Miksi mittaamme hiilidioksidia ilmanvaihtosovelluksissa?

CO₂-mittaukset ilmanvaihtosovelluksissa

Lämmitystä, ilmanvaihtoa ja ilmastointia ei tyypillisesti pidetä haastavana hiilidioksidianturien sovellusalueena. Vaikka ympäristöolosuhteet ovat yleensä kunnossa, anturien on silti oltava luotettavia, helposti huollettavia ja vakaita pitkäaikaisessa käytössä. Tässä kirjoituksessa käsittelen sitä, miksi hiilidioksidimittauksia ylipäätään tarvitaan, ja miten tarpeenmukainen ilmanvaihto toimii. Lisäksi tarkastelen, miten mittaukset auttavat ylläpitämään ihmisten hyvinvointia rakennuksessa ja vaikuttavat käyttökustannuksiin.

Miksi mittaamme hiilidioksidia ilmanvaihtosovelluksissa?

Vaikka yleisin syy hiilidioksidin mittaamiseen on energiansäästö, lisääntyvä tutkimusnäyttö sisäilman laadun ja ihmisten hyvinvoinnin välisestä suorasta yhteydestä korostaa mittausten merkitystä terveellisten ja tuottavien työympäristöjen ylläpitämisessä. Säädösten noudattaminen on toinen vaikuttava tekijä, erityisesti jos rakennusten omistajat hakevat sertifikaatteja, jotka edellyttävät tarpeenmukaisen ilmanvaihdon ja/tai CO₂-mittausten käyttöä. 

Miten tarpeenmukainen ilmanvaihto toimii?

Yllä oleva kaavio havainnollistaa eroja säännöllisen aikaohjatun ilmanvaihdon ja tarpeenmukaisen ilmanvaihdon välillä. Siniset palkit osoittavat tilan, kuten toimiston, käyttöasteen päivän aikana, kun taas oranssi viiva näyttää, miten aikaohjattu ilmanvaihto toimii. Tässä tapauksessa ilmanvaihto on energian säästämiseksi ajastettu toimimaan klo 7.00–18.00 ja olemaan poissa käytöstä öisin. Harmaa viiva havainnollistaa, miten tarpeenmukainen ilmanvaihto CO₂-mittausten perusteella toimii. Huoneen CO₂-pitoisuus mitataan antureilla, ja raikkaan ilman määrää säädetään pitoisuuden pitämiseksi halutulla tasolla. Raikkaan ilman tai ilmanvaihdon määrä vaihtelee rakennuksen käyttöasteen mukaan.

Ilmanvaihtosovellusten hiilidioksidiantureita koskeviin säännöksiin liittyviä huomioita

Yksi tärkeimmistä ilmanvaihtosovelluksiin liittyvistä standardeista on vihreän rakentamisen standardi ASHRAE 189.1, joka asettaa tiukat vaatimukset hiilidioksidianturien tarkkuudelle ja edellyttää, että joko niiden tulee kyetä mittaamaan ulkoilman hiilidioksidipitoisuutta tai tämä pitoisuus tulee arvioida paikallisten tilastojen perusteella. Käytännössä tämä tarkoittaa, että monet valitsevat mieluiten ulkoanturin käyttämisen.

Yksi kauimmin voimassa olleista säädöksistä on Kalifornian energiakomission standardi CEC-400-2008-001 (tehokkuusstandardit asuin- ja muissa rakennuksissa). Vihreän rakentamisen standardi LEED v.4 antaa hyvityksiä hiilidioksidimittauksesta, ja käytössä olevien tilojen hiilidioksidivalvonnasta voi saada kaksi hyvityspistettä. Siinä on myös anturien tarkkuutta, kalibrointiväliä ja huoltoa koskevia vaatimuksia – tällaiset vaatimukset ovat yleistymässä, ja ne ovatkin perusteltuja. Miksi vaatia mittausta, jos ei vaadita myös huoltoa? 

Sisäilman laatu on ajankohtainen aihe. Esimerkiksi International WELL Building Instituten WELL-rakennusstandardi perustuu suurelta osin LEED- ja ASHRAE-standardeihin. Nykyään painotukset ovat siirtymässä pois teknisistä vaatimuksista ja kohti rakennusten käyttäjien hyvinvointia. Vuonna 2010 Maailman terveysjärjestö julkaisi sisäilman laadun oppaan, jossa on tiettyjä epäpuhtauksia koskevia ohjeita sekä tietoja niiden terveydelle aiheuttamista riskeistä.

Ilmanvaihdon mittausten vaikutus rakennuksen käyttökustannuksiin

Tyypillisen toimistorakennuksen käyttökustannukset voivat jakautua esimerkiksi seuraavasti:

Energiakustannukset muodostavat noin 1 prosentin rakennuksen kokonaistoimintakustannuksista, kun vuokra- ja pääomakustannukset ovat yhteensä 9 % ja työntekijöiden palkat 90 %. Tämä merkitsee, että työntekijöiden hyvinvointi ja tuottavuus ovat todennäköisesti tärkeimmät ilmanvaihtoon liittyvät näkökohdat. Ilmanvaihtojärjestelmien jättäminen optimoimatta CO₂ -mittausten avulla voi osua juuri siihen paljon suurempaan, 90 %:n osuuteen ja heikentää tuottavuutta.

Yhteys CO₂ -pitoisuuksien ja työntekijöiden tuottavuuden välillä

Tutkimukset ovat osoittaneet, että CO₂ -pitoisuudella on suuri vaikutus ihmisen kognitiiviseen suorituskykyyn. Eräässä Harvardin yliopiston tutkimusryhmän tekemässä tutkimuksessa tarkasteltiin, miten CO₂-pitoisuuden vaihtelu vaikutti tiettyihin taitoihin. Tutkimuksessa havaittiin, että sellaiset taidot kuin kriisitilanteiden hallinta, tietojen hyödyntäminen ja strateginen ajattelu heikentyivät merkittävästi jo CO₂-pitoisuudella 1 000 ppm, jota pidetään terveellisenä pitoisuutena työskentelyyn.

Kohonneet CO₂ -pitoisuudet voivat johtaa työntekijöiden oppimisen heikentymiseen, tuottavuuden alentumiseen, huonoon päätöksentekoon, virheisiin ja jopa vaaratilanteisiin. Yleisesti ottaen tutkimukset osoittavat, että hyvä sisäilman laatu voi merkittävästi lisätä työntekijöiden tuottavuutta.

Tämän blogisarjan seuraavassa osassa tarkastelemme Vaisalan CARBOCAP®-anturiteknologiaa ilmanvaihtosovelluksissa.

Tutustu ilmanvaihdon mittalaitteiden valikoimaamme tai tarkastele niitä ilmanvaihdon sivustollamme.