Kaksi kanavistoa, kaksi ilmanvaihtostrategiaa – Uusi tutkimus ajoittaisesta ilmanvaihdosta

Korkea kosteus ilmanvaihtokanavan sisällä voi lisätä mikrobikasvustoriskiä. Aiemman hypoteesin mukaan kasvun riskiä lisäisi myös ilmanvaihdon sulkeminen yöksi. Tutkimusta ei kuitenkaan hypoteesin tueksi löytynyt, joten Ilia Kravchenko, Pertti Pasanen, Sami Lestinen, Simo Kilpeläinen ja Risto Kosonen päättivät Aalto-yliopistossa tehdä sellaisen. Tutkimuksen pohjalta syntyi Risk of Microbial Growth in Ventilation Ductwork Located in the Humid and Cold Conditions -tutkimusraportti kosteissa ja kylmissä olosuhteissa sijaitsevien ilmanvaihtokanavien mikrobikasvustoriskistä.

– Aihe alkoi kiinnostaa. Mitä siinä tapahtuu, pystymmekö tutkimaan sitä, mittaamaan ja osoittamaan. Pasasen Pertti teki jo aikoinaan vastaavanlaisen kenttämittauksen, joka oli tälle tutkimukselle tietynlaisena esikuvana. Mutta se ei ollut niin hyvin kontrolloitu kuin meidän laboratoriomittauksemme, Kosonen sanoo. 

Tutkimus käsitti kaksi erilaista tyypillistä yöilmanvaihtostrategiaa.

Kosonen viittaa Pertti Pasasen, Anna-Liisa Pasasen ja Matti Jantusen vuonna 1993 julkaistuun tutkimusraporttiin Water condensation promotes fungal growth in ventilation ducts. Pasasen, Pasasen ja Jantusen tutkimus käsitteli kenttätutkimuksena Penicillium verrucosum -sienen itämisaikaa ja itiöitä pölyisellä galvanoidulla teräslevyllä huoneenlämmössä eri kosteusolosuhteissa. Tutkimusraportissa todetaan, että ilmakanaviin tiivistynyt vesi voi edistää sienikasvustoa. 

Kaksi rinnakkaista kanavistoa

Aalto-yliopistossa LVI-tekniikan tutkimusryhmä tutki ilmanvaihtokanavien seinille sijoitettujen bakteeripesäkkeiden ja sienten käyttäytymistä kylmissä ja kosteissa kasvuolosuhteissa. Julkisten rakennusten ilmanvaihtojärjestelmiä simuloimaan rakennettiin laboratoriolaitteisto, kaksi rinnakkaista kanavistoa. Tutkimus toteutettiin kokonaan laboratoriossa hallittujen olosuhteiden saavuttamiseksi.

Tutkimus käsitti kaksi erilaista tyypillistä yöilmanvaihtostrategiaa: ilmanvaihto oli joko jatkuvasti sama minimi ilmavirta 0,15 l/s, m2, tai ilmanvaihto oli jaksottainen eli suljettiin yöksi. 

Aluksi kanavistoon päästettiin mikrobeja, joita ulkoilmassa tyypillisesti Suomessa esiintyy. Yleisiä sieniä edustamaan valittiin P. brevicompactum, joka voi valituissa olosuhteissa kasvaa, jos kosteutta on saatavilla. Kyseistä sientä esiintyy yleisesti ilmanvaihtojärjestelmissä. 

Kilpeläinen korostaa, että tutkimuksen mittauskohteet olivat niin sanottuja terveitä kohteita.

Testijakson aikana ilman lämpötilaa ja suhteellista kosteutta säädeltiin kanaviston sisällä 11–14 asteen sekä 70–90 prosentin välillä. Pyyhkäisynäytteet otettiin testijakson alussa, kuukausittain ja lopussa. Ilmanäytteet otettiin tutkimusjakson alussa ja lopussa tulo- ja poistoilman mikrobipitoisuuksien kontrolloimiseksi. 

Käytettyjä kanavia ei erityisesti puhdistettu ennen käyttöä. Ne olivat näkyvästi pölyisiä. Pöly tarjoaa sienten kasvulle ravinteita, jos kosteutta on saatavilla. Laboratorioon rakennettuihin kanaviin pyrittiin saamaan kasvustolle mahdollisimman otolliset olosuhteet. Niin otolliset, että rakennukseen asennettuna kyseisenlainen kanava olisi Kilpeläisen mukaan asennusvirhe. 

– Missään kanavassa ei pitäisi olla tuollaisia olosuhteita, hän sanoo. 

Pesäkkeet katosivat

Tutkimuksen loppuun mennessä pesäkkeet olivat kadonneet molemmista kanavista, joissa käytettiin erilaista ilmanvaihdon käyttötapaa. Tutkimuksen mukaan pitkäaikainen kasvu ilmanvaihtokanavien seinämillä on siis epätodennäköistä. Myös riski mikrobien siirtymisestä huonetilaan on pieni. 

Kasvusto katosi valitusta ilmanvaihtostrategiasta riippumatta. Pesäkkeiden määrä pysyi myös ilmassa alhaisena koko tutkimusjakson ajan, kun näytteitä otettiin sekä ilmanäytteinä että kanavan pinnasta pyyhkäisynäytteenä.

Ainakaan mikrobikasvuston kannalta julkisissa rakennuksissa ei Kososen mukaan siis kannata pitää päällä jatkuvaa ilmanvaihtoa. 

– Se ei sitä vaadi. Ja on tietysti lohduttava tieto, että vaikka meillä on viileät ja kosteahkot olosuhteet, kanavassa ei kovin helposti ala kasvaa mitään.

Tutkimus kesti talviaikaan neljä kuukautta. Mittausjakso osoittautui riittävän pitkäksi, eikä pidempi jakso olisi muuttanut lopputulosta, koska kummallakaan kanavistolla ei esiintynyt mikrobikasvustoa. Jatkuvalla ilmanvaihdolla tutkimuksessa saatiin hieman parempaa suorituskykyä, mutta lopputuloksen kannalta sillä ei ollut merkitystä. Käytännössä mittausjärjestelyä raamitti myös kylmän sääjakson riittävyys. Tutkimus hyödynsi kylmää ulkoilmaa.

– Kasvustot pysyivät alkuun jonkun aikaa molemmissa kanavissa, ja jatkuvalla ilmanvaihdolla ne hävisivät vähän nopeammin. Neljän kuukauden jälkeen kummassakaan kanavassa ei ollut enää mitään. Tiesimme kuitenkin, että pitää tehdä suhteellisen pitkä mittaus, Kilpeläinen sanoo.

Tutkimuksen loppuun mennessä pesäkkeet olivat kadonneet molemmista kanavista.

Kosonen muistuttaa, että ilmanvaihto on iso osuus kokonaiskulutuksesta. Päiväkodeissa ja kouluissa ilmamäärät ovat lattianeliötä kohti melko suuria ja joissain päiväkodeissa ilmanvaihto voi olla suurin kulutuskohde. Energiankulutusta on tärkeää miettiä myös ympäristötavoitteiden ja hiilidioksidipäästöjen näkökulmasta.

– Terveydestä ei voi tinkiä ja tarvitaan hyvät sisäolosuhteet. Mutta energiaa pitää käyttää järkevästi.

Riittävä huuhtelu riittää

Aiemmin Aalto-yliopistossa tehtiin kenttätutkimus, jossa tutkittiin useissa rakennuksissa ilmanvaihdon käyttötavan vaikutusta huoneilman laatuun. 

– Kenttätutkimuksessa mittasimme VOC-arvoja, hiukkaisia, pölynäytteitä ja epäorgaanisia kaasuja. Melkein kaikkea, mitä keksimme. Yöaikana pitoisuudet luonnollisesti nousivat, jos ilmanvaihto oli pois. Mutta kun ilmanvaihto käynnistettiin tuntia–paria ennen tilojen käytön alkamista, pitoisuudet olivat samat kuin jos ilmanvaihto olisi ollut koko yön päällä, Kilpeläinen sanoo. 

– Tutkimme myös, tuleeko hiukkasista käynnistyksen aikana pölläytys. Yksi hypoteesi oli se, että sillä olisi vaikutusta sisäisiin epäpuhtauslähteisiin. Se mitattiin koekohteissa, eikä sitäkään havaittu, Kosonen sanoo. 

Kilpeläinen korostaa, että tutkimuksen mittauskohteet olivat niin sanottuja terveitä kohteita. Ongelmakohteet on mietittävä tapauskohtaisesti. 

– Jos on vaikka kosteusongelmia, voi olla, että ilmanvaihtoa tarvitseekin pitää yön ajan. Kaikkeen tätä ei voi yleistää. Mutta jos kohteessa ei ole havaittuja ongelmia, tutkimuksemme perusteella jatkuvaa ilmanvaihtoa ei tarvita, hän sanoo.

– Eli kun aamulla taataan riittävä huuhtelu, pitoisuudet laskevat samalle tasolle, Kosonen jatkaa.