Tarpeenmukainen ilmanvaihto luokkatiloissa

Abstract

Tämä insinöörityö on tehty osana EU:n rahoittamaa Smart Campus hanketta. Hanketta varten perustettiin kolmihenkinen ryhmä talotekniikan koulutusohjelmasta. Ryhmän tavoitteena oli selvittää ja toteuttaa parannustoimenpiteitä Metropolia Ammattikorkeakoulun Leppävaaran ja Myyrmäen kampusten ilmanlaatua, energiatehokkuutta ja viihtyvyyttä koskevissa asioissa.

Opinnäytetyössä tutkittiin Myyrmäen kampuksen uudella puolella sijaitsevaa ilmanvaihtokonetta TK42. Ilmanvaihtokoneen palvelualueen luokkien käyttöprofiili laskettiin tilojen toteutuneiden varausten ja ryhmien keskiarvon perusteella. Laskelmassa saatiin keskimääräiseksi käyttöasteeksi päiväkäytölle 30 % ja iltakäytölle 22 %.

Työssä laskettiin hyödyt, jotka saatiin muuttamalla vakioilmavirralla (CAV) toimiva ilmanvaihtokone TK42 tarpeenmukaisesti (DCV) säätyväksi. Käyttöprofiilin avulla laskettiin ilmanvaihtokoneelle uudet osailmavirrat ja niiden osuudet käyttöajasta. Muuttuvalla ilmavirralla (VAV) saavutettiin puhaltimen sähköenergian kulutuksessa 66 % säästö ja ilmanvaihdon lämmitysenergian kulutuksessa 57 % säästö.

Työn toisena osa-alueena tutkittiin luokkatilojen ilmanlaadun parantamista VAVjärjestelmän avulla. Tarkastelu toteutettiin Metropolian Leppävaaran kampuksen vanhan puolen ilmanvaihtokoneen G312 osalta. Ilmanlaadun määritteleväksi tekijäksi valittiin ilman hiilidioksidipitoisuus. Luokissa todettiin vallitsevan S3-luokan hiilidioksiditaso niiden ollessa täydellä käytöllä. Tilojen käyttöprofiililaskelman mukaan arvioitiin tilojen olevan käytännössä osittain tyhjillään ja käytössä ollessakin harvoin täynnä yhtä aikaisesti. Näin ollen DCVjärjestelmällä arvioitiin saavutettavan lähes S2-luokan hiilidioksidipitoisuudet luokkatiloissa.

Energiansäästö ja luokkatilojen ilmanlaatu ovat tärkeitä asioita, joihin tulee kiinnittää huomiota. Tarpeeton ilmanvaihto kuluttaa rahaa ja rasittaa ympäristöä. Luokkatilojen ilmanlaadulla puolestaan on todistettu olevan yhteys koulujen oppilaiden suorituskyvyssä. Kaikkia säästöjä ei voida mitata suoraan rahassa, vaan investointeja tehtäessä on osattava huomioida myös epäsuorat hyödyt.

This final year project investigated the make-up air unit of the ventilation machine at the Myyrmäki campus of Helsinki Metropolia UoAS. Classroom occupancy was calculated based on actual use. Average use of classroom was 30 % during the day and 22 % for the rest of the time.

Benefits obtained by replacing the constant airflow ventilation (CAV) with demand control ventilation (DCV) were calculated. New partial air streams were calculated on the basis of classroom occupancy calculations. The change to variable air volume (VAV) cut the electricity consumption of the fan by 66 % and the ventilation heat energy consumption by 57 %.

Secondly, the air quality in classrooms at the Leppävaara campus had potential to be improved with a VAV system. Carbon dioxide was selected as the determining factor for air quality. According to the indoor air classification, the classrooms were at S3 level when in full operation. However, the classrooms were rarely full and used at the same time. Thus, the estimated result of the DCV system was at almost S2 class when it came to carbon dioxide concentrations in classrooms.