Ilmanvaihdon suunnittelulle uudet perusteet

 

Ilmanvaihdon tarpeellisuutta on perusteltu pääosin terveydellisillä syillä, mutta onko tähän todelle olemassa luotettavia perusteita, joita voidaan käyttää ilmanvaihdon mitoitukseen. Hyvä yhteenveto ilmanvaihdon kriteerien kehittymisestä oli 2020 lokakuussa Göran Stålbomin ruotsalaisen sisäilmajärjestön Swesiaq:in uutislehdessä. Lopputulema oli, että tieteellisiä, kritiikkiä kestäviä, ilmanvaihdon mitoitusperusteita ei ole. Mitoituskäytäntö on perustunut paljolti kokemusperäiseen tietoon, jolloin ilmanvaihdon onnistuminen riippuu suunnittelijan kokemuksesta.

Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa ehkä eniten käytetty mitoitusmenetelmä perustuu ilmavaihdon tarpeen kahteen komponenttiin: ihmisperäisten epäpuhtauslähteiden ja rakennusmateriaaliperäisten epäpuhtauksien poistamiseen ilmasta. Eniten käytetyt standardit lienevät EN 16798-1 ja ASHRAE 62, molemmissa ilmanvaihdon ohjearvo määritetään em. kahden komponentin summana. Kriteerinä on lähinnä ilman aistittu laatu ja haju, sekä ilman laatuun tilastollisesti tyytymättömin/tyytyväisten prosentuaalinen osuus. Tämä alun perin tanskalaisen prof. Fangerin kehittämä periaate, rakennusmateriaalien vaikutuksen mukaan ottaminen ilmanvaihdon mitoitusperusteisiin ja ilman laatuun, on saanut paljon hyvää aikaan: rakennusmateriaalien emissiot ovat pienentyneet ja ilmanvaihtolaitteet ovat puhdistuneet. Aika on kuitenkin ajanut tämän mitoitusperusteen ohi.

Pohjoismaissa em. standardeja ei kuitenkaan koskaan otettu käyttöön, osittain niiden maksullisuuden vuoksi. Ilmanvaihdon vähimmäisarvojen asettelu viranomasipohjalta on 6-7 L/s, hlö. Suuremmallekin ilmanvaihdolle 6-10 L/s, hlö ilmanvaihdolle löytyy perusteita, ilmanvaihdon vaikutusten meta-analyysien perusteella (esim. EU:n HealthVent-projekti). Sisäilmasto-ohjeissa (esim. Sisäilmastoluokitus) ilmanvaihdon suositusarvot ovat yleensä suuremmat. Yleisesti 10 L/s, hlö on kansainvälisesti pidetty hyvänä ilmanvaihtona.

Pandemian aikana, jälleen kerran, on noussut esille kysymys: onko ilmanvaihtomme riittävästi terveyttä edistävää ja tauteja torjuvaa. Nyt tiedetään, että ilmavälitteinen Covid-19 tartunta on yhä todennäköisemmin ilman kautta välittyvää, yhä enemmän nyt, kun koronaviruksen uusien muunnosten tartuttavuus on noussut. Tämä iImassa kulkeutuvien taudinaiheuttajien leviäminen on ollut aikaisemmin tiedossa jo monen muun taudin kohdalla (esim. influenssa, tuhkarokko ja tuberkuloosi).

Koronaviruksen aiheuttamien tartuntojen torjuntaan on esitetty laajalti ilmanvaihdon lisäämistä olemassa olevissa rakennuksissa. Virusta kantavien hiukkasten pitoisuus pienenee likimäärin kääntäen verrannollisena ilmanvaihtuvuuteen, mutta ei tee ilmaa täysin virusvapaaksi. Ilmanvaihdon lisäämisellä on muutekin rajansa, sekä vanhoissa että uusissa rakennuksissa. Vanhat rakennukset käyttävät olemassa olevia laitteita, joiden kapasiteetti on rajallinen. Uusissa rakennuksissa ilmanvaihdon lisäämistä rajoittavat investoinnit ja energiankäyttö. Taudinaiheuttajien torjuntaan tarvitaan siis muita ratkaisuja.

Hengitysilman puhtauteen liittyvässä ajattelussa ollaan huomattavasti jäljessä esim. käyttöveden puhtauteen liittyvää ajattelua. Vesihuolto- ja jätevesijärjestelmät kehittyivät nopeasti sen jälkeen, kun Englannissa jäljitettiin koleran syyksi jäteveden sekoittuminen kaivoista otettuun juomaveteen. Jätevedet erotettiin tarkasti talousvedestä ja käyttövedelle kehittyi nopeasti terveys ja hygieniakriteeri. Olisiko tässä oppimista myös ilmavaihtotekniikassa. Analogisesti vesijärjestelmien kanssa, käytetty hengitysilman sekoittuminen hengitysilmaan pitäisi estää ja hengitykseen tuoda puhdasta, virusvapaata ilmaa. Tämän tavoitteen toteutumiseen tarvitaan uudenlaista ajattelua ilmanvaihdon tehokkuuden, paikallistetun ilmanvaihdon ja ilman laadun seurannan osalta.

Paikallistettua/henkilökohtaisen sisäilmaston hallintaa on kehitetty jo pitkään erityisesti toimistoympäristöön, mutta pääosin työn tuottavuuden ja viihtyvyyden kannalta. Toimistoympäristöstä tekniikka ei ole levinnyt laajempaan käyttöön. Sairaalaympäristössä paikallistettu ilmanvaihtotekniikka on tuttua erityisesti leikkaussalien ja muiden toimenpidehuoneiden osalta. On kuitenkin pitkä matka siihen, että hengitysilman puhtaus toteutuisi laajalti muissa rakennuksissa ja käyttötilanteissa.

Ilmanvaihdonhan pitäisi olla säädetty tilan käyttäjien terveyden kannalta optimaalisesti. Ilmanvaihtoa pitäisi tehostaa silloin, kun virusten pitoisuus ilmassa kasvaa. Kohtalaisen hyvä indikaattori tartuntariskin kasvuun on ilman CO2-pitoisuus. Tiedetään varsin luotettavasti, että taudin kantaja levittää enemmän viruspartikkeleita hengitysvoimakkuuden kasvaessa, samalla kasvaa myös CO2 -tuotto. CO2 -pitoisuus indikoi uloshengityksen mukana ilmaan siirtyneitä hiukkasia, erityisesti fyysisen aktiivisuuden kasvaessa, mutta ei ota huomioon äänen käyttöä. Virustuottohan voi nousta satakertaiseksi äänen käytön voimistumisen mukana. Tartuntatautien leviämisen ja ilmanvaihdon tarpeen kannalta on merkitystä sillä, ovatko ihmiset paikoillaan vai liikkuvat, puhuvatko he äänekkäästi tai ovat hiljaa paikoillaan, kuten esim. elokuvateatterissa.

Jos CO2-pitoisuutta käytetään ilmanvaihdon ohjaukseen, niin tilan ominaisuudet on otettava nykyistä paremmin huomioon (pitoisuuden vaihtelun ja mittauksen viive, mittauspaikka jne.). On myös huomattava, että viruspartikkelit voidaan myös poistaa ilmasta suodattamalla, jolloin CO2-pitoisuus ei muutu, vaikka viruspitoisuus laskee.

Taudinaiheuttajien pitoisuuteen ja leviämiseen perustuva ilmanvaihto johtaa hyvin erilaisiin ilmanvaihdon mitoitusarvoihin, kuin nykyiset suositukset. Ulos- ja sisäänhengityksen tihentyminen kasvattaa altistusta ja edellyttää samalla ilmanvaihdon tehostamista. Hengityksen tihentyminen vaikuttaa siis, sekä virusten tuottoon että altistukseen. Altistuksen torjunnassa iImanvaihdon suuruuden lisäämistä tehokkaampaa on uloshengitysilman poistaminen tilasta mahdollisimman tehokkaasti, ennen kuin se leviää huoneilmaan muiden hengitettäväksi.

On siis aika siirtyä ilmanvaihdon suunnittelussa, aistittuun ilman laatuun perustuvasta mitoituksesta terveysperusteiseen ilmanvaihdon suunnitteluun. Käytetty ilma on poistettava tehokkaasti sisältä ja hengitettäväksi tuotava puhdasta, taudinaiheuttajista vapaata, ilmaa. Ilmaa on vaihdettava ja ilmanjakoa ohjattava nykyistä enemmän ihmisten, ei itse huonetilan mukaan. Erityisenä ongelmana näyttää olevan, etteivät suunnittelussa hyvältä näyttävät ratkaisut toimi käytännössä.

 

Teksti: Olli Seppänen

Blogi on julkaistu alun perin täällä.

Lue lisää

Katso kaikki