Tuloilmaviilennys ja eristetyn kanaviston lämpöhäviöt

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli arvioida tuloilmaviilennyksen tehokkuutta ja kanavistoeristeitä. Selvitys tehtiin mittauksin, teoreettisella tarkastelulla ja haastatteluin.

Muuttuvat lämmöneristysvaatimukset ovat kasvattaneet rakennusten eristyspaksuuksia ja ulkovaippa on muuttunut huomattavan ilmatiiviiksi. Lämmöntarve on pienentynyt, mutta jäähdytystarve suurentunut. Uusissa kerrostalohuoneistoissa ja energiatehokkaissa pientaloissa jäähdytystarve on jo usein lämmitystarvetta suurempi ja suurimpia sisäilmaongelmia ovat nykyään kesäkauden ylilämpötilat, eli huonelämpötilat, jotka ylittävät lämpötilan mak-simiraja-arvot. Tukalan ilman tuntua pienennetään laskemalla sisäilman lämpötilaa tai vä-hentämällä kosteutta. Pelkkä lämpötilan lasku nostaa suhteellista kosteutta. Kosteuden vaikutusta tukalan ilman tunteeseen ei tunneta.

Työssä tarkastellaan tuloilmaviilennyksen tarvetta, laitteita ja tehokkuutta. Tehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä, kuten ilmavirran määrää, kytkentöjä ja osakomponenttivalintoja, käytiin läpi osittain myös teoreettisesti ja laskennallisesti ja laitevalmistajien esimerkein. Tuloilmaviilennyksellä on merkittävä vaikutus sisäilmaan erityisesti kesäisin ja energiatehokkuuteen myös talvella. Tuloilmaviilennyksen vaatimuksena on kondenssieristetty kanavisto. Työssä¬ tarkasteltiin kahta erilaista eristystapaa: perinteinen eristystapa solukumilla ja uudella val-miiksi kondenssi- ja lämpöeristetyllä kanavistolla¬¬. Eristyksen merkitystä ja vaikutusta tarkasteltiin ja simuloitiin kesä- ja talviolosuhteissa.

Mittauskohteena oli neljä omakotitaloa Turussa, joissa oli tuloilmaviilennys. Kolmen kohteen tuloilmakanavistot oli eristetty villalla ja solukumilla. Yhdessä kohteessa oli tehdaseristetty BetterPipe-kanavisto. Hellejakson mittauksissa keskityttiin kanaviston lämpöhäviöiden ja viilennystehon mittaamiseen. Tyypillisen omakotitalon 100 l/s suuruisella tuloilmavirralla saatiin vuorokaudessa 43 kWh viilennystä. Tehdaseristetyllä kanavalla viilennyksestä 96 % saatiin huoneisiin saakka. Eristetyn kanaviston lämpöhäviöihin kului 4 % saadusta viilen-nysenergiasta. 47 % viilennysenergiasta kului tulevan ilman kuivaamiseen eli 24 litraa vuorokaudessa ja 53 % lämpötilan pudotukseen. Suhteellisen kosteuden pienenemisellä on merkitystä. 11,5 °C jäähdytetty tuloilma lämpeni 37 metrin tuloilmakanavistossa keskimäärin 0,5 °C. 29 metrin matkallaan viimeiselle venttiilille tuloilman lämpötila oli kohonnut 12,4 °C:seen. BetterPipe-kanaviston lämpöhäviöt olivat korkeimmillaan 2 W/m. Ulkoilman tila oli hellepäivänä 24 °C ja 57 % suhteellista kosteutta eli entalpialtaan korkeimmillaan 50 kJ/kg.

The purpose of the Bachelor’s thesis was to examine the efficiency of intake-air cooling and ventilation duct insulation. –The study was conducted through measuring, theoretical examination, and interviews.

In this study, the need for intake-air cooling, air conditioners, and efficiency are examined. Factors influencing efficiency, such as the quantity of airflow, ducting, and the part components chosen, were studied both theoretically, with the help of calculations, and real through cases. Anti-condensation insulation of ducts is the requirement for intake-air cooling. The work focused on two different ways of insulating: the most common traditional insu-lation with cellular rubber, and BetterPipe, a new ready-made duct system with anti-condensation and heat insulation. The significance and impact of insulation was studied and simulated both in summer and winter conditions.

The measurements were taken in four single-family homes with cooling radiators in their intake-air duct systems. In three of them, the intake-air duct systems were insulated with mineral wool and cellular rubber, and in one the duct system was the BetterPipe spiral duct system insulated with polyurethane. During a period of hot weather, the focus was on measuring the heat loss and cooling efficiency of the duct system. The most examined house with its intake-air flow of 100 l/s achieved 43 kWh cooling in 24 hours. With a factory-insulated duct system, 96 % of the cooling power reached the rooms. Heat loss from the insulated duct system was 4 % of the cooling energy. Of the cooling power, 47 % was used to dry the incoming air - 24 liters per day, while 53 % was used to lower the temperature of this house. Outdoor air was 24°C and the relative humidity was 57% and the enthalpy was 50kJ/kg. The reduction of relative humidity matters. The decrease of 10 % of relative humidity match up to 2°C decrease of the temperature. The temperature of the cooled 11.5 °C intake air increased during its passage through the 37 meters of intake-air duct system by an average of 0.5 °C. Over the 29 meters to the last diffuser the temperature of the intake air had risen to 12.4 °C. The maximum heat loss in the cooling power in the BetterPipe duct system was 2W/m.

Intake-air cooling and the good insulation has a significant impact on indoor air especially in the summer, and on energy efficiency also in the winter.