Ilmanjako ja ilmanjaon säätäminen (labraharjoitus 5)

IV-LABRA HARJOITUS 5

Ryhmämme tutustui iv-labran ilmanvaihtokoneen ilmanjaon säätämiseen sekä mittaushuoneen eri ilmanjakotapoihin. Havainnollistimme  ilmanjakoa savukokeella. Savunkoneen tuottamalla savulla arvioimme tuloilman päätelaiteiden ilmavirtauksen heittopituuksia sekä ilmasuihkun muotoa. Tutkimme myös tuloilman eri lämpötilojen vaikutusta eri ilmanjako tavoissa.  

Ilmanjakomenetelmät

Ilmanjaolla on suuri merkitys huonetilan termiseen viihtyvyyteen. Ilmanvaihto voikin olla tasoltaan vain niin hyvä kuin ilmanjako. Ilmanjaon tulee toimia niin, että epäpuhtaudet eivät leviä laajasti, epäpuhtaudet poistuvat nopeasti, oleskeluvyöhykkeen ilma vaihtuu nopeasti ja ilmavirtaus epäpuhtauslähteistä on poistoilmalaitteita kohti. Tilailmastoinin ilmanjako luokitellaan seuraavilla periaatteilla: sekoittava -, syrjäyttävä - , laminaari-mäntävirtaus ilmanjako.

Sekoittava ilmanvaihto on käytetyin ilmanvaihtotapa sekä tavanomaisissa huonetiloissa
että teollisuudessa. Sekoittavan ilmanjaon tarkoitus on pyrkiä mahdollisimman tehokkaasti
ja tasaisesti sekoittamaan tuloilma huoneilmaan puhaltamalla ilmasuihku tuloilmalaitteista
suurella nopeudella. Näin tuloilmasuihku tunkeutuu syvälle huoneilmaan
imien mukaansa myös huoneilmaa, joka samalla sekoittuu tehokkaasti tuloilmaan. Tällöin
myös poistoilman laatu vastaa oleskeluvyöhykkeen ilman laatua. Näin saavutetaan
tasaiset olosuhteet lämpötilojen sekä epäpuhtauksien suhteen koko huonetilassa. Sekoittava
ilmanvaihto soveltuu käytettäväksi erityisesti silloin, kun lämpökuormat sekä

epäpuhtauslähteet ovat kohtuullisen pieniä. Tulo- ja huoneilman lämpötilaerot edistävät
ilman sekoittumista, näin ollen tuloilman sekoittuminen huoneilmaan hankaloituu, mikäli
huonetilaa lämmitetään tuloilmalla. 

Sekoittava ilmanvaihto monisuutin hajoittaja

Sekoittava ilmanvaihto lautasventtiili

Poistoilmaventtiili

                                             

Syrjäyttävän ilmanvaihdon periaatteena on, että puhdas ja raikas tuloilma tuodaan pienellä
nopeudella suoraan oleskeluvyöhykkeelle huonetilan alaosaan. Näin pyritään
luomaan oleskeluvyöhykkeelle mahdollisimman hyvät olosuhteet. Tuloilman pienen
nopeuden tarkoitus on pyrkiä välttämään vedon tunnetta sekä hidastaa tuloilman sekoittumista
huoneilmaan. Tuloilman lämmetessä huonetilassa, se nousee huonetilan
yläosaan, ja jälleen huoneen yläosaan sijoitettuun poistoilmakanavaan kuljettaen myös epäpuh- tauksia pois oleskeluvyöhykkeeltä. Syrjäytymisen toiminnan mahdollistamiseksi tuloilman
on oltava hieman huoneilmaa viileämpää, mikäli ilma on liian lämmintä, se nousee huoneen yläosaan, mikäli taas ilma on liian kylmää, se valuu lattiaa pitkin aiheuttaen vedon tunnet-ta.Tyypillisimpiä käyttökohteita ovat esimerkiksi teatterit sekä teollisuus. 

Syrjäyttävän ilmanvaihdon tuloilmapäätelaite

Poistoilman päätelaite 

Poistoilmahajoitin

                                               

Laminaarisella mäntävirtauksella pyritään luomaan tuloilmavirran avulla koko huonetilaan
yhdensuuntainen virtauskenttä, joka kuljettaa tehokkaasti epäpuhtaudet pois huonetilasta.
Mäntävirtausta käytetään yleensä tapauksissa, joissa ilmanlaadulle on asetettu
erityisiä vaatimuksia, kuten leikkaussaleissa tai muissa suurta ilmanpuhtautta
edellyttävissä tiloissa. Laminaarisessa mäntävirtauksessa tuloilman nopeus on pieni,
mutta kuitenkin riittävän voimakas syrjäyttämään häiriövirtaukset. Sen sijaan ilmamäärät

ovat suuria, jotta koko huonetilaan saadaan tasainen ilmavirtakenttä.

Laminaarien mäntävirtauksen tuloilman päätelaite

                                        

Ilmanjako menetelmien tutkiminen IV-labrassa 

IV-labran tutkimushuoneen ilmanvaihdon voimakkuutta, tuloilmanlämpötilaa ja käytettävää ilmanjakomenetelmää säädettiin IV-laitteiston ohjausyksiköllä. Savukokeessa käytetty savukone oli liitetty tuloilmakanavaan. Savukonetta ohjattii manuaalisesti savutarpeen mukaan. 

Testitilanteen alussa tuloilman lämpötila oli 18,6 C-astetta. Tuloilman suuruus säädettin tasolle 250 l/s ja poistoilma samaan arvoon. Ilmanvaihdon ilmavirtojen tulee olla mitoitusilmavirtojen mukaiset, jos ne ovat pienemmät, tuloilma ei välttämättä sekoitu tehokkaasti huonetilaan. Em. lähtötilanteen arvoilla eri ilmanjakoperiatteet vaikuttivat testitilanteessa toimivan periaatteensa mukaisesti eli  kun tuloilman lämpötila oli noin pari astetta sisäilman lämpötilaa alhaisempi toimivat eriilmanjako- periaatteet suunnitellusti. Hyvän ilman laadun kannalta on oleellista tuloilman tehokas sekoittu-minen huoneilmaan. Sekoittumiseen vaikuttaa tuloilman heittokuvio, konvektiovirtaukset ja tuloilman lämpötila. Ilmanvaihdon tuloilman lämpötilan tulee olla 2°C sisäilman tavoitelämpötilaa matalampi, jotta tuloilma sekoittoi tehokkaasti huoneilmaan ja heittokuviot olivat periaatteiden mukaisia.

Kun tuloilman lämpötila nostettiin 25 C-asteeseen muuttui heittokuvio oleellisesti. Heittokuvio lyheni selkeästi ja sen perusteella oli syytä olettaa, että tuloilma ei laskeudu oleskeluvyöhyykkeelle suunnitellusti ja eikä sekoitu huoneilmaan niin hyvin kuin sen pitäisi ja näin ollen ilmanvaihtuminen heikentyy ja se todennäköisesti tapahtuu paljolti vain katon rajassa.  Mikäli tuloilma puhalletaan huonetilaan sisäilmaa lämpimämpänä, taipuu lämmin tuloilmasuihku yleensä kohti katonrajaa, ja sieltä edelleen poistoilmanvaihtoon, huuhtelematta näin varsinaista oleskeluvyöhykettä. Likainen poistoilma jää oleskeluvyöhykkeelle, ja voi aiheuttaa tuntemuksen puutteellisesta ilmanvaih-dosta. Jos tuloilman heittokuvioita halutaan parantaa tulee tuloilman olla huoneilmaan nähden alilämpöistä. Mikäli ilmanvirran lämpötilaero on neljän asteen luokkaa pienempikin ilmavirta laskeutuu tehokkaasti huoneilman sekaan, mutta tätä teoriaa ei ehditty testitilanteessa testata.

Ilmastointikoneen ohjausyksikön ilmanjako-ohjaus

Heittokuviota ja ilmanjaon periaatteen toimivuutta testattiin arvioitiin savun avulla.