Ilmavirtauskalkulaattori — Ilmamuutokset tunnissa (ACH) & CFM

Ilmamäärälaskuri

Ilmamäärälaskuri määrittää ilmanvaihtuvuuden tunnissa (ACH) eli sen, kuinka monta kertaa huoneen ilma vaihtuu kokonaan yhden tunnin aikana. Se toimii myös käänteisesti ja määrittää, millainen ilmavirta puhaltimen tai ilmanvaihtoaukon on tuotettava tavoitellun ilmanvaihtuvuuden saavuttamiseksi.

Mitä ilmanvaihtuvuus tunnissa tarkoittaa?

Puhallin tai venttiili siirtää ilmaa huoneeseen ja työntää tunkkaista ilmaa ulos. Jos ilmamäärä vastaa yhtä huoneellista ilmaa tunnissa, huoneessa tapahtuu 1 ilmanvaihtuvuus tunnissa. Jos se siirtää tunnissa kaksi huoneellista ilmaa, ilmanvaihtuvuus on 2 ACH. Suurempi ACH tarkoittaa yleensä raikkaampaa ilmaa, vähemmän kertynyttä kosteutta ja vähemmän ilmassa leijuvia hiukkasia. Erittäin suuri ACH lisää myös kustannuksia, koska suuremmalla teholla käyvä puhallin kuluttaa enemmän energiaa ja tuo sisään enemmän lämmitettävää tai jäähdytettävää ilmaa.

Ilmamäärän kaava

ACH saadaan jakamalla ilmamäärä huoneen tilavuudella. Tilavuus on pituus kertaa leveys kertaa korkeus, ja kaikkien mittojen on oltava samoissa yksiköissä.

$\text{Tilavuus} = L \times W \times H$

Metrijärjestelmän yksiköissä ilmamäärä ilmoitetaan kuutiometreinä tunnissa (m³/h), mikä vastaa jo ACH-arvon tuntikohtaista määritelmää:

$\text{ACH} = \frac{\text{Ilmamäärä (m³/h)}}{\text{Tilavuus (m³)}}$

Brittiläisissä ja yhdysvaltalaisissa yksiköissä ilmamäärä ilmoitetaan yleensä CFM-yksikkönä eli kuutiojalkoina minuutissa. Kertomalla arvo 60:llä se muunnetaan kuutiojalkoiksi tunnissa ennen jakamista huoneen tilavuudella:

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{Ilmamäärä (CFM)}}{\text{Tilavuus (ft}^3\text{)}}$

Tavoite-ACH-arvon edellyttämä ilmamäärä

Puhaltimen tai ilmanpuhdistimen mitoituksessa kaava järjestetään uudelleen niin, että ratkaistaan ilmamäärä ACH-arvon sijaan.

$\text{Tarvittava ilmamäärä (m}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{Tilavuus (m}^3\text{)}$

$\text{Tarvittava ilmamäärä (CFM)} = \frac{\text{ACH} \times \text{Tilavuus (ft}^3\text{)}}{60}$

Laskuesimerkki

Neuvotteluhuoneen mitat ovat 5 m × 4 m × 3 m. Sen tilavuus on:

$5 \times 4 \times 3 = 60 \text{ m}^3$

Venttiili syöttää ilmaa 360 m³/h. Sen ACH-arvo on:

$\text{ACH} = \frac{360}{60} = 6$

Huoneessa tapahtuu 6 ilmanvaihtoa tunnissa.

Samat luvut toimivat myös käänteisesti. 6 000 kuutiojalan (170 m³)-huone, jossa tarvitaan 6 ACH, edellyttää:

$\frac{6 \times 6{,}000}{60} = 600 \text{ CFM}$

Suositeltu ilmanvaihtuvuus huonetyypin mukaan

Sopiva ACH-arvo riippuu tilan käyttötarkoituksesta. Keittiö tai kylpyhuone tarvitsee enemmän ilmanvaihtoa kuin makuuhuone, koska ruoanlaitto ja peseytyminen lisäävät kosteutta ja hajuja. Nämä ovat tavanomaisia suunnitteluohjeiden mukaisia vaihteluvälejä. Paikalliset rakennusmääräykset ja standardit, kuten ASHRAE 62,1, ovat säännellyissä hankkeissa ensisijaisia.

Ilmavälitteisten sairauksien riskin vähentämiseksi Yhdysvaltain tautien valvonta- ja ehkäisykeskukset (CDC) suosittelevat tavoitteeksi vähintään 5 puhtaan ilman vaihtumista tunnissa oleskelluissa sisätiloissa.

Usein kysyttyä

Mitä eroa on ilmamäärällä ja ACH-arvolla? Ilmamäärä tarkoittaa ilman tilavuutta aikayksikköä kohti, ja se ilmoitetaan yksiköissä m³/h tai CFM. ACH vertaa tätä ilmamäärää tietyn huoneen kokoon. Sama puhallin tuottaa pieneen komeroon suuren ACH-arvon ja suureen halliin pienen ACH-arvon.

Mitä CFM tarkoittaa? CFM on lyhenne sanoista kuutiojalkaa minuutissa, ja se on puhaltimien, ilmanpuhdistimien ja LVI-laitteiden tavallinen ilmamäärän yksikkö. Kertomalla CFM-arvo 60:llä se muunnetaan kuutiojalkoiksi tunnissa, jota ACH-kaava tarvitsee.

Onko suurempi ACH aina parempi? Ei aina. Huoneen tarpeen ylittävä ilmanvaihtuvuus tuhlaa puhaltimen energiaa sekä sisään tulevan ilman lämmittämiseen tai jäähdyttämiseen käytettävää energiaa. Yleensä tavoitteena on huonetyypille suositellun vaihteluvälin mukainen arvo.

Mitoittaako tämä laskuri koko LVI-järjestelmän? Ei. Se mitoittaa yhden huoneen ilmanvaihdon. Täydellisessä LVI-suunnittelussa otetaan huomioon myös lämmitys- ja jäähdytystehon tarpeet, kanavahäviöt sekä käyttöasteeseen perustuvat ulkoilmamäärien vähimmäisvaatimukset.

Miksi brittiläisten ja yhdysvaltalaisten yksiköiden kaavassa kerrotaan 60:llä? CFM mittaa ilmamäärää minuutissa, mutta ACH mittaa ilman vaihtumista tunnissa. Kertomalla CFM-arvo 60:llä minuutit muunnetaan tunneiksi ennen jakamista huoneen tilavuudella.

Lähteet

• CDC — Ilmanvaihto rakennuksissa: tavoitteena 5 ilmanvaihtuvuutta tunnissa
• Ilmanvaihtuvuus tunnissa — Wikipedia
• EngineeringToolBox — Huoneiden ilmanvaihtuvuudet
• ASHRAE-standardi 62.1 — Hyväksyttävän sisäilman laadun ilmanvaihto