Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon toimivuuden määrittäminen kenttämittauksilla

People spend up to 90 % of their time indoors. Indoor environment has a significant impact in one’s health, comfort and productivity. Only in Europe two million disability adjusted life years are lost every year due to poor indoor air quality. With only a 600 ppm increase in CO2 concentrations can cause a significant decrease in decision-making performance. It can be concluded that ventilation systems have an enormous impact on people’s health and wellbeing by contributing to the quality of indoor air. Ventilation systems also have a distinct impact on the world’s energy consumption. Approximately 40 % of all energy produced is used for buildings to manage indoor climate and it produces around 30 % of the total greenhouse house gas emissions. In Nordic countries ventilation contributes approximately of 35-50 % of building’s total energy consumption hence ventilation systems have a big role in controlling the climate change. EU’s energy performance of buildings directive states that in 2020 all new buildings must be near-zero energy buildings, which develops a lot of pressure for increasing energy efficiency with different methods. Ventilation systems need to become more energy efficient without compromising indoor air quality. Demand controlled ventilation (DCV) systems can increase energy efficiency significantly compared to constant air volume ventilation systems without compromising indoor air quality. Unfortunately, DCV systems have not been working as desired and there have been problems with controllers, sensors, subsystems and components. DCV systems can be very complex which leads to notable challenges with fault diagnostics. This thesis’s goal is to analyze the functionality of variable air volume systems. The results of this study show that the DCV systems do not work as designed in most of the analyzed buildings. The most common problem was that the airflows did not match the designed airflows and the relation between supply and exhaust airflows were too high or low. On the other hand, room conditions were acceptable in most of the rooms showing that the functionality cannot be defined by measuring room conditions. This study shows that DCV systems can reduce energy efficiency without reducing indoor air quality but due to their complexity DCV systems many of them do not work properly in practice.Ihmiset viettävät noin 90 % ajastaan sisätiloissa. Sisäilmastolla on merkittävä vaikutus ihmisten terveyteen, mukavuuteen ja tuottavuuteen. Pelkästään Euroopassa kaksi miljoonaa toimintakykyistä elinvuotta menetetään joka vuosi heikon sisäilman laadun vuoksi. Vain 600 ppm:n nousu CO2 pitoisuudessa heikentää päätöksentekokykyä merkittävästi. Voidaan siis todeta, että ilmanvaihtojärjestelmällä on merkittävä vaikutus ihmisten terveyteen ja hyvinvointiin vaikuttamalla sisäilman laatuun. Ilmanvaihtojärjestelmillä on myös merkittävä vaikutus maailman energiankulutukseen. Arviolta 40 % kaikesta tuotetusta energiasta kuluu rakennusten sisäilmaston hallintaan, mikä tuottaa noin 30 % kasvihuonepäästöistä. Pohjoismaissa ilmanvaihtojärjestelmään kuluu noin 35-50 % rakennuksen koko energiankulutuksesta, joten ilmanvaihtojärjestelmillä on suuri vaikutus ilmastonmuutokseen. EU direktiivi EPBD:n mukaan vuonna 2020 kaikkien uusien rakennusten tulee olla lähes nollaenergiarakennuksia tarkoittaen, että ilmanvaihtojärjestelmien tulee kehittyä entistä energiatehokkaimmiksi. Ilmanvaihtojärjestelmien tulee olla entistä energiatehokkaampia kuitenkin heikentämättä sisäilman laatua. Kysyntään perustuva (DCV) ilmanvaihtojärjestelmä voi lisätä energiatehokkuutta verrattuna perinteisempään tasailmamääräiseen ilmanvaihtojärjestelmään heikentämättä sisäilman laatua. Valitettavasti DCV järjestelmät eivät ole toimineet halutulla tavalla ja niissä on todettu ongelmia ohjaimissa, sensoreissa, alijärjestelmissä ja komponenteissa. DCV järjestelmät voivat olla hyvinkin monimutkaisia johtaen huomattaviin ongelmiin virhediagnooseissa. Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää muuttuvien ilmamääräisten ilmanvaihtojärjestelmien toimivuus. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että DCV järjestelmät eivät toimi suunnitellulla tavalla suurimmassa osassa tutkituista rakennuksista. Yleisin ongelma on, että mitatut ilmavirrat eivät täsmänneet suunniteltuja ilmavirtoja, sekä tulo- ja poistoilmavirtojen suhteet olivat usein liian suuret tai pienet. Toisaalta, suurimmassa osassa kohteista sisäilmaston olosuhteet olivat hyväksyttävät osoittaen, että ilmanvaihtojärjestelmän toimivuutta ei voi määrittää pelkästään tutkimalla sisäilmastona olosuhteita. Tämä tutkimus osoittaa, että DCV järjestelmät voivat vähentää energiankulutusta heikentämättä sisäilman laatua, mutta järjestelmien monimutkaisuuden takia useat järjestelmät eivät toimi käytännössä