Painovoimaisen ilmanvaihdon perusteet

Ilmanvaihto tarkoittaa rakennuksen sisäilman poistamista ja korvaamista raikkaalla ulkoilmalla. Painovoimaisessa ilmanvaihdossa tämä tapahtuu luonnonlakien, ei koneiden avustuksella. Lämmin ilma nousee ylöspäin ja viileä laskeutuu alaspäin. Ilman virtauksen saavat aikaan sisä- ja ulkoilman lämpötilaerot, poistoilmahormin korkeus sekä tuulen vaikutus. Lue kaikki painovoimaista ilmanvaihtoa käsittelevät kirjoituksemme täältä.

Kokemus on valttia

Painovoimaisen ilmanvaihdon ratkaisut ja mitoittaminen perustuvat kokemukseen ja hyviksi havaittuihin käytännön ratkaisuihin. Lämpö- ja vesijohto- sekä tuuletustekniikan käsikirjassa (Helsinki 1959) todetaan: ”Useimmiten on vaikeata suorittaa tarkempia laskelmia tarvittavasta ilmamäärästä. Tavallisesti perustuvatkin arviot aikaisempaan kokemukseen.”

Painovoimaisesta ilmanvaihdosta kertoo uunin otsapinnassa oleva tähtiventtiili. Restaurointisuunnittelukohteeseemme Mäntsälän Pitäjäntupaan muurattiin uudelleen aikanaan puretut uunit, alkuperäisen mallin mukaan.

Ilman poistuminen ja vedon syntyminen

Uunia lämmitettäessä veto syntyy palamisilman tarpeesta. Ilma poistuu tulipesän suuluukun kautta huoneen alaosasta. Korkean, muuratun savupiipun lämpö tehostaa hormien vetoa myös erillisissä poistoilmahormeissa. Kun poistoilmahormi on ulkoilmaa lämpimämpi, hormissa oleva ilma lämpenee ja pyrkii ylöspäin synnyttäen alapuolelleen alipainetta ja siten vetoa. Mitä pidemmältä osalta hormi on lämmin, sitä voimakkaampi veto syntyy. Kylmässä hormissa ilma jäähtyy ja pyrkii alaspäin. Vedon takaamiseksi painovoimaisen ilmanvaihdon poistoilmakanavat on perinteisesti muurattu tiilestä ja sijoitettu rakennuksen keskiosiin. Tiilen kyky varata lämpöä edesauttaa vetoa. Samalla hormin läpivienti katossa saadaan yleensä kohdistettua harjan kohdalle ja hormi pysymään katteen suojassa mahdollisimman pitkältä osalta. Kun piipun yläpää ei ole lappeen katveessa, pääsee tuuli vahvistamaan vetoa. Piipun yläpään muotoilu auttaa myös: laastiviiste piipun yläpinnassa edesauttaa imua ja vähentää veden valumista hormiin.

Ilman poistumista piipun kautta edistää, että hormissa ei ole vettä eikä naakkoja. Siksi restaurointisuunnittelukohteemme Qvidjan Samppalinnan savupiipussa on katos ja verkko.

Kesällä avataan ikkunoita

Luonnonlakeihin perustuvan painovoimaisen ilmanvaihdon voimakkuus on luonteeltaan vaihteleva. Kesällä painovoimainen ilmanvaihto toimii huonommin kuin lämmityskaudella, koska sisä- ja ulkoilman välinen lämpötilaero on pieni. Kesäaikaan ilmanvaihtoa tuetaan ikkunatuuletuksella. Jos ilma vaihtuu hitaasti, ensisijaista on varmistaa, että kaikki olemassa olevat korvaus- ja poistoilmaventtiilit ovat esillä ja auki ja että niiden välinen reitti on esteetön. Koska lämpimän poistoilmakanavan pituus korreloi vetoon, ilma vaihtuu alemmissa kerroksissa paremmin kuin ylemmissä.

Painovoimainen säästää luonnonvaroja

Painovoimaista ilmanvaihtoa moititaan lämpimän ilman puhaltamisesta pois rakennuksesta. Muurattu poistoilmahormi kerää kuitenkin osan huoneilman lämmöstä. Järjestelmä on myös oikein käytettynä varsin huoltovapaa ja kestävä – helposti sata vuotta. Koneet ja tekniikka ovat epävarmoja, helposti vikaantuvia, vaikeasti säädettäviä, sähköä kuluttavia, kalliita ja lyhytikäisiä.

Raikasta korvausilmaa räppänästä

Painovoimaisessa ilmanvaihdossa korvausilma johdetaan sisään yleensä ulkoseinän tai ikkunakarmin venttiilistä. Oikein ratkaistu korvausilman sisäänotto on oleellinen osa ilmanvaihtoa ja hyvää sisäilmaa. Paras ratkaisu on perinteinen alasaranoitu kippiräppänä, josta olemme kirjoittaneet täällä. Huoneen yläosasta otettu ilma ehtii sekoittua huoneilmaan ja lämmetä, eikä vedon tunnetta synny. Jos korvausilman sisäänottoa ei ole järjestetty hallitusti, korvausilma työntyy huonetiloihin epäpuhtaita väyliä, kuten seinän ja lattian rakenteiden läpi, mikä johtaa sisäilmaongelmiin.

Emilia ja Pekka Saatsi