FI12412U1 - Ilmanvaihtojärjestelmä - Google Patents

Description

Ilmanvaihtojärjestelmä

Keksinnön kohteena on tilan, kuten rakennuksen tai huoneiston, ilmanvaihtojärjestelmä, joka käsittää ainakin yhden ilmanvaihtokoneen, jossa on poistopuhallin, ohjauslaitteen poistopuhaltimen ohjaamista varten, ainakin yhden ensimmäisen pois-toilmaventtiilin ja ainakin yhden toisen poistoilmaventtiilin, joissa poistoilmaventtii-leissä on moottori poistoilmaventtiilin avaamista ja sulkemista varten.

Rakennusten ilmanvaihto hoidetaan useimmiten koneellisilla ilmavaihtojärjestel-millä, joilla raikasta ilmaa syötetään rakennuksen sisään tulokanavia pitkin ja jäteil-maa poistetaan rakennuksesta poistokanavia pitkin. Ilman liikkuminen kanavissa aikaansaadaan ilmanvaihtokoneella tuotetun puhalluksen ja imun avulla. Tulo-kanavien päissä on tuloilmaventtiilit, ja poistokanavien päissä on poistoilmaventtiilit. Venttiilien asentoa säätämällä voidaan venttiilin läpi virtaavan ilman määrä asettaa halutulle tasolle. Rakennuksen kosteusteknisen toimivuuden kannalta on tärkeää, että ilmanvaihto toteutetaan niin, että rakennus pysyy kaikissa tilanteissa lievästi alipaineisena.

Tunnetuissa ilmanvaihtojärjestelmissä tulo-ja poistoventtiilit on käsin säädettäviä venttiilejä, jotka asetetaan tiettyyn asentoon ilmanvaihtojärjestelmän käyttöönottovaiheessa tehtävän ns. tasapainotuksen yhteydessä. Tulo-ja poistoventtiilit on tarkoitettu pidettäväksi tässä asennossa koko rakennuksen käyttöajan. Mikäli rakennuksessa tarvitaan ilmanvaihdon tehostamista tai alentamista, se tehdään ilmanvaihtokoneen puhallustehoa muuttamalla tai IMS säätölaitteilla.

Tunnettujen ilmanvaihtojärjestelmien toimintaan liittyy useita ongelmia. Ilmanvaihdon tehostamisen tarve on usein hetkellinen ja rajoittuu vain yhteen huoneeseen tai rakennuksen osaan. Tällaisia paikallisia ilmanvaihdon tehostamistarpeita syntyy esimerkiksi huoneiston pesutiloissa, joissa ilmankosteus nousee merkittävästi peseytymisen aikana. Tehostamistarpeita esiintyy myös keittiössä ruoanvalmistuksen yhteydessä, auringon säteilystä ylilämpenevissä huonetiloissa ja yöaikaan makuuhuoneissa. Manuaalisesti säädettävillä venttiileillä varustetuissa ilmanvaihtojärjestelmissä ilmavaihdon määrää ei voida muuttaa hetkellisen tarpeen mukaan, sillä venttiilien asentojen muuttaminen sotkee ilmanvaihdon tasapainotuksen ja voi pahimmillaan johtaa rakenteiden toiminnan kannalta vaaralliseen ylipaineeseen. Koko rakennuksen ilmanvaihdon tehostaminen vain yksittäisen huoneen tai rakennuksen osan kohonneen ilmanvaihtotarpeen vuoksi johtaa ylisuureen ilmanvaihtoon rakennuksen muissa osissa ja lisää rakennuksen energiankulutusta.

Ennestään tunnetaan ilmanvaihtoventtiileitä, joissa on moottori venttiilin avaamista ja sulkemista varten sekä mittausvälineet ilman hiilidioksidipitoisuuden tai kosteuden mittaamista varten. Kun ilman hiilidioksidi-tai kosteuspitoisuus kasvaa, venttiiliä avataan moottorin avulla, jolloin ilmanvaihto venttiilin läheisyydessä tehostuu. Pitoisuuden laskiessa normaaliarvoon, venttiili palautuu alkuperäiseen asentoon. Yksittäisten venttiilien hetkellinen avaaminen voi johtaa liialliseen paikalliseen alipaineeseen, mistä voi seurata ei toivottuja ilmavirtauksia huonetilojen välillä tai ylimääräisiä ilmavuotoja rakenteiden läpi.

Keksinnön tavoitteena on tuoda esiin ilmanvaihtojärjestelmä, joilla voidaan poistaa tunnettu tekniikkaan liittyviä ongelmia. Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan ilmanvaihtojärjestelmällä, joille on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä suo-javaatimuksessa. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä suojavaatimuksissa.

Keksintöön liittyy menetelmä tilan ilmanvaihtojärjestelmän säätämiseksi. Tila voi olla esimerkiksi rakennus tai rakennuksen yksittäinen huoneisto, jossa on huoneita. Ilmanvaihtojärjestelmä käsittää ainakin yhden ilmanvaihtokoneen, jossa on poistopu-hallin, ohjauslaitteen poistopuhaltimen ohjaamista varten, ensimmäisen poistoilmaventtiilin ja ainakin yhden toisen poistoilmaventtiilin. Poistoilmaventtiileissä on moottori venttiilin avaamista ja sulkemista varten. Menetelmässä asetetaan poistoilma-venttiileille tavoiteilmamäärät, mitataan poistoilman virtausnopeus tai paine-ero poistoilmaventtiilien eri puolilla ja välitetään mitattu virtausnopeus tai paine-ero ohjauslaitteeseen. Ohjauslaitteessa määritetään poistoilmaventtiilin läpi virtaava ilma-määrä mitatun virtausnopeuden tai paine-eron avulla, verrataan määritettyä ilma-määrää poistoilmaventtiilille asetettuun tavoiteilmamäärään ja ohjataan poistoilmaventtiilin moottoria ohjauslaitteella avaamaan tai sulkemaan kutakin poistoilmavent-tiiliä tavoiteilmamäärään pääsemiseksi. Poistoilman virtausnopeus voidaan mitata poistoilmakanavasta tai poistoilmaventtiilin virtausaukosta.

Rakennuksen tai huoneiston ilmanvaihtosuunnitelmissa määritellään kullekin tilassa olevalle poistoilmaventtiilille poistoilmamäärä. Menetelmässä tätä suunnitelmien mukaista poistoilmamäärää käytetään tavoiteilmamääränä. Jos paine-eron avulla määritetty poistoilmaventtiilin todellinen ilmamäärä jää tavoiteilmamäärää pienemmäksi, ohjauslaite antaa poistoilmaventtiilin moottorille ohjauskomennon venttiilin avaamiseksi. Vastaavasti, jos poistoilmaventtiilin todellinen ilmamäärä on tavoiteilmamäärää suurempi, ohjauslaite antaa poistoilmaventtiilin moottorille ohjauskomennon venttiilin sulkemiseksi. Venttiilin avaaminen tai sulkeminen muuttaa poistoilman virtausnopeutta poistoilmakanavassa ja paine-eroa poistoilmaventtiilin eri puolilla, jolloin ohjauslaitteeseen välittyy uusi mitattu virtausnopeus tai paine-ero, jonka perusteella ohjauslaitteella määritetään uusi todellinen ilmamäärä, jota verrataan tavoiteilmamäärään. Poistoilmaventtiilin ilmamäärä asettuu näin iteroitumalla tavoiteilmamäärään.

Keksintöön liittyvän menetelmän eräässä edullisessa suoritusmuodossa asetetaan huoneen lämpötilan yläraja, mitataan huoneen ilman lämpötila ja välitetään mitattu lämpötila ohjauslaitteeseen. Ohjauslaitteessa verrataan mitattua lämpötilaa lämpötilan ylärajaan ja nostetaan huoneessa olevan poistoilmaventtiilin tavoiteilmamää-rää, jos mitattu lämpötila ylittää lämpötilan ylärajan. Tavoiteilmamäärän nostamisen johdosta poistoilmaventtiilin todellinen ilmamäärä jää hetkellisesti pienemmäksi kuin tavoiteilmamäärä, jolloin ohjauslaite antaa venttiilin moottorille ohjauskomennon venttiilin avaamiseksi. Iterointiprosessin kautta poistoilmaventtiilin todellinen ilma-määrä asettuu pian tavoiteilmamäärään.

Keksintöön liittyvän menetelmän eräässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa asetetaan huoneen ilmalle kosteuspitoisuuden yläraja, mitataan huoneen ilman kosteuspitoisuus ja välitetään mitattu lämpötila ohjauslaitteeseen. Ohjauslaitteessa verrataan mitattua kosteuspitoisuutta kosteuspitoisuuden ylärajaan ja nostetaan huoneessa olevan poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää, jos mitattu kosteuspitoisuus ylittää kosteuspitoisuuden ylärajan. Kosteuspitoisuus voidaan mitata ilman suhteellisena kosteutena tai absoluuttisena kosteutena.

Keksintöön liittyvän menetelmän eräässä kolmannessa edullisessa suoritusmuodossa asetetaan huoneen ilmalle hiilidioksidipitoisuuden yläraja, mitataan huoneen ilman hiilidioksidipitoisuus, välitetään mitattu hiilidioksidipitoisuus ohjauslaitteeseen, verrataan ohjauslaitteessa mitattua hiilidioksidipitoisuutta hiilidioksidipitoisuuden ylärajaan ja nostetaan huoneessa olevan poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää, jos mitattu hiilidioksidipitoisuus ylittää hiilidioksidipitoisuuden ylärajan.

Vastaavalla tavalla menetelmässä voidaan asettaa yläraja-arvo mille tahansa ilmassa mahdollisesti esiintyvälle, mitattavissa olevalle haitta-aineelle, kuten radon-kaasulle, ammoniakille, hiilimonoksidille, rakennusmateriaaleista, liimoista tai maaleista vapautuville yhdisteille tai homesienien itiöille. Tällöin menetelmässä asetetaan huoneen ilmalle kyseisen haitta-ainepitoisuuden yläraja, mitataan huoneen ilman haitta-ainepitoisuus ja välitetään mitattu haitta-ainepitoisuus ohjauslaitteeseen. Ohjauslaitteessa verrataan mitattua haitta-ainepitoisuutta haitta-ainepitoisuuden ylärajaan ja nostetaan huoneessa olevan poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää, jos mitattu haitta-ainepitoisuus ylittää haitta-ainepitoisuuden ylärajan.

Keksintöön liittyvän menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa pienennetään ainakin yhden toisen poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää samalla, kun ensimmäisen poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää nostetaan. Läpivirtaavan ilma-määrän lisääntyessä ensimmäisessä poistoilmaventtiilissä ilmamäärä vastaavasti pienenee yhdessä tai useammassa toisessa poistoilmaventtiilissä. Edullisesti menetelmässä määritetään kaikkien ilmanvaihtojärjestelmään kuuluvien poistoilma-venttiilien yhteenlaskettu poistoilmamäärä ja pidetään poistoilmaventtiilien yhteenlaskettu poistoilmamäärä olennaisesti vakiona. Poistoilmaventtiilien yhteenlasketun poistoilmamäärän pitäminen vakiona tarkoittaa, että tilan ilmavaihdon tasapaino säilyy koko ajan, vaikka yksittäisissä poistoilmaventtiileissä tapahtuu läpivirtaavan ilmamäärän muutoksia edellä kuvatulla tavalla. Tila pysyy siten koko ajan ilmanvaih-tosuunnitelmien mukaisesti lievästi alipaineisena.

Keksintöön liittyvän menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa asetetaan huoneen ilmasta mitattavalle suureelle alaraja, mitataan mainitun suureen arvo huoneilmasta ja välitetään mitattu suureen arvo ohjauslaiteeseen. Ohjauslaitteessa verrataan mitattua suureen arvoa suureelle asetettuun alarajaan ja pienennetään huoneessa olevan poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää, jos mitattu suureen arvo alittaa suureelle asetetun alarajan. Menetelmässä alaraja voidaan asettaa esimerkiksi huoneen ilman hiilidioksidipitoisuudelle, kosteuspitoisuudelle, lämpötilalle ja/tai haitta-ainepitoisuudelle. Tavoiteilmamäärän pienentämisen johdosta poistoilmaventtiilin todellinen ilmamäärä jää hetkellisesti suuremmaksi kuin tavoiteil-mamäärä, jolloin ohjauslaite antaa venttiilin moottorille ohjauskomennon venttiilin virtausaukon pienentämiseksi. Iterointiprosessin kautta poistoilmaventtiilin todellinen ilmamäärä asettuu pian tavoiteilmamäärään.

Yhden poistoilmaventtiilin ilmamäärän pieneneminen pitää kompensoida joko nostamalla ainakin yhden toisen poistoilmaventtiilin ilmamäärää tai pienentämällä ainakin yhden tuloilmaventtiilin ilmamäärää, jotta ilmavaihdon tasapaino säilyy. Ilma-määrän kasvattaminen toisessa poistoilmaventtiilissä on mielekästä esimerkiksi silloin, kun makuuhuoneen ilmanvaihtoa pienennetään päiväsaikaan ja samalla tehostetaan ilman poistumista oleskelutiloissa ja keittiössä. Energiatehokkain ratkaisu on silloin, kun tuloilman määrää pienennetään poistoilman pienennystä vastaavalla määrällä. Jos huoneistossa havaitaan pitempiaikaista alentunutta ilmanvaihdon tarvetta esimerkiksi huoneiston ollessa tyhjillään, voidaan poistoilmaventtiilien ilma-määrä pienentää kaikissa venttiiliryhmän venttiileissä minimi-ilmanvaihdon vaatimaan ilmamäärään. Tällöin tuloilmaventtiilien ilmamäärää pienennetään vastaavasti, jotta ilmanvaihdon tasapaino tilassa säilyy.

Keksintöön liittyvän menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa poistoilman virtausnopeutta tai paine-eroa poistoilmaventtiilien eri puolilla mitataan jat-kuvatoimisesti ja poistoilmaventtiilin moottoreita ohjataan tarpeen mukaan poistoilmaventtiilien ilmamäärien pitämiseksi tavoiteilmamäärässä. Jatkuvatoimisella mittauksella tarkoitetaan tässä sitä, että mittauksia tehdään säännöllisin väliajoin aina, kun ilmanvaihtojärjestelmän on toiminnassa. Peräkkäisten mittausten välinen aika voidaan asettaa ohjauslaitteesta ja se voi olla sekunteja, minuutteja tai tunteja. Tarvittaessa menetelmässä voidaan säätää poistopuhaltimen puhallustehoa tavoiteil-mamääriin pääsemiseksi. Myös poistoilman lämpötilaa, kosteuspitoisuutta, hiilidioksidipitoisuutta ja/tai haitta-ainepitoisuutta voidaan mitata jatkuvatoimisesti ja poistoilmaventtiilin moottoreita ohjata tarpeen mukaan tavoiteilmamäärien muuttuessa. Edullisesti huoneen ilman lämpötilaa, kosteuspitoisuutta, hiilidioksidipitoisuutta ja/tai haitta-ainepitoisuutta mitataan poistoilmaventtiilin läpi virtaavasta poistoilmasta. Ilmanvaihtojärjestelmä reagoi siten välittömästi tilan sisäilmastossa tapahtuviin paikallisiin muutoksiin ja säätää poistoilmaventtiileitä tarpeen mukaan sisäilman pitämiseksi asetetun tavoitetason mukaisena.

Keksinnön kohteena olevan tilan, kuten rakennuksen tai huoneiston, ilmanvaihtojärjestelmä käsittää ainakin yhden ilmanvaihtokoneen, jossa on poistopuhallin, ohjauslaitteen poistopuhaltimen ohjaamista varten, ainakin yhden ensimmäisen poistoilmaventtiilin ja ainakin yhden toisen poistoilmaventtiilin. Poistoilmaventtiileissä on moottori poistoilmaventtiilin avaamista ja sulkemista varten. Ilmanvaihtojärjestelmä käsittää lisäksi virtausmittarin poistoilman virtasnopeuden mittaamista varten ja/tai painemittausvälineet paine-eron mittaamiseksi poistoilmaventtiilin eri puolilla. Järjestelmässä on lisäksi tiedonsiirtoyhteys mitatun virtausnopeuden ja/tai paine-eron välittämiseksi ohjauslaitteelle sekä ohjauskomentojen välittämiseksi ohjauslaitteesta mainittujen poistoilmaventtiilien moottoreille.

Keksinnön mukaisen ilmanvaihtojärjestelmän eräs edullinen suoritusmuoto käsittää lämpömittarin huoneen ilman lämpötilan ja mittaamista varten, ja mainittu tiedonsiirtoyhteys on sovitettu välittämään mitattu lämpötila ohjauslaitteelle. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi ilmanvaihtojärjestelmä voi käsittää kosteusmittarin huoneen ilman kosteuspitoisuuden mittaamista varten ja mainittu tiedonsiirtoyhteys on sovitettu välittämään mitattu kosteuspitoisuus ohjauslaitteelle. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi ilmanvaihtojärjestelmä voi käsittää hiilidioksidin mittausvälineet huoneen ilman hiilidioksidipitoisuuden mittaamista varten, ja mainittu tiedonsiirtoyhteys on sovitettu välittämään mitattu hiilidioksidipitoisuus ohjauslaitteelle. Edelleen ilmanvaihtojärjestelmä voi käsittää haitta-ainepitoisuuden mittausvälineet minkä tahansa huoneen ilman mahdollisesti sisältämän, mitattavissa olevan haitta-aineen pitoisuuden mittaamista varten, jolloin mainittu tiedonsiirtoyhteys on sovitettu välittämään mitattu haitta-ainepitoisuus ohjauslaitteelle.

Keksinnön mukaisen ilmanvaihtojärjestelmän eräässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa virtausmittari, painemittausvälineet, lämpömittari, kosteusmittari, hiilidioksidin mittausvälineet ja/tai haitta-ainepitoisuuden mittausvälineet on järjestetty poistoilmaventtiiliin. Edullisesti mittausvälineet ovat paristokäyttöisiä laitteita, jolloin ne eivät vaadi toimiakseen verkkovirtaa.

Keksinnön mukaisen ilmanvaihtojärjestelmän eräässä kolmannessa edullisessa suoritusmuodossa mainittu ohjauslaite on järjestetty erilleen ilmanvaihtokoneesta. Ohjauslaite voi olla ilmanvaihtokoneesta erillään oleva tietokone, joka on yhteydessä ilmanvaihtokoneeseen ja poistoilmaventtiileihin tiedonsiirtojärjestelmän välityksellä. Edelleen on ajateltavissa, että ohjauslaite on järjestetty yhteen ilmanvaihtojärjestelmään kuuluvaan poistoilmaventtiiliin tai ilmanvaihtokoneeseen.

Keksinnön mukaisen ilmanvaihtojärjestelmän eräässä neljännessä edullisessa suoritusmuodossa mainittu tiedonsiirtoyhteys on langaton tiedonsiirtoyhteys. Langaton tiedonsiirtoyhteys voi hyödyntää Bluetooth-tekniikkaa, rakennuksen WLAN-verk-koa, matkapuhelinverkkoa tai jotain muuta radioyhteyttä tai Internetiä.

Keksinnön ja sen suoritusmuotojen etuna on, että se parantaa rakennusten ja huoneistojen sisäilman laatua.

Lisäksi keksinnön etuna on, että se säästää energiaa, koska ilmanvaihtojärjestelmällä ilmavaihdon tehostaminen voidaan tehdä tarpeen mukaan paikallisesti kasvattamatta vaihdettavan ilman kokonaismäärää. Sisään johdettavan tuloilman lämmittämiseen tarvittavan energian määrä ei siten kasva ilmanvaihdon tehostamisen aikana.

Lisäksi keksinnön etuna on, että se vähentää manuaalisesti tehtävien ilmanvaihto-järjestelmien säätötoimenpiteiden tarvetta, koska järjestelmä hoitaa tarvittavat säädöt automaattisesti.

Edelleen keksinnön etuna on, että se vähentää kosteusvaurioiden syntymisen riskiä, koska järjestelmä pitää rakennuksen ja huoneiston jatkuvasti alipaineisina. Ilmanvaihdon hetkellinen paikallinen tehostaminen ei muuta ilmanvaihdon kokonais-tasapainoa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää esimerkinomaisesti erästä keksinnön mukaista ilmanvaihtojärjestelmää kaaviokuvana ensimmäisessä ilmanvaihtojärjestelmän säätötilanteessa ja kuva 2 esittää esimerkinomaisesti erästä keksinnön mukaista ilmanvaihtojärjestelmää kaaviokuvana toisessa ilmanvaihtojärjestelmän säätötilanteessa.

Kuvassa 1 on esitetty esimerkinomaisesti eräs keksinnön mukainen ilmanvaihtojärjestelmä kaaviokuvana ensimmäisessä ilmanvaihtojärjestelmän säätötilanteessa. Ilmanvaihtojärjestelmään kuuluu ilmanvaihtokone 10, jossa on tulopuhal li n 12 ja pois-topuhallin 14. Ilmanvaihtokoneeseen kuuluu lisäksi mm. lämmöntalteenottokenno, tuloilman lämmitysvälineet ja lämmöntalteenottokennon jäätymisenestovälineet ja muita ilmanvaihtokoneisiin tavanomaisesti kuuluvia osia. Nämä eivät kuulu tämän keksinnön piiriin, joten niitä ei selosteta tässä yhteydessä tarkemmin. Tulopuhalti-meen on yhdistetty tuloilmakanavisto 16, joka haarautuu huoneiston 100 eri huoneisiin. Tuloilmakanaviston haarojen päissä on tuloilmaventtiili 18. Poistopuhaltimeen on yhdistetty poistoilmakanavisto 20, joka myös haarautuu huoneiston eri huoneisiin. Poistoilmakanavien haarojen päissä on poistoilmaventtiili 22, 22a, 22b, 22c. Raitis tuloilma johdetaan ilmavaihtokoneen sisään rakennuksen ulkopuolelta tulo-putkea 24 pitkin ja jaetaan tulokanaviston kautta huoneiston huoneisiin. Vastaavasti poistoilma johdetaan huoneistosta poistoilmakanavistoa pitkin ilmanvaihtokoneeseen ja ilmanvaihtokoneesta poistoputkea 25 pitkin ulkoilmaan. Keksinnön mukaiseen ilmanvaihtojärjestelmään kuuluu lisäksi ohjauslaite 26, jolla ohjataan tulopu-haltimen ja poistopuhaltimen toimintaa, ts. säädetään puhaltimien puhallustehoa.

Kuvassa 1 esimerkinomaisesti esitetyssä ilmanvaihtojärjestelmässä on ensimmäinen poistoilmaventtiili 22 ja kolme toista poistoilmaventtiiliä 22a, 22b, 22c. Jokainen poistoilmaventtiili on varustettu painemittausvälineillä, jolla voidaan mitata ilmapai-neen ero poistoilmaventtiiliin eri puolilla, ts. huonetilassa vallitsevan ilmanpaineen ja poistoilmakanaviston päässä vallitsevan ilmapaineen erotus. Lisäksi poistoilma-venttiilissä on lämpömittari huonetilan ilman lämpötilan mittaamista varten, kosteus-mittari huonetilan ilman kosteuspitoisuuden mittaamista varten ja hiilidioksidimittari huonetilan ilman hiilidioksidipitoisuuden mittaamista varten. Poistoilmaventtiilissä voi olla myös muita mittausvälineitä erilaisten huonetilan ilmassa mahdollisesti esiintyvien haitta-aineiden pitoisuuksien mittaamista varten. Tällaisia haitta-aineita voivat olla esimerkiksi radon, ammoniakki, hiilimonoksidi, erilaiset rakennusmateriaaleista vapautuvat kemialliset yhdisteet ja homesienten itiöt. Venttiileissä on moottori, jota käyttämällä venttiilin virtausaukon kokoa voidaan suurentaa ja pienentää. Poistoil-maventtiilit on yhdistetty langattomalla tiedonsiirtoyhteydellä 28 ohjauslaitteeseen. Edullisesti langaton tiedonsiirtoyhteys on radioyhteys. Lämpömittarilla, kosteusmit-tarilla ja muilla mittausvälineillä mitatut mittaustulokset siirretään tiedonsiirtoyhteyden välityksellä ohjauslaitteeseen 26.

Ohjauslaite on tietokone, jossa on välineet poistoilmaventtiilien mittaamien ja välittämien mittaustulosten vastaanottamista varten, muisti mittaustulosten sekä ilmasta mitattavien suureiden ylä- ja alarajojen tallentamista varten sekä prosessori ja ohjelmisto mittaustulosten käsittelyä ja analysointia varten. Ohjauslaitteessa on lisäksi välineet tietojen ja komentojen manuaalista syöttämistä varten.

Ilmanvaihtojärjestelmille laaditaan LVI-suunnittelijan toimesta ilmanvaihtosuunni-telma, jossa määritellään järjestelmään kuuluville tuloilmaventtiileille 18 ja poistoil-maventtiileille 22, 22a, 22b, 22c ilmamäärä, joka kulkee venttiilin läpi ilmavaihtoko-neen ollessa käynnissä. Ilmanvaihtosuunnitelma laaditaan siten, että rakennuksesta tai huoneistosta poistettavan ilman määrä on hieman suurempi kuin rakennukseen tai huoneistoon johdettavan ilman määrä, ts. rakennus on aina hieman ali-paineinen. Ilmamäärät ilmoitetaan suunnitelmissa yleensä litroina sekunnissa. Keksinnön mukaisen ilmanvaihtojärjestelmän ohjauslaitteeseen asetetaan jokaiselle ilmanvaihtojärjestelmään kuuluvalle poistoilmaventtiilille tavoiteilmamäärä. Poistoilmaventtiilien tavoiteilmamäärien lähtöarvoina käytetään rakennuksen ilmanvaihto-suunnitelmassa esitettyjä ilmamääriä.

Keksintöön liittyvässä ilmanvaihtojärjestelmän säätömenetelmässä poistoilmavent-tiileissä 22, 22a, 22b, 22c olevat painemittausvälineet mittaavat paine-eroa venttiilin eri puolilla tietyin väliajoin. Peräkkäisten mittausten välinen aika voidaan asettaa ohjauslaitteesta ja se voi olla muutamia sekunteja tai muutamia minuutteja. Käytännössä peräkkäisten mittausten välinen aika on niin lyhyt, että paine-eron mittauksen voi katsoa olevan jatkuvaa. Paine-eron mittausten tulokset välitetään tiedonsiirtoyhteyden 28 välityksellä ohjauslaitteeseen 26, joka laskee paine-eron perusteella poistoilmaventtiilin läpi virtaavan poistoilman ilmavirran kaavalla qv= kp x λ/APa , missä qv = ilmavirta venttiilin yli kp= venttiilikohtainen kerroin APa= paine-ero venttiilin yli

Ohjauslaite vertaa laskettua ilmavirtaa venttiilille asetettuun tavoiteilmavirtaan. Jos laskettu ilmavirta on sallitun toleranssin sisällä tavoiteilmavirrasta, ei ko. venttiilille tehdä mitään toimenpiteitä. Jos laskettu ilmavirta on pienempi kuin tavoiteilmavirta (sallittu toleranssi huomioiden), ohjauslaite antaa ko. poistoilmaventtiilin moottorille ohjauskomennon virtausaukon suurentamiseksi. Vastaavasti, jos laskettu ilmavirta on suurempi kuin tavoiteilmavirta (sallittu toleranssi huomioiden) ohjauslaite antaa ko. poistoilmaventtiilin moottorille ohjauskomennon virtausaukon pienentämiseksi. Virtausaukon koon muuttuminen aiheuttaa muutoksen mitattuun paine-eroon, jolloin venttiilille laskettu ilmavirta saa uuden arvon, jota verrataan tavoiteilmavirtaan. Näin jatketaan niin kauan, että laskettu ilmavirta on sallitun toleranssiin sisällä tavoiteilmavirrasta. Sama tarkastelu tehdään kaikille ilmanvaihtojärjestelmään kuuluville poistoilmaventtiileille.

Painemittausvälineiden sijaan tai niiden lisäksi ilmanvaihtojärjestelmässä voi olla yksi tai useampi virtausmittari poistoilman virtausnopeuden mittaamista varten. Virtausmittari voi olla poistoilmaventtiilissä tai poistoilmaventtiiliin päättyvässä ilmanvaihtokanavassa. Halkaisijaltaan pienissä ilmanvaihtokanavissa virtaisnopeus voidaan mitata kanavan keskeltä ns. yksipistemittauksella ja suuremmissa kanavissa ns. viisipistemittauksella. Mittausten tulokset välitetään tiedonsiirtoyhteyden 28 välityksellä ohjauslaitteeseen 26, joka laskee virtausnopeuden perusteella poistoilmaventtiilin läpi virtaavan poistoilman ilmavirran kaavalla qv= kn x v XA , missä qv = ilmavirta venttiilin yli v = poistoilman virtausnopeus kn= venttiili- tai kanavakohtainen kerroin A= venttiilin virtausaukon tai kanavan koko

Ohjauslaite vertaa laskettua ilmavirtaa venttiilille asetettuun tavoiteilmavirtaan ja antaa tarvittaessa ko. poistoilmaventtiilin moottorille ohjauskomennon virtausaukon suurentamiseksi tai pienentämiseksi. Virtausaukon koon muuttuminen aiheuttaa muutoksen mitattuun virtausnopeuteen, jolloin venttiilille laskettu ilmavirta saa uuden arvon, jota verrataan tavoiteilmavirtaan. Näin jatketaan niin kauan, että laskettu ilmavirta on sallitun toleranssiin sisällä tavoiteilmavirrasta.

Keksintöön liittyvässä menetelmässä poistoilmaventtiilin läpi kulkema ilmavirta voidaan siis määrittää joko paine-eromittausten avulla tai ilman virtausnopeuden avulla. On myös mahdollista, että menetelmässä käytetään molempia määritystapoja rinnakkain, jolloin joissain poistoilmaventtiileissä ilmavirran määritys tehdään mitattujen paine-erojen avulla ja joissain toisissa venttiileissä poistoilmakanavasta tai venttiilin virtausaukosta mitatun ilman virtausnopeuden perusteella.

Jokainen poistoilmaventtiili mittaa virtausnopeuden ja/tai paine-eron lisäksi myös ilman lämpötilaa, ilmankosteutta ja hiilidioksidipitoisuutta tietyin väliajoin. Peräkkäisten mittausten välinen aika voidaan asettaa ohjauslaitteesta, ja se voi olla esimerkiksi muutamia sekunteja, minuutteja tai muutamia kymmeniä minuutteja. Keksintöön liittyvässä menetelmässä ilman lämpötilalle, ilmankosteuspitoisuudelle ja ilman hiilidioksidipitoisuudelle asetetaan ohjauslaitteeseen yläraja-arvot. Huonetilan lämpötilan yläraja-arvo voi olla esimerkiksi 25 °C, ilman kosteuspitoisuuden yläraja ts. ilman suhteellisen kosteuden suurin sallittu arvo esimerkiksi 65 % tai 70 % ja hiilidioksidipitoisuuden yläraja-arvo voi olla esimerkiksi 750 ppm, 900 ppm tai 1200 ppm. Poistoilmaventtiilin mittaama lämpötila, ilmakosteus ja hiilidioksidipitoisuus välitetään heti mittauksen jälkeen tiedonsiirtoyhteyden 28 välityksellä ohjauslaitteelle 26, jossa ohjauslaite vertaa mitattua arvoa asetettuun yläraja-arvoon. Jos jokin mitattu arvo ylittää ko. suureelle asetetun yläraja-arvon, ohjauslaite nostaa ko. poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää. Tavoiteilmamäärän noston suuruus voidaan asettaa ohjauslaitteesta ja se voi riippua mitattavasta suureesta ja/tai mitatun arvon ja asetetun yläraja-arvon erotuksen suuruudesta. Samalla kun yhden poistoilmaventtiilin 22 tavoiteilmamäärää nostetaan, ainakin yhden toisen ilmanvaihtojärjestelmään kuuluvan poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää lasketaan siten, että nostojen ja laskujen summa on nolla. Näin rakennuksen tai huoneiston ilmavaihdon tasapaino säilyy.

Kuvassa 1 esitetyssä ilmanvaihtojärjestelmässä normaalitilanteessa jokaisen tuloil-maventtiilin 18 ilmamäärä on 4 l/s ja jokaisen poistoilmaventtiilin ilmamäärä on 5 l/s. Ilmanvaihtojärjestelmän kautta huoneistoon 100 tulevan ilman kokonaismäärä on siis 16 l/s ja poistuvan ilman määrä 20 l/s, jolloin huoneisto on jatkuvasti alipaine. Huoneistossa oleva alipaine pyrkii tietysti tasoittumaan huoneiston rakenteiden läpi tapahtuvien ilmavuotojen avulla.

Kuvassa 1 ensimmäisen poistoilmaventtiilin 22 jonkin mitatun suureen yläraja-arvo on ylittynyt, minkä johdosta ilmanvaihtoa on tehostettu paikallisesti nostamalla poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää 3 l/s. Samalla kahden ensimmäistä poistoilma-venttiiliä lähellä olevan toisen poistoilmaventtiilin 22a, 22b tavoiteilmamäärää on laskettu kummassakin 1,5 l/s. Ensimmäisen poistoilmaventtiilin poistoilmamäärä nousee näin arvoon 8 l/s ja kahden toisen poistoilmaventtiilin ilmamäärä laskee arvoon 3,5 l/s. Ensimmäinen poistoilmaventtiili 22 ikään kuin ”lainaa” poistoilmakiin-tiötä kahdesta toisesta poistoilmaventtiilistä 22a, 22b. Tuloilmaventtiilien 18 läpi vir-taavan tuloilman määrä ei muutu. Poistoilmaventtiilien kautta huoneistosta poistuvan ilman kokonaismäärä pysyy samana, jolloin ilmanvaihdon tasapaino säilyy. Poistoilmaventtien tavoiteilmamäärien muuttaminen johtaa siihen, että mitatuista paine-eroista määritetyt ilmavirrat poikkeavat tavoiteilmavirroista, jolloin ohjauslaite säätää ilmavirrat tavoitetasojen mukaisille tasoille. Menetelmässä poistoilmavir-tausta tehostetaan paikallisesti huoneiston siinä huoneessa, jossa on tarvetta tehostetulle ilmavirtaukselle. Samalla poistoilmavirtaus pienenee huoneissa, joissa ei ole tarvetta tehostetulle ilmavirtaukselle.

Kuvassa 2 on esitetty eräs keksinnön mukainen ilmanvaihtojärjestelmä toisessa ilmanvaihtojärjestelmän säätötilanteessa. Jos ilmavirtauksen tehostuksen tarve on suuri ja/tai tehostamisen tarvetta on samanaikaisesti useassa poistoilmaventtiilissä, voi toisista poistoilmaventtiileistä lainattavissa olevien ilmavirtojen määrä olla liian pieni. Tällöin ilmavirtauksen tehostaminen voi edellyttää ilmavirtojen siirtämisen lisäksi poistopuhaltimen 14 tehon tilapäistä nostamista. Kuvassa 2 esitetyssä säätö-tilanteessa ensimmäisessä poistoilmaventtiilissä 22 on havaittu voimakasta ilmanvaihdon tehostamistarvetta ja ilmanvaihdon ohjauslaite on asettanut tavoiteil-mamääräksi 14 l/s. Näin suurta paikallista ilmavaihdon tehostamista olisi hankala toteuttaa pelkästään lainaamalla ilmavirtoja viereisistä poistoilmaventtiileistä, minkä vuoksi ohjauslaite nostaa poistopuhaltimen 14 ja tulopuhaltimen 12 puhallustehoa. Tulopuhaltimen puhallustehon nostolla aikaansaatu ”lisävirtaus” ohjataan sisään huoneistoon ensimmäistä poistoilmaventtiiliä 22 lähinnä olevan tuloilmaventtiilin 18 kautta. Tämän tuloilmaventtiilin virtausaukkoa suurennetaan siten, että sen kautta virtaavan ilman määrä nousee arvosta 4 l/s arvoon 10 l/s. Muiden tuloilmaventtiilien läpi virtaava ilmamäärä pidetään ennallaan pienentämällä niiden virtausaukkoja.

Poistopuhaltimen 14 tehon nostaminen mahdollistaa ensimmäisen poistoilmaventtiilin (22) tavoiteilmamäärän nostamisen arvosta 5 l/s arvoon 11 l/s . Kun lisäksi kahdesta ensimmäisen poistoilmaventtiilin viereistä poistoilmaventtiilistä lainataan yhteensä 3 l/s, ensimmäisen poistoilmaventtiilin tavoiteilmamääräksi saadaan 14 l/s. Huoneistosta poistettavan ilman kokonaismääräksi tulee 26 l/s ja huoneistoon sisään virtaavan tuloilman määräksi 22 l/s, joten ilmanvaihdon tasapaino säilyy myös tehostetun ilmanvaihdon aikana.

Poistoilmaventtiilien mittausvälineet mittaavat säännöllisin väliajoin ilman lämpötilaa, ilmankosteutta ja ilman hiilidioksidipitoisuutta tehostetun ilmanvaihdon aikana. Kun mitattujen suureiden arvot palautuvat niille asetettujen yläraja-arvojen alapuolelle, poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärä palautuu normaaliin arvoon, minkä seurauksen venttiilin ilmavirtaus palautuu alkuperäiseen arvoon.

Ilmavaihtojärjestelmään kuuluvat poistoilmaventtiilit voidaan varustaa myös muilla kuin edellä kuvatuilla mittausvälineillä. Mittausvälineillä voidaan periaatteessa mitata mitä tahansa ilmassa mahdollisesti esiintyvän, mitattavissa olevan haitta-aineen pitoisuutta. Ohjauslaitteeseen voidaan asettaa yläraja-arvo mille tahansa ilmassa mitattavissa olevalle haitta-aineelle, kuten radon-kaasulle ammoniakille, hiilimonoksidille, rakennusmateriaaleista, liimoista tai maaleista vapautuville yhdisteille tai homesienien itiöille. Kaikissa järjestelmään kuuluvissa poistoilmaventtii-leissä ei tarvitse olla kaikkia ja/tai samoja mittausvälineitä, vaan venttiilit voidaan varustaa erilaisilla mittausvälineillä.

Kuvissa 1 ja 2 esimerkinomaisesti esitetyissä ilmanvaihtojärjestelmissä ilmanvaih-tokone 10 on varustettu tulopuhaltimella 12 ja järjestelmään kuuluvat tuloilmavent-tiilit 18 ovat moottoroituja venttiilejä, joiden virtausaukon suuruutta voitiin muuttaa ohjauslaitteen 26 antamilla komennoilla. Keksinnön mukainen ilmanvaihtojärjestelmä voidaan toteuttaa myös ilman moottoria olevilla, käsisäätöisillä tuloilmavent-tiileillä. Tällöin venttiilien virtausaukkojen koot säädetään käsin sopivaan asentoon järjestelmän käyttöönoton yhteydessä. Ilmanvaihtojärjestelmän käytönaikainen säätäminen tapahtuu tällöin kuvassa 1 esitetyn säätövaihtoehdon mukaisesti. Edelleen on ajateltavissa, että tuloilmaa ei johdeta huoneistoon lainkaan ilmanvaihtoko-neen kautta, vaan suoraan rakennuksen ulkopuolelta joko rakennuksen ulkoseiniin asennettujen tuloilmaventtiilien kautta tai ulkoilmasta sisätiloihin johtavia ilmavaih-tohormeja tai -kanavia pitkin. Tällöin ilmanvaihtokoneessa ei tarvita lainkaan tulopu-hallinta.

Kuvissa 1 ja 2 selostetuissa suoritusmuodoissa on selostettu ilmanvaihdon tehostaminen ilmasta mitattavan suureen ylärajan ylittyessä. Vastaavalla tavalla huoneen ilmasta mitattaville suureille voidaan asettaa alaraja-arvo ja ohjauslaite voidaan ohjelmoida alentamaan huoneessa olevan poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärää mitatun suureen alarajan alittuessa. Poistoilmaventtiilin tavoiteilmamäärän alentaminen johtaa poistoilmaventtiilin läpi virtaavan todellisen ilmamäärän pienentymiseen edellä kuvatun menetelmän mukaisesti. Yhden poistoilmanventtiilin ilmamäärän pieneneminen pitää kompensoida joko nostamalla ainakin yhden toisen poistoilmaventtiilin ilmamäärää tai pienentämällä ainakin yhden tuloilmaventtiilin ilmamäärää, jotta ilmavaihdon tasapaino säilyy. Alaraja-arvo olisi luontevaa asettaa esimerkiksi ilman hiilidioksidipitoisuudelle ja kosteuspitoisuudelle. Tällöin ilmanvaihtojärjestelmä säätyisi automaattisesti alemmalle ilmanvaihtomäärälle, kun huoneistossa ei ole asukkaita paikalla.

Edellä on selostettu eräitä keksinnön mukaisen ilmanvaihtojärjestelmän edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu edellä selostettuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin suojavaatimusten asettamissa rajoissa.

Claims (8)

Suojavaatimukset 1. Tilan, kuten rakennuksen tai huoneiston, ilmanvaihtojärjestelmä, joka käsittää ainakin yhden ilmanvaihtokoneen (10), jossa on poistopuhallin (14), ohjauslaitteen (26) poistopuhaltimen (14) ohjaamista varten, ainakin yhden ensimmäisen poistoil-maventtiilin (22) ja ainakin yhden toisen poistoilmaventtiilin (22a, 22b, 22c), joissa poistoilmaventtiileissä (22, 22a, 22b, 22c) on moottori poistoilmaventtiilin (22, 22a, 22b, 22c) avaamista ja sulkemista varten, tunnettu siitä, että ilmanvaihtojärjestelmä käsittää lisäksi virtausmittarin poistoilman virtausnopeuden mittaamista varten ja/tai painemittausvälineet paine-eron mittaamiseksi poistoilmaventtiilin (22, 22a, 22b, 22c) eri puolilla ja tiedonsiirtoyhteyden (28) mitatun virtausnopeuden ja/tai paine-eron välittämiseksi ohjauslaitteelle (26) sekä ohjauskomentojen välittämiseksi ohjauslaitteesta (26) mainittujen poistoilmaventtiilien (22, 22a, 22b, 22c) moottoreille. 2. Suojavaatimuksen 1 mukainen ilmanvaihtojärjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lämpömittarin huoneen ilman lämpötilan ja mittaamista varten ja mainittu tiedonsiirtoyhteys (28) on sovitettu välittämään mitattu lämpötila ohjauslaitteelle (26). 3. Suojavaatimuksen 1 tai 2 mukainen ilmanvaihtojärjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää kosteusmittarin huoneen ilman kosteuspitoisuuden mittaamista varten ja mainittu tiedonsiirtoyhteys (28) on sovitettu välittämään mitattu kosteuspitoisuus ohjauslaitteelle (26). 4. Jonkin suojavaatimuksen 1-3 mukainen ilmanvaihtojärjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää hiilidioksidin mittausvälineet huoneen ilman hiilidioksidipitoisuuden mittaamista varten ja mainittu tiedonsiirtoyhteys (28) on sovitettu välittämään mitattu hiilidioksidipitoisuus ohjauslaitteelle (26). 5. Jonkin suojavaatimuksen 1-4 mukainen ilmanvaihtojärjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää haitta-ainepitoisuuden mittausvälineet huoneen ilman sisältämän haitta-aineen pitoisuuden mittaamista varten ja mainittu tiedonsiirtoyhteys (28) on sovitettu välittämään mitattu haitta-ainepitoisuus ohjauslaitteelle (26). 6. Jonkin suojavaatimuksen 1-5 mukainen ilmanvaihtojärjestelmä, tunnettu siitä, että virtausmittari, painemittausvälineet, lämpömittari, kosteusmittari, hiilidioksidin mittausvälineet ja/tai haitta-ainepitoisuuden mittausvälineet on järjestetty pois-toilmaventtiiliin (22, 22a, 22b, 22c). 7. Jonkin suojavaatimuksen 1-6 mukainen ilmanvaihtojärjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu ohjauslaite (26) on järjestetty erilleen ilmanvaihtokoneesta (10). 8. Jonkin suojavaatimuksen 1-7 mukainen ilmanvaihtojärjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu tiedonsiirtoyhteys (28) on langaton tiedonsiirtoyhteys. Skyddskrav

1. Ett ventilationssystem vid ett utrymme, såsom en byggnad eller lägenhet, innefattande åtminstone en ventilationsmaskin (10) med en frånluftsfläkt (14), en styrapparat (26) för att styra frånluftsfläkten (14), åtminstone en första frånluftsventil (22) och åtminstone en andra frånluftsventil (22a, 22b, 22c), vilka frånluftsventiler (22, 22a, 22b, 22c) har en motor för att öppna och stänga av frånluftsventilen (22, 22a, 22b, 22c), kännetecknat av att ventilationssystemet dessutom innefattar en flödesmätare för att mäta frånluftens flödeshastighet och/eller tryckmätare för att mäta tryckskillnaden på frånluftsventilens (22, 22a, 22b, 22c) olika sidor och en da-taöverföringsförbindelse (28) för att förmedla den uppmätta flödeshastigheten och/eller tryckskillnaden till styrapparaten (26) samt för att förmedla styrkommandon från styrapparaten (26) till nämnda frånluftsventilers (22, 22a, 22b, 22c) motorer.

2. Ventilationssystem enligt skyddskrav 1, kännetecknat av att systemet innefattar en termometer för att mäta temperaturen hos luften i rummet, och nämnda dataöverföringsförbindelse (28) är inrättad att förmedla den uppmätta temperaturen till styrapparaten (26).

3. Ventilationssystem enligt skyddskrav 1 eller 2, kännetecknat av att systemet innefattar en fuktmätare för att mäta fukthalten hos luften i rummet, och nämnda dataöverföringsförbindelse (28) är inrättad att förmedla den uppmätta fukthalten till styrapparaten (26).

4. Ventilationssystem enligt något av skyddskraven 1-3, kännetecknat av att systemet innefattar koldioxidmätare för att mäta koldioxidhalten hos luften i rummet, och nämnda dataöverföringsförbindelse (28) är inrättad att förmedla den uppmätta koldioxidhalten till styrapparaten (26).

5. Ventilationssystem enligt något av skyddskraven 1-4, kännetecknat av att systemet innefattar skadeämnesmätare för att mäta halten av ett skadligt ämne hos luften i rummet, och nämnda dataöverföringsförbindelse (28) är inrättad att förmedla den uppmätta skadeämneshalten till styrapparaten (26).

6. Ventilationssystem enligt något av skyddskraven 1-5, kännetecknat av att flödesmätaren, tryckmätarna, termometern, fuktmätaren, koldioxidmätarna och/eller skadeämnesmätarna är anordnade i frånluftsventilen (22, 22a, 22b, 22c).

7. Ventilationssystem enligt något av skyddskraven 1-6, kännetecknat av att nämnda styrapparat (26) är anordnad att vara skild från ventilationsmaskinen (10).

8. Ventilationssystem enligt något av skyddskraven 1-7, kännetecknat av att nämnda dataöverföringsförbindelse (28) är en trådlös dataöverföringsförbindelse.