Systemair

Uusimmat tutkimukset osoittavat, että luokkahuoneiden ilmanlaatu vaikuttaa akateemiseen menestykseen. Aika, jolloin luokkahuoneiden lämpötilaa ja hiilidioksiditasoa ohjattiin avaamalla ja sulkemalla ikkunoita, on ohi. Ilmatiiviimmät rakennukset edellyttävät mekaanisen ja säädellyn ilmastointijärjestelmän käyttöä. Tämä tosiasia on otettava huomioon suunnitelmissa ja töiden suunnittelussa.

Luokkahuoneissa on keskimäärin 35 henkilöä. Jotta taataan yli 1 000 ppm:n CO2-taso luokkahuoneissa, on ulkoilman virtaus oltava 30 m³/h per henkilö. Tämä vastaa 1,050 m³/h ulkoilman virtausta, jotta tilassa saavutetaan nelinkertainen tai viisinkertainen ilmanvaihto. Tuloilmajärjestelmän täytyy tuoda ilmamäärä vedottomasti luokkahuoneisiin sekä varmistaa lämmitys- ja jäähdytystoiminnot.

Nykyään ilmastointilaitetta, joka ei kykene tarjoamaan mukavaa ilmastoa vedon tai erilaisten ilmastoalueiden vuoksi, ei hyväksytä. Päiväkodeissa ja kouluissa on pystyttävä tarjoamaan olosuhteet, jotka eivät aiheuta terveydellisiä ongelmia vaan varmistavat täydellisen fyysisen ja henkisen suorituskyvyn.

Sisäilma ja energiatehokkuus

Kuva 1 esittää tapahtumia, jotka johtuvat energiavaatimuksista. Nykyaikaiset rakennukset ovat täydellisesti lämpöeristettyjä, jonka tuloksena ovat lähes täysin ilmatiiviit rakennukset. Lämpöhäviöiden pieneneminen parantaa luonnollisesti rakennusten energiatehokkuutta.

Tiiviit rakennukset eivät päästä ilmaa läpi. Tämä tarkoittaa, että hengitysilman CO2-pitoisuus kasvaa jatkuvasti. Lisäksi opiskelijat tuottavat n. 50 g/kg vesihöyryä, mikä nostaa ilman kosteutta.

Seurauksena on, että opiskelijoiden kyky keskittyä koulutyöhön vähenee ja rakennuksen lisääntynyt kosteus voi johtaa homeisiin seiniin. Ilmatiiviit rakennukset päästävät haihtuvia tai rakennuksesta hajoavia aineita sekoittumaan ilmaan. Tätä seikkaa ei voida rakennusvaiheen aikana estää.

Ongelma oli sama myös vanhojen rakennusten kanssa, mutta väljissä rakennuksissa ilma vaihtui jatkuvasti, eivätkä epäpuhtaudet keskittyneet. Pääasiassallisesti ilmanvaihto saatiin aikaan avaamalla ikkuna.Tämä alensi hiilidioksidipitoisuutta lyhyeksi ajaksi ja vei kosteutta pois rakennuksesta.

Ulkoilma on lämmitettävä huoneenlämpöiseksi. Tämä menetelmä vaatii runsaasti energiaa ja aiheuttaa suuria lämpötilanvaihteluita sekä epätasaisen lämpötilan huoneeseen. Tämä ongelma on mahdollista ratkaista vain mekaanisen ilmastoinnin avulla.

Energiatehokas ilmankäsittelylaite kattaa melkein kaikki lämpöhäviöt lämmöntalteenotolla. Ohjatun mekaanisen ilmastoinnin ansiosta tehokkuus pysyy korkeana, ilman että huonekohtaiset olosuhteet heikkenevät.

Ohjeelliset vaatimukset

Koulut rakennetaan ilmatiiveiksi paremman energiatehokkuuden takia. Tässä rakentamismallissa vaaditaan käytettäväksi mekaanista ilmastointia. Voimassa olevien rakennusmääräysten lisäksi on otettava huomioon DIN EN 15251, DIN EN 13779 ja VDI 6040 normit. VDI 6040:n ylemmällä tasolla määritellään käytössä olevan luokkahuoneen huonelämpötilaksi 20°-26° riippuen ulkoilman lämpötilasta. Näin ollen oletetaan, että kukaan opiskelijoista ei altistu suoralle auringon säteilylle. Lisäksi on maininta epäpuhtausvapaasta tilasta ja yli 1 000 ppm:n hiilidioksidipitoisuuden ylitys ei ole sallittua.

Seuraavassa taulukossa on esitetty puhaltimella tuetun ilmastointilaitteen ulkoilman tilavuusvirran tulkinta DIN EN 13779 mukaan:

Kategoria

kuvaus

CO2 -pitoisuuden nousu kohti ulkoilmaa (ppm)

Ulkoilman tilavuusvirta (m³/h) per opiskelija

IDA 1

Korkea huoneilman laatu

< 400

>54

IDA 2

Keskimääräinen huoneilman laatu

400 - 600

36 - 54

IDA 3

Kohtuullinen huoneilman laatu

600 – 1,000

22 - 36

IDA 4

Huono huoneilman laatu

> 1,000

>22

Taulukko 1: Sisäilman laatu ja ulkoilman tilavuusvirta DIN EN 13779 mukaan

Kun sallittu CO2-pitoisuus on 1 000 ppm, koulu kuuluu IDA 3-osan alle, jonka ulkoilmatilavuus on 22-36 m³/h per henkilö. DIN EN 15251 mukainen ulkoilman virtauksen tulkinta menee toisella tavalla. Tässä ohjeessa otetaan huomioon 2 m²:n pinta-ala per opiskelija. Seuraavassa taulukossa on esitetty vähän epäpuhtauksia päästävän rakennuksen tulkinta:

 

 

Ilman tilavuus rakennuksen emissioita vastaan m³/(hm²)

 

Esimerkki vähäpäästöisestä
rakennuksesta

2m²/person

Kategoria

Ilmamäärän virtaus

m³/h (opiskelija)

 Erittäin vähäpäästöinen rakennus

 Vähäpäästöinen rakennus

Korkeapäästöinen rakennus

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(2)+(4)x2

I

36

1,8

3,6

7,2

43 m³/h

II

25

1,3

2,5

5,0

30 m³/h

III

14

0,7

1,4

2,9

17 m³/h

 

DIN EN 15252 määrittelee kolme sisäilmaryhmää, jotka erittelevät käyttäjän odotukset ja mahdollistavat eri-ikäisten tai olosuhteiden mukaisissa rakennuksissa luokkien käytön. Luokkaan II sovelletaan tavanomaisia odotuksia uudesta rakennuksesta, luokka III koskee kohtuullisia odotuksia olemassa olevasta rakennuksesta ja I-luokkaan sovelletaan erittäin suuria odotuksia, ja sitä tulisi käyttää vain fyysisesti toimintarajoitteisille tai hyvin pienille lapsille. Taulukko itse osoittaa rakennuksen kolme päästöluokkaa. Annetut hinnat ovat per henkilö ja m². Näin ollen uuden koulun rakentamiseen II luokkaan ovat ulkoilmavirtavirran tulokset seuraavat:    

(2)  + 2 x (4)

25 m³/h + 2 x 2,5 m³/(hm²) = 30 m³/h/henkilö

Lämpötilan, kosteuden ja hiilidioksiditason lisäksi luokkahuoneen akustiikka vaikuttaa merkittävästi opiskelijoiden ja opettajien toimintaan. Alhainen melutaso antaa opettajille mahdollisuuden puhua vaivattomasti ja kommunikoida oppilaiden kanssa. Akustiseen käsitykseen opiskelijoissa vaikuttaa pääosin äänen heijastuminen, jälkikaiunta-aika ja taustamelu. DIN 4109:n mukaan sallittu melutaso on 35 dB (A). Äänenpainetason raja kuulorajoitteiselle tai vaikeiden ja vieraiden kielten tekstien ymmärtämiselle on 30 dB (A).

Uudistusten ja uusien rakennelmien toteuttamiseen on sovellettava voimassa olevia ErP-suuntaviivoja ja F-kaasusäädöksiä. Toisaalta keskus- ja hajautetun ilmankäsittelykeskuksen tehokkuuskriteerit pienentävät ilmastointi- ja jäähdytysenergian tarvetta, mutta toisaalta yksikkö nousee entistä suuremmaksi pitäen ohitukset ja lämmöntalteenoton sisällään. Teknisten tilojen ja keskitettyjen ilmanvaihtolaitteiden tilat on oltava riittävän suuria, jotta yksiköt sopisivat niihin ilman ongelmia. Lisäksi konehuollon suunnitteluprosessissa on huomioitava huoltotöiden ja hygieniatarkastusten mahdollisuus.

Erityistä huomiota on kiinnitettävä jäähdytystekniikkaan. Nykyaikaisessa rakennuksessa lämpöpumpuille ja jäähdyttimille on löydettävissä laajan valikoiman erilaisia sovelluksia. F-kaasuasetuksella, joka tuli voimaan 1. tammikuuta 2015, on tärkeä rooli koulurakennusten tulevaisuudessa. Phase Down -skenaariossa tämä asetus alentaa merkittävästi fluorihiilivetyjä (HFC), joita on saatavilla Euroopan markkinoilla.

Teknisten tilojen suunnitteluprosessissa on otettava huomioon, että tulevaisuuden teknologiat tarvitsevat enemmän tilaa. Käyttäjän velvollisuus on noudattaa F-kaasudirektiiviä, sekä uusissa että jo asennetuissa lämpöpumpuissa ja jäähdyttimissä, on sitova:

 

  • Yleinen päästövähennysvelvoite (3 artiklan 1 ja 2 kohta)

  • Korjausvelvollisuus (3 §: n 3 kohta)

  • Huoltotarkastusvelvollisuuden tiheys (3 artiklan 1 kohta ja 4 artiklan 1 kohta)

Tämä käyttäjän velvoite lisää koulujen teknisen henkilöstön koulutusvaatimuksia ja tekee henkilöstön koulutuksesta haastavampaa.

Nykyaikaisissa kouluissa ei ole vain luokkahuoneita ja henkilökuntaa. Useimmissa kouluissa on myös uimahallit, taukotilat, auditoriot, keittiöt, kuntosalit, ruokalat, laboratoriot, tieteen alueet tai tekniset huoneet. Näiden alueiden eri käyttötarkoitukset asettavat erilaisia vaatimuksia rakennustekniikalle.

Yleisen asetuksen VDI 6040 "ilmanvaihtoa ja ilmastoinnin jäähdytystä kouluissa" lisäksi DIN EN 13779 ja DIN EN 15251 määritellyt ulkoilman määrät ovat voimassa. Lisäalueita koskevat yhtenäiset säännöt ja määräykset, joiden soveltaminen riippuu tilan käyttötarkoituksesta..

Aikaisemmin havaitut ulkoilmamäärät 30 m³/h per henkilö luovat luokkahuoneisiin ilmatilavuudet 900-1 100 m³/h. Jos samalla käytävällä sijaitsevilla luokkahuoneilla on keskitetty ilmastointilaite, on yksittäisen huoneen ohjaus on järkevää. Luokkahuoneisiin voidaan tuoda ulkoilmaa ja tarvittava lämmitys- ja jäähdytysteho rakennuksen teknisentilan kautta.

Huolto keskittyy teknisessä tilassa tehtäviin töihin, jotka voidaan tarvittaessa tehdä myös tuntien aikana. Nykyaikaisten rakennusten hyvä lämpöeristys yhdistettynä erittäin tehokkaaseen lämmönvaihtimeen mahdollistaa luokan lämmityksen ilmalla.

Yhteenvetona voimme sanoa, että energiatehokas ulkoilman käsittely ei pelkästään alenna koulunkäynnin energiatarpeita vaan myös lisää opiskelijoiden saavutusmahdollisuuksia.

Follow us on our social channels
Feedback