Valitut palat tekniikan kehittymisestä Osa 5: Ilmanvaihto – Betonikammiokoneista valmiisiin paketteihin

LVI-TU100 Valitut palat LVI-tekniikan kehittamisesta IV

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