Valitut palat tekniikan kehittymisestä Osa 5: Ilmanvaihto – Betonikammiokoneista valmiisiin paketteihin
Börje Hagner
Betonikammiokoneista valmiisiin paketteihin
Pieniä tuloilmakoneita oli ulkomailta saatavissa jo 1930-luvulla, mutta vähänkin suuremmat koneet tehtiin paloista, jotka asennettiin rakennusaineisiin kammioihin. Menetelmä oli käytössä vielä 1960-luvulla ja siihen vaikutti osaltaan liikevaihtovero, joka oli korkeampi valmiille koneille. Valmiit konepaketit ja kokonaiset konehuoneet toi markkinoille Svenska Fläktfabriken 1960-luvulla ja muut seurasivat perässä. 1970-luku oli uusien yritysten aikaa: Aeratorista erosi Ilmateollisuus, Koja alkoi tehdä tuloilmakoneita ja lisäksi tuli monia pienempiä valmistajia.
Käytännössä vasta 2000-luvulla koneellinen tulo- ja poistoilmanvaihto on tullut vakinaiseksi ratkaisuksi asuintaloihin. Toki tavallisen kansan ja joidenkin arkkitehtien piirissä on vielä henkilöitä, jotka kaipaavat satunnaisesti toimivaa ns. luonnollista ilmanvaihtoa, joka kerää ulkoilman saasteet tuloilmarakoihin ja eristeihin.
Ilmanjako – asian ydin
Ilmanvaihdon perusongelma paitsi kylmässä ilmanalassa myös kesähelteillä jäähdytettyä ilmaa jaettaessa on ollut tuloilman jakaminen niin, ettei siitä aiheudu vetoa. Koneellisessa ilmanvaihdossa käytettiin aluksi yksinkertaisia kanavan päitä tai kiinteitä säleiköitä. Pian huomattiin, että säleet kannattaa tehdä suunnattaviksi, jolloin ilmavirta voitiin ohjata pois oleskelupaikoista. Jäähdytetty tuloilma erityisesti elokuvateattereissa vaati kuitenkin parempia ratkaisuja. Yhdysvalloissa kehitettiin painosorvatut kartiohajottimet eli ns. anemostaatit, jotka olivatkin 1960-luvulle ja myöhemminkin kova sana. Suuria tehoja ei näilläkään voitu jakaa eivätkä ne kaikkiin tiloihin oikein sopineetkaan, vaikka niitä muotoiltiin neliskanttisiksi ja kartioiden sijaan tehtiin rakopuhalluksia. Kehitystä jatkettiin erilaisiin suuttimiin perustuvilla ilmanjakolaitteilla. Vaativien laitetilojen suuret ilmavirrat opittiin jakamaan rei’itetyillä katoilla. Erityisesti 1960-luvulla tutkittiin laboratorioissa kunkin ilmanjakotavan mahdollisuuksia jakaa jäähdytettyä ilmaa siedettävän vedottomasti.
Jo 1970-luvulla norjalaiset tuotteistivat piennopeuslaatikot tai pöntöt, joilla saatiin aikaan ns. syrjäyttävä tai paremminkin kerrostava ilmanjako. Markkinoille tuli uusia aktiivisia toimijoita kuten Halton, PG-tuote (jonka toiminnan osti Lapinleimu) ja myöhemmin RC-Linja, jonka toiminnan osti Climecon. Kehitys on tuonut mukanaan hyvin laajan joukon erilaisia ilmanjakolaitteita virtauksen tasaus-, säätö- ja äänenvaimennuslaatikoineen. Oikeaa laitevalintaa auttaa nykyään myös puhalluskuvioiden atk-mallinnus.
Muuratuista kanavista peltisiin
Teollisuudessa peltikanavia otettiin käyttöön jo 1800-luvulla purun ja pölyn poistoon. Vähitellen pellin käyttö levisi yleisilmanvaihtoonkin, mutta vielä 1940-luvulla saatettiin käyttää ainakin osin muurattuja kanavia. Sota-aikana pellistä oli ankara pula, joten muuraus saattoi olla ainoa mahdollisuus tehdä kanava. Joissakin tekstiiliteollisuuden kohteissa käytettiin isoja betonisia kanavia vielä 1960-luvulla. Kuumasinkityt kierresaumakanavat tulivat markkinoille 1960-luvulla. Samalla niiden kuin suorakaidekanavienkin liitosmenetelmiä alettiin parantaa ja asbestinauhalla tiivistetyistä liitoksista päästiin kumitiivistein vain vähän vuotaviin ratkaisuihin 1970-luvulla.
Ilmavirtojen säätöä tai perusasetusta on harrastettu käyttäen tiiliä tai alkeellisia läppäpeltejä jo varhain. Kunnolliset sälepellit ja Iris-pellit tulivat markkinoille 1970-luvulla. Perässä seurasivat mittarenkaat. Valmiit äänenvaimentimet vaimennustietoineen paransivat äänitason hallintaa.
Suodattimella tuloilma ulkoilmaa puhtaammaksi
Ensimmäisten tuloilmakoneiden suodattimien päätehtävä oli hidastaa itse ilmanvaihtolaitteiston ja erityisesti ripaputkista tehdyn lämmityspatterin tukkeutumista. Kangassuodattimien tilalle tarjottiin pesua hyvin kestäviä metalliverkkosuodattimia, mutta pölynerotusaste ei juuri parantunut, joskin likaantunut suodatin alkoi suodattaa mitä tukkeutuneempi se oli. Yhdysvalloissa kyllä havaittiin suodattimien ongelmat. Autoistuminen runsaspäästöisine moottoreineen ja teollisuuden prosessit syytivät suurkaupunki-ilmaan sietämättömän paljon haitallisia aerosoleja. Alettiin kehittää erotus- ja varauskyvyltään parempia paksuja ja tiheämpiä suodatinmattoja, joilla voitaisiin poistaa myös nokea ja muita haitallisia pieniä partikkeleita. 1930-luvulla oli tarjolla jo kohtalaisen hyviä suodattimia, mutta Suomessa pärjättiin metallisuodattimilla tai aika alkeellisilla rullasuodattimilla vielä 1960-luvulle, toki pussisuodattimia alkoi olla tarjolla. Karkeasuodattimia pystyi yleensä pesemään, joskin erotusaste heikkeni joka pesukerran yhteydessä. Konehuoneisiin asennettiin pesukaukalo suihkuineen. Ilmanvaihtokoneiden suodatinosille oli tyypillistä myös melko runsas ohivuoto.
Suodattimien erotusasteelta alettiin vaatia aste asteelta parempaa laatua. Alettiin valmistaa suodatinkehyksiä, joissa tiivisteiden ja erityisten kiristinsalpojen avulla saatiin ohivuoto estettyä. Erillisestä esisuodattimesta alettiin 1980-luvulla luopua, kun oli havaittu, että se aiheuttaa lähinnä painehäviöitä eikä lisää pääsuodattimen käyttöikää.
HEPA-suodattimet kehiin
Korkealle suodatusasteelle alkoi tulla kysyntää jo 1930-luvulla erityisesti sairaaloissa ja lääketeollisuudessa. Varsinaisen tasonnostatuspotkun ala sai Manhattan-projektissa eli atomipommin kehityksessä: tarvittiin huipputason suodattimia ja tehokkaat ilmanvaihtojärjestelmät vetokaappeineen. Sotien jälkeen hyville suodattimille alkoi tulla laajempaa kysyntää. Puhdashuone-käsite alkoi levitä 1950-luvulla. Niiden tarve kasvoi seuraavina vuosikymmeninä edelleen, kun alettiin valmistaa mikroprosessoripiirejä. Niissä pienikin pölyhiukkanen saattaa pilata koko piirin tai prosessorin. Eri toimialoille kehitettiin erilaiset vaatimustasostandardit auditointijärjestelmineen. Erikoistiloille kehitettiin kaksi suodatinluokkasarjaa: HEPA JA ULTRA. Nykyisin puhdashuonetekniikkaa tarvitaan erityisesti lääketeollisuudessa, sairaaloissa, elektroniikassa ja elintarviketeollisuudessa.
Puhdistusastetta nostettu askel askeleelta
Tavanomaisten tilojen ilmanvaihdossa tuloilman suodatusastevaatimus on vuosikymmenten mukana noussut karkeista esi- eli perussuodattimista hyvinkin tehokkaisiin hienosuodattimiin. Siitepölyn poistamisesta on edetty homeitiöiden poistoon – niitähän ulkoilmassa on tarjolla varsinkin syyskaudella. Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto on tehnyt tarpeelliseksi suodattaa myös poistoilmaa, jotta lämmöntalteenottolaite ei tukkeutuisi. Suodatinmateriaalien kesken on käyty kissanhännänvetoa eli käytetäänkö hienokuituista lasia vai karkeampikuituista muovia. Uudelleen pinnalle on nostettu jo 1950-luvulla käytetyt elektreettisuodattimet, joiden materiaali on sähköisesti varautunut ja kerää pieniäkin aerosoleja. Nyt on kehitteillä malleja, joissa sähkövarausta pidetään jatkuvasti yllä. Valikoimaan ovat tulleet myös sähkösuodattimet, joissa jännite on niin korkea, että hiukkaset ikään kuin puhalletaan keräimiin.
Tekniikka on oleellisesti parantunut 1970-luvun elektronisuodattimiin verrattuna. Kysymysmerkkinä on edelleen keräinpintojen pesumekanismin pitkäaikainen toiminta.
Viimeinen osa – Jäähdytys – julkaistaan lokakuussa.
Osa 1: Lämmitys
Osa 2: Kantovedestä kraanaveteen
Osa 3: Muovin valtakausi alkoi
Osa 4: Ilmanvaihto
Kuva: Tiia Javanainen, Purotie Design