting external walls weakens the proper functioning of natural ventilation, for example, by turning the air flow from ventilation chimney towards the apartment, and the findings of this study corroborate this common impression. This study indicates that it is not enough to measure CO2-levels in indoor air alone when the goal is to obtain good ventilation for the benefit of both energy efficiency of the building and human wellbeing.
Description
Supervisor
Pakanen, Jouko
Thesis advisor
Sistonen, Esko
Salastie, Riitta
Keywords
korjausrakentaminen, asuinkerrostalo, painovoimainen ilmanvaihto, hybridi-ilmanvaihto, tiiveys, huoneiston ilmavirtaukset, rakennusfysiikka, renovation, multi-storey building, natural ventilation, hybrid-ventilation, compactness, air flows in apartment, building physics
Other note
Citation