Tuloilmaikkunan vaikutus sisäilmastoon: Laboratoriokokeet

Tutkimuksen tavoitteena oli löytää kohtuullisella työllä toteutettavissa olevat ratkaisut ulkoilman hallitun sisäänoton järjestämiseksi ikkunan lasivälin kautta vedottomasti ja ilmanvaihdon tehokkuuden kannalta järkevällä tavalla. Ratkaisujen tulee soveltua koneellisella poistoilmanvaihtojärjestelmällä varustettuihin pien- ja kerrostaloihin. Laboratoriossa etsittiin kussakin mittauksessa vedottomasti sisäänsaatava ilmavirta ja samalla mitattiin paikallisen ilmavirtauksen nopeus ja lämpötila, operatiiviset lämpötilat, vertikaaliset lämpötilaerot, ikkunan pintalämpötilat, ilman sisäänpuhallusarvot, paine-erot ikkunassa ja ilman vaihtotehokkuus. Lisäkokeissa tutkittiin mm. ikkunasyvennyksen, verholaudan ja karmilistan vaikutusta sisäilmastoon. Ilma johdettiin sisään kaksilasisen ikkunan pääasiassa tiivistämättä jätetyistä puiteraoista, mutta myös sisäikkunan yläpuitteeseen porattuja reikiä ohjauslistalla varustettuna kokeiltiin. Lisäkokeissa käytettiin myös säleventtiiliä yläpuitteessa. Kokeet suoritettiin pääasiassa -10°C ja -20°C ulkolämpötiloissa. Ulkoilmaa saatiin tuloilmaikkunan kautta vedottomasti sisään n. 6,0 dm3/s valoalan m2:ä kohti. Virtauskuvion hallittavuuden suhteen parhaimmaksi osoittautui tapaus, jossa ilma tuotiin sisään yläpuitteeseen poratuista rei'istä, joiden jälkeen oli asennettu ylöspäin suuntaava ohjauslista. Myös puiterakojen kautta saatiin yhtäpaljon ilmaa sisään, mutta heittokuvio oli altis ulkoisille paineenvaihteluille. Sisäikkunan yläpuiteraon yläpuolinen karmilista aiheuttaa virtauskuvioon häiriön, joka voidaan korjata ottamalla lista pois. Ilman listaa saatiin lisäkokeissa jopa 12 dm3/s m2 vedottomasti sisään, mutta virtaus on melko altis ulkoisille häiriöille. Toimistotiloihin ainoana sovellutuksena käytettiin ohjaavaa säleventtiiliä, joka suuntaa vetohaitat siihen osaan huonetta, jossa ei oleskella. Virtauksen vetoisuusvaikutukset huoneessa kohdistuivat pääasiassa nilkkoihin ja lattiavirtauksen todettiin olevan hallitseva, kun ilma oli lasketutut ikkunan läheisyydessä alas. Lattiavirtaus on todellisuudessa viihtyisämpää, kun käytetään suurempia lämmitystehoja kuin tässä tutkimuksessa. Ulkoilma lämpeni tuloilmaikkunan läpi tullessaan n. 50 % sisä- ja ulkoilman lämpötilaerosta ja tämän suhteen parhaimmaksi osoittautui tapaus, jossa ilma tuotiin ulkoikkunan alapuiteraon ja sisäikkunan yläpuiteraon kautta. Verhot ja varsinkin rullaverhot heikentävät illan lämpenemistä huomattavasti. Paine-erot ikkunan yli olivat n. 10 - 20 Pa, jotka ovat käytäntöä ajatellen sopivia. Paikalliset ilman vaihtotehokkuudet olivat 34 - 45 %. Vaarana havaittiin ilmavirtauksen oikosulku lattialla, jos ilma johdetaan huoneesta oven alaraon kautta pois. Oven yläreunassa oleva rako on tehokkaampi. Tuloilmaikkunan sisälasin pintalämpötila laskee kylmän ulkoilman vaikutuksesta ja se on alttiimpi vesihöyryntiivistymiselle sisäpintaan kuin tavallinen tiivis ikkuna. Rullaverhot lisäävät tiivistysalttiutta huomattavasti. Kokeissa havaittujen hetkellisten tiivistymisien ja samanaikaisesti mitattujen huoneilman suhteellisten kosteuksien perusteella tuloilmaikkuna ei sovellu huonetiloihin, joissa on jatkuva korkea suhteellinen kosteus talviolosuhteissa. Lopuksi esitetään tuloilmaikkunoiden suunnittelua varten mitoitusyhtälöt. Niissä käytettäviä virtausvakioidenarvoja on laskettu mittaustuloksista.