Painovoimainen ilmanvaihto tekee paluuta

Painovoimaisen ilmanvaihdon rakentaminen ehti loppua meillä melkein kokonaan viime vuosikymmenellä, kun muutenkin harvinaiseksi käynyt järjestelmä epähuomiossa miltei kiellettiin vuoden 2010 energiamääräyksillä.

Tilanne on kuitenkin parantunut oleellisesti vuoden 2018 asetusuudistuksen myötä. Tuolloin painovoimaisilta järjestelmiltä poistettiin vaatimus lämmön talteenotosta tai kompensoinnista, ja samalla tuli luvalliseksi vähentää poistohormien pinta-ala rakennusoikeudellisesta kerrosalasta.

Yleishyödyllinen vuokrataloyhtiö Oulun TA rakennuttikin jo vuonna 2020 Ouluun kaksi massiivitiilikerrostaloa, joissa on painovoimainen ilmanvaihto. Nyt myös Helsingin Oulunkylään on rakenteilla painovoimaisen ilmanvaihdon massiivitiilikerrostalo, joka on osa Helsingin kaupungin Kestävä kerrostalo -hanketta.

Tätä on odotettu: vuosikymmenien tauon jälkeen Suomeen kohoaa taas kestäviä ja terveellisiä painovoimaisen ilmanvaihdon kerrostaloja.

TULOILMA-AUKKOIHIN ja rakenneaineisiin hormeihin perustuva painovoimainen ilmanvaihto on pitkäikäinen ja kaikessa yksinkertaisuudessaan hyvin toimintavarma järjestelmä. Tiilihormit voivat kestää aika ajoin kunnostettuna useita satoja vuosia ja perinteisen malliset käsikäyttöiset metalliventtiilitkin pitkälti toista sataa vuotta.

Koska painovoimainen järjestelmä kuluu käytössä erittäin vähän, sen huolto on yksinkertaista ja huoltokustannukset ovat alhaiset. Jos rakennuksessa on painovoimainen ilmanvaihto ja hengittävät rakenteet, se saattaa säilyä hyvässä kunnossa, vaikka se olisi käyttämättömänä ja lämmittämättömänä vuosien ajan, sillä auringon tiloja lämmittävä vaikutus riittää pitämään ilmanvaihdon toiminnassa, kunhan venttiilit on jätetty auki.

Energiapulan uhatessa järjestelmän verrattomana etuna on, ettei se kuluta lainkaan sähköä eikä siten lakkaa toimimasta sähkökatkojen sattuessa, toisin kuin koneelliset järjestelmät.

Oulun TA:n rakennuttamissa massiivitiilikerrostaloissa (2020) valtavirrasta poikkeavaan ilmanvaihtoratkaisuun päädyttiin koneellisen ilmanvaihdon suurten huoltokulujen vuoksi. Talot suunnitteli arkkitehti Kari Kanniainen Arkkitehtitoimisto Veli Karjalaiselta ja niiden ilmanvaihdon Leino Kuuluvainen LK Energiaratkaisuista. Kuva: Leino Kuuluvainen

Hyvin suunnitellussa painovoimaisen ilmanvaihdon talossa käyttäjien on helppo vaikuttaa ilmanlaatuun ja säätää ilmavirtoja tarpeen mukaan. Painovoimaiseen ilmanvaihtoon tottuneelle se ei ole juurikaan vaivalloisempaa kuin valaistuksen säätäminen tai jätteiden lajittelu: kun sen on kerran oppinut, se tapahtuu asiaa sen suuremmin ajattelematta.

Silloin, kun sääolosuhteet eivät poista riittävästi ilmaa hormien kautta, painovoimaista ilmanvaihtoa tehostetaan tuulettamalla ikkunoista, ovista tai tuuletusluukuista. Tämä on järjestelmän ominaisuus, ei puute sen toiminnassa. Käytännössä tuuletusta tarvitaan tavallisimmin siksi, että ikkunoista sisälle paistava aurinko nostaa huonelämpötiloja ja saa sisäilman tuntumaan tunkkaisemmalta, vaikka ilmavirrat itsessään olisivat riittävät.

Painovoimainen ilmanvaihto ei kuluta lainkaan sähköä eikä siten lakkaa toimimasta sähkökatkojen sattuessa, toisin kuin koneelliset järjestelmät.

Kylmällä ilmalla painovoimainen järjestelmä aiheuttaa helposti vetoa, jos tuloilmaa ei ole lämmitetty. Viileä tuloilma pitää kuitenkin huolen siitä, että venttiileitä säädetään sopivasti pienemmälle, jolloin syntyy tarpeenmukainen ilmanvaihto eikä lämmitysenergiaa haaskaannu liiallisen ilmanvaihdon mukana. Näin järjestelmä ohjaa itsessään energiansäästöön.

Kun ilmanvaihtoa muistetaan säätää pienemmälle tarpeen mukaan, myös liian kuivan sisäilman aiheuttamat ongelmat vähenevät. Lämmityskaudella sisäilma kuivuu näet sitä enemmän, mitä enemmän ilmaa vaihdetaan. Monissa koneellisen ilmanvaihdon rakennuksissa kärsitäänkin jatkuvan huminan lisäksi kuivan sisäilman aiheuttamista terveyshaitoista juuri tarpeettoman tehokkaan ilmanvaihdon takia.

PAINOVOIMAISESSA järjestelmässä ilmavirrat vaihtelevat väistämättä jonkin verran sääolosuhteiden mukaan, minkä vuoksi sisäilmasta ei saada täysin tasalaatuista ympäri vuoden.

On kuitenkin havaittu, että olosuhteiden säätämisestä saadaan perustavanlaatuista psykologista tyydytystä, jota täysin tasaiset olosuhteet eivät voi korvata. Lämpötilojen ja ilmavirtojen vaihteluun suhtaudutaan suvaitsevammin, kun niihin voi itse vaikuttaa. Siksi painovoimaisessa järjestelmässä sisäilman laatu saatetaan kokea paremmaksi kuin koneellisissa järjestelmissä, vaikka vaihtuvan ilman määrä olisi ajoittain pienempi ja lämpövaihtelut suurempia.

Sisäilmaongelmien kannalta painovoimainen järjestelmä on sikäli turvallinen, että sen synnyttämät paine-erot ovat tyypillisesti pieniä. Siten tiloissa ei yleensä synny liiallista alipainetta, joka imisi rakenteista epäpuhtauksia sisäilmaan.

Helsingin Oulunkylään on rakenteilla massiivitiiliseinäinen kerrostalo, jonka asuntoihin tulee painovoimainen ilmanvaihto tiilihormein, ilman koneellista tehostusta. Talon on suunnitellut arkkitehti Pauli Siponen Avarrus arkkitehdeista ja ilmanvaihdon Jussi Annala Putkimaailmasta. Kuva: Avarrus Arkkitehdit

Painovoimaisella ilmanvaihdolla on toki myös omat rajoituksensa. Lyhyet tuloilmakanavat ja -aukot päästävät läpi ulkoa tulevaa ääntä, ja vähäinen paine-ero vaikeuttaa ulkoilman tehokasta suodatusta. Tämän takia painovoimaista järjestelmää ei voi suositella melu- eikä pölyalueille, kuten vilkasliikenteisten katujen ja teiden varsille.

Jos rakennuspaikan terveyshaittoja ei tarvitse ratkoa talotekniikan avulla, painovoimainen ilmanvaihto on kuitenkin todennäköisesti koneellista ilmanvaihtoa terveellisempi vaihtoehto. Yhtenä syynä on, että kun tuloilman hienosuodatus ei ole mahdollista, painovoimaisen ilmanvaihdon taloissa on yleensä ulkoilmaa muistuttava rikas mikrobifloora, joka parantaa vastustuskykyä. Hienosuodatus nimittäin suodattaa tuloilmasta pienhiukkasten lisäksi myös mikrobeja.

Koska painovoimaisella ilmanvaihdolla on paljon enemmän etuja kuin varjopuolia, sitä kannattaisi hyödyntää asuinrakentamisessa paljon nykyistä laajemmin.

Tietoa painovoimaisesta ilmanvaihdosta

Vaikka painovoimaista ilmanvaihtoa ei ole vuosikausiin opetettu edes talotekniikkainsinööreille, siihen liittyvää tietovajetta on paikattu viime vuosina useampaan otteeseen.

• Ympäristöministeriön verkkosivuilta Suomen rakentamismääräyskokoelman tausta-aineistoista löytyy kohdasta Terveellisyys, Muut materiaalit painovoimaisen ilmanvaihdon opas, joka on laadittu pientaloja varten.
• Museoviraston korjauskortistoon kuuluu painovoimaista ilmanvaihtoa käsittelevä käyttö- ja huolto-ohjekortti, jossa käsitellään myös painovoimaisen ilmanvaihdon historiaa kerrostaloissa.
• Äskettäin julkaistussa Ilmakirjassa käydään seikkaperäisesti läpi painovoimaisen ilmanvaihdon toiminta, ominaisuudet, historia ja määräykset. Kirjasta löytyvät myös laskukaavat, joita LVI-suunnittelija tarvitsee järjestelmän tarkkaan mitoitukseen.  

Kirjoittaja työskentelee Arkkitehtitoimisto Livadyssä arkkitehtina ja on vastikään julkaissut yhdessä DI Leino Kuuluvaisen ja arkkitehti Netta Böökin kanssa Ilmakirjan, joka käsittelee painovoimaista ilmanvaihtoa.

Puheenvuoro-kirjoitus on julkaistu Arkkitehtiuutisten numerossa 5/22.