Hormivaikutuksen tarkastelu ilmanvaihdon näkökulmasta

Abstract

Hormivaikutus, toiselta nimeltään savupiippuvaikutus on sisä- ja ulkoilman lämpötilaerosta johtuva ilmiö, jonka takia rakennukseen aiheutuu painesuhteiden muutoksia. Luonnollinen konvektio saa aikaan ilman liikettä johtuen sen tiheyseroista. Ulkoilman ollessa sisäilmaa kylmempää rakennuksen alaosaan muodostuu alipainetta ja yläosaan ylipainetta. Liiallinen ali- tai ylipaine voivat aiheuttaamuun muassa sisäilmaongelmia, rakenteiden kosteusvaurioita, energiahukkaa, ilmanvaihdon toiminnan muutoksia, vedon tunnetta ja paineesta johtuvaa ovien avaamisen vaikeutta. Mitä korkeampi rakennus on, sen alttiimpi se on hormivaikutukselle.

Työn tavoitteena oli selvittää hormivaikutusta liittyen koneelliseen ilmanvaihtoon. Selvitystä tehtiin kirjallisuudesta ja verkkolähteistä, minkä lisäksi järjestettiin käytännön mittauksia sekä simuloitiin erilaisia olosuhteita, joissa tarkasteltiin hormivaikutusta ja ilmanvaihtoa. Tutkittiin sekä hormivaikutuksen näkymistä ilmanvaihdossa että painesuhteiden hallintaa ilmanvaihdolla.

Aiemmissa hormivaikutukseen liittyvissä tutkimuksissa on todistettu, että rakenteelliset ja arkkitehtuuriset ratkaisut ovat tehokkaimpia hormivaikutuksen taltuttamiseen. Aina ne eivät ole mahdollisia, etenkin saneerauskohteissa tekniset ratkaisut saattavat olla helpompi vaihtoehto toteuttamisen kannalta.

Tutkimuksen mittausten tuloksena todetaan, että kuusikerroksisen rakennuksen ilmanvaihdossa ei välttämättä tapahdu suuria muutoksia ilmanvaihdon toiminnassa hormivaikutuksen aiheuttamana. Tilanne on toinen korkeampien rakennusten kohdalla, suunnitteluoppaiden mukaan se tulisi huomioida kun päätelaitteiden korkeusero on 11 metriä. Simuloinneilla todistetaan, kuinka rakennuksen suunnittelu- tai rakennusvirhe voi lisätä haitallista hormivaikutusta.

This thesis examines stack effect and its impact on ventilation. Stack effect via ventilation are also studied and explained. Stack effect is a phenomenon that emerges in a building when there is a great temperature difference between the indoor and outdoor air. Natural convection of the air causes it to flow in from the bottom and create excess pressure on the top floors of a building when the out-door air is colder than indoor air. The issue is more prominent in tall buildings and it can cause loss of energy, drought, health issues and water damage risks, to name a few. The aim of the study was to clarify the relation between stack effect and mechanical ventilation.

This topic was studied from literature and multiple online resources. Pressure difference measurements were taken to understand the practical standpoint on the issue. Finally, simulation software IDA ICE was used to simulate the stack effect of various conditions.

Previous studies have proven that best ways to mitigate stack effect are by handling it with structural and architectural solutions. The result of the thesis shows that technical solutions are a viable option, for example manipulating ventilation.

Taken measurements note that a six-storey buildings ventilation is likely not effected by the stack effect in harmful proportions. Various causes may affect the results. The effect does cause harm in taller buildings, and it should be considered when the ventilation systems height difference exceeds 11 meters, according to other design guides. Simulations prove that an error in designing or building an edifice could escalate the stack effect easily.