Lämpö, vesi ja ilmanvaihto 1960-luvun kouluissa
Jukka Sainio
Lämpö-, vesi- ja ilmanvaihtotekniikka kehittyi 1960-luvulla verkkaisesti. Ratkaisumallit lämmitys-, vesi- ja viemäritekniikassa pysyivät perustoiminnoiltaan samanlaisina kuin jo 1930-luvulla. Koulujen käyttövesi- ja viemäriverkostot liitettiin kaupungeissa kunnallisiin verkostoihin, haja-asutusalueilla viemäröinti johdettiin usein saostuskaivojen kautta vesistöihin. Vesi- ja viemärikalusteet olivat 1950-luvun tavoin yksinkertaisia ja tarkoituksenmukaisia.
Koulujen ilmanvaihdon voi väljästi jaotella tekniikan mukaan. Painovoimainen ilmanvaihto vallitsi 1950-luvulla, 1960-luku oli koneellisen poistoilmanvaihdon kautta, alusta alkaen osittaisilla koneellisilla tuloilmajärjestelyillä avustaen, ja 1970-luvulla alkoi täysin koneellisen ilmanvaihdon kausi, joka jatkuu ainoana uudisrakentamisen järjestelmänä edelleen.[1] Muutokset ilmanvaihtojärjestelmien välillä tapahtuivat hitaasti, saman aikakauden kouluissa esiintyi erilaisia variaatioita ja yhdistelmiä eri tekniikoista.
Talotekniikan suunnittelun ohjeistus ja uudet määräykset 1960-luvulla
Insinööriväki, erityisesti suunnittelijat, ovat aina tarvinneet selkokielistä ohjeistusta ja määräyksiä toimintansa tueksi ja ohjenuoraksi.[2] Vuonna 1954 julkaistuista Lämmitys ja ilmanvaihtolaitteiden suunnittelun normaaliohjeista ilmestyi muutettu ja korjattu uusintapainos 1966. Normaaliohjeista suunnittelijat saivat selkänojan toiminnalleen. Ohjeiden mukaisesti toimien rakennus oli oikein ja hyväksyttävästi suunniteltu ja siten valvovien viranomaisten ja tilaajan hyväksyttävissä.
Muutokset normaaliohjeiden edelliseen painokseen olivat pieniä. Luokkien, käytävien ja salien mitoitusilmamäärät pysyivät lähes samoina. Uudistettu, vuoden 1966 painos oli voimassa siihen asti, kunnes rakentamismääräyskokoelman ilmanvaihtoa käsittelevä D2-osan ilmestyi 1976.
Ohjeet esittivät järjestelmien ja niiden toiminnan minimitason, josta käytännössä muodostui maksimitaso. Suunnittelu tapahtui ”määräykset edellä”. Hyvä lopputulos ei aina välttämättä näin toteudu.
Normaaliohjeiden lämmitystekniikkaa käsittelevät luvut esittelevät seikkaperäisesti lämmitystarpeen laskennan, eri paikkakuntien ulkolämpötilojen mitoitusarvot ja tavoitteelliset sisälämpötilat. Samoin ohjeistetaan k-arvon (nykyisen U-arvon) laskenta rakenteille.
Normaaliohjeiden C-osassa ”Ilmanvaihto” käsitellään eri luvuissa mm. ilmanvaihtolaitteiden valinta, ilmankäsittely ja ilmanvaihdon suuruus sekä mitoitusohjeet painovoimaiselle ja koneelliselle ilmanvaihdolle.
Seuraavassa on vertailtu Normaaliohjeiden ensimmäisen (1954) ja toisen painoksen (1966) sekä Suomen rakentamismääräyskokoelman D2-osan (Rakennusten ilmanvaihto, 1978) ohjeistuksia koulurakennuksen mitoitusilmamääristä.[3] Ilmanvaihdon suuruus määrätään joko huoneen käyttötarkoituksen, henkilöluvun, lattiapinta-alan tai huoneen tilavuuden perusteella.
Helsingin rakennusvalvonta ohjeisti suunnittelijoita 1960-luvulta alkaen Rakennustarkastajan yleisohjeilla ja erityisalojen ohjeilla kuten ”Ilmanvaihdon suunnittelusta” ja ”Keskusilmanvaihtojärjestelmien paloturvallisuudesta”.[4]
Vesi ja viemäritekniikan suunnittelua ja urakointia ohjasi Suomen kunnallisteknisen liiton julkaisema Rakennusten vesijohdot ja viemärit (RVV-kirja), jonka ensimmäinen painos ilmestyi 1959. RVV-kirjan merkitys mitoitusohjeena väheni 1976 Rakentamismääräyskokoelman D1-osan ”Kiinteistöjen vesi- ja viemärilaitteistot” myötä, mutta RVV-kirja toimi vielä pitkään suunnittelijoiden ja urakoitsijoiden asennus-, materiaali- ja laitemitoitusohjeena.
1960-luvun koulujen lämmitystekniikka
Vesikeskuslämmitys oli 1960-luvun vakioratkaisu. Siinä lämpö tuotettiin koulukohtaisella öljykattilalla tai saatiin kaukolämmöstä ja jaettiin ikkunoiden alle asennetuilla pattereilla. Lattialämmityskokeilut jäivät 1950-luvulle. Kaukolämpö levisi kaikkiin suuriin kaupunkeihin. Espoon Tapiolasta vuonna 1955 alkanut kaukolämpötoiminta ennätti Ouluun 1969. Kaupunkikoulujenkin siirtyminen öljylämmityksestä kaukolämpöön tapahtui vähittäin ja usein vasta kattilalaitoksen tai sen merkittävien osien elinkaaren päättyessä.
Lämmityksen säätötekniikan kehittyminen paransi sisäilman laatua. 1940- ja 1950-lukujen manuaaliset menoveden säätölaitteet korvattiin sähköisillä. Transistorisäädin oli 1960-luvun moderni tuote lämmitysveden ulkoilman lämpötilan mukaiseen, nopeasti reagoivaan säätöön. Liiallinen kuumuus tai kylmyys luokkahuoneissa ei enää ollut talonmiehen käsin tekemän säädön varassa.
Normaaliohjeiden vuonna 1966 julkaistu toinen painos toi vain vähän muutoksia lämmityslaitosten toteutukseen. Luokkahuoneiden mitoituslämpötila nousi +20 °C:een. Vuoden 1954 painoksessa vastaava arvo oli +18 °C. Sama mitoitusarvon muutos tapahtui myös asuinrakennuksissa. Oppilaskäymälöiden sisäilman mitoitusarvo nousi, nykyisin jopa hyisenä pidetystä +16 asteesta +18 asteeseen. Muutokset kuvannevat osittain elintason nousua ja osittain siirtymistä jo tosiasiallisesti käytössä olleisiin ja totuttuihin lukemiin.
Ullakkotiloihin sijoitetut avonaiset paisunta-astiat korvattiin suljetuilla, kattila- ja lämmönjakohuoneisiin sijoitetuilla suljetuilla laitteistoilla. Aikakauden loivaa vesikattokaltevuutta ja tasakattoja suosivan arkkitehtuurin myötä katosivat myös komeat, kylmät ja korkeat ullakot.
1960-luvun koulujen vesi- ja viemäritekniikka
Lämmitystekniikan tavoin vesi- ja viemäritekniikka pysyi 1960-luvulla samanlaisena kuin 1950-luvulla. Vesijohtojen materiaalina säilyivät sinkitty teräs kylmävesijohdoissa ja kupari lämminvesijohdoissa. Viemärit olivat pääosin valurautaa. Vesijohtokalusteet eivät toiminnoiltaan myöskään poikenneet edellisen vuosikymmenen tuotteista. Ensimmäiset kiinteistökohtaiset jätevesipuhdistamot otettiin käyttöön. Tämä paransi vesistöihin johtuvan viemäriveden laatua merkittävästi.
Tasakattojen takia sadevesiviemärit asennettiin sisätiloihin. Ne korvasivat ulkopuoliset rännit. Tasakattojen kallistukset jäivät usein liian pieniksi, ja koska vesikaton kaivojen puhdistus ja huolto oli puutteellista tai jopa olematonta, syntyi kattovuotoja, jotka leimasivat tasakatot toimimattomiksi pitkälle 2000-luvulle.
1960-luvun koulujen ilmanvaihtotekniikka
Ilmanvaihtotekniikka eteni uusissa koulurakennuksissa vääjäämättä kohti koneellisen ilmanvaihdon aikakautta. Lämpö-, vesijohto- ja tuuletustekniikan käsikirja vuodelta 1959 toteaa: ”Meidän ilmastossamme ei tuuletus ikkunoiden kautta ole käytännöllistä, koska siitä aiheutuu kylmänä vuodenaikana helposti vetoa. Sen sijaan jo rakennuksen piirustuksia laadittaessa suunnitellaan siihen tarkoitusta vastaava koneellinen tai luonnollinen tuuletus ja lämmitys.” Käsikirjassa luetellaan ilmanvaihdon tehtävät.[5]
Painovoimainen ilmanvaihto toimi 1950-luvun koulurakennuksissa, koska ne olivat tyypillisesti 2–4-kerroksisia kivirakennuksia, joissa luokkahuoneet olivat säännönmukaisesti päällekkäin ja hormit pystyttiin luontevasti muuraamaan vesikatolla piippuun päätyviksi ryhmiksi. Kouluarkkitehtuuri muuttui 1960-luvulla loivia kattomuotoja ja matalia rakennuksia suosivaksi.
Koneellinen poistoilmanvaihtojärjestelmä vapautti osaltaan tilasuunnittelua. Järjestelmän vaaka- ja pystykanaviin voitiin liittää useampia tiloja. Peltikanavat lämpöeristettiin kylmissä tiloissa ja paloeristettiin paloalueitten mukaan. Koneellinen poistoilma toteutettiin pääasiallisesti huippuimureilla. Tässä vaiheessa ilmanvaihdon suunnittelu siirtyi arkkitehdeilta insinööreille. Muurattuja hormeja pienempien, vaaka-asennukset sallivien ja notkeammin kääntyvien ja sijoitettavien peltihormien sekä niihin liitettyjen koneiden suunnittelun ja mitoituksen teki lvi-insinööri.
Peltikanavien käyttöön siirryttiin lopullisesti 1960-luvulla. Nykyisinkin käytössä olevien kierresaumakanavien valmistus alkoi 1950-luvulla, ja ne vakiinnuttivat asemansa viimeistään 1960-luvulla. Pyöreitä ja suorakulmaisia peltikanavia tehtiin pellistä hitsaamalla jo 1930-luvulla koneellisen ilmanvaihdon ottaessa ensiaskeliaan.
Koneellinen poistoilmanvaihto on lämpötilaeroista ja tuulen aiheuttamista painevaihteluista riippumaton järjestelmä. Ilma vaihtuu vain koneiden ollessa käynnissä. Koneellinen poistoilmanvaihtojärjestelmä edellyttää kelvollisia korvausilmajärjestelyitä. Koulurakennuksissa korvausilmaventtiileitä asennettiin vain harvoin 1950–1980-lukujen välisenä aikana. Tyypillistä oli luottaa poistoilmakojeilla alipaineistetuissa tiloissa siihen, että korvausilma eli raitis ulkoilma virtaa sisään ikkuna- ja rakennerakojen kautta. Kun korvausilma ei puhtainta reittiä eli tiivistämättömien ikkunoiden kautta toiminut riittävästi, luotiin olosuhteet ilman kulkeutumiselle rakenteista ja mm. alapohjan kautta alustatilasta. Energiaa pyrittiin säästämään käyttämällä koneita vain varsinaisen koulupäivän ajan. Välituntien aikainen ikkunatuuletus oli yhä toimiva malli, jatkumoa edellisiltä vuosikymmeniltä. Koneellista tuloilmaa ei ollut tai se oli puutteellista. Ensimmäiset edellytykset sisäilmaongelmille oli luotu.
1960-luvulla koulujen koneellista poistoilmanvaihtoa ryhdyttiin tukemaan osittaisilla koneellisilla tuloilmajärjestelmillä. Käytävä- ja aulatiloihin tuloilmaa puhaltaneet paikalliset pienet ja toiminnoiltaan yksinkertaiset kojeet olivat tyypillisiä. Tuloilmakonehuoneet olivat pieniä, suurimmillaankin vain muutamia kymmeniä neliömetrejä. Myös koneet olivat pieniä ja niille varattu huoltotila lähes olematon. Tuloilmakoneen varustuksena oli ilman kulkusuunnassa: raitisilmasäleikkö, sulkupeltinä toimiva raitisilmapelti, suodatin, lämmityspatteri ja puhallin. Lämmityspatterissa kiersi yleensä oma, patteripiiristä erotettu lämpöjohtoverkosto. Lämmityksen säätö ilmastointikojeen lämpöpatterissa tapahtui kolmitieventtiilillä. Lämmöntalteenottoa ei ollut, se on 1970-luvun lopun talotekniikkaa.
Käytäväpuhallukseksi kutsuttiin koneellista poistoa, jonka toimintaa täydensi käytäviin, aulatiloihin ja yhteistiloihin (juhla- ja liikuntasalit) koneellisesti puhallettava tuloilma. Luokkahuoneisiin ilma siirtyi ovirakenteisiin liittyneiden korvausilmareittien kautta. Luokat oli varustettu koneellisen poistoilman venttiileillä. Tätä ilmanjakojärjestelmää käytettiin myös 1970-luvulla ja Rakennushallitus teetti toimistorakennuksia samalla metodilla. Järjestelmä oli halpa toteuttaa, mutta toiminnaltaan huono. Tiloja oli hankala säätää ilmamäärien suhteen samanarvoisiksi.
Koneellinen poistoilmanvaihto tuettuna osittaisella koneellisella tuloilmajärjestelmällä muodostui siis 1960-luvun perusratkaisuksi. Käytävä- ja aulatiloihin tuloilmaa puhalsivat paikalliset pienet ja toiminnoiltaan yksinkertaiset kojeet myös 1967 valmistuneessa Roihuvuoren kansakoulussa. Herttoniemen 1957 valmistunut yhteiskoulu varustettiin alkeellisella koneellisella tuloilmajärjestelmällä. Tuloilmakoneet sijoitettiin hankalasti saavutettaviin ja huollon kannalta kelvottomiin ”poteroihin” katon rajaan. Koneet puhalsivat tuloilman aulatiloihin, joista ilma virtasi luokkiin äänenvaimennettujen virtausreittien kautta. Virtausreittien äänenvaimennusmateriaalit olivat nykytietämyksen mukaan kauhistuttavia. Poistoilma oli koneellistettu vesikatolle asennetuilla huippuimureilla.
Kirjoittaja
Jukka Sainio, Insinööritoimisto Sainio.
Artikkeli on julkaistu 2017.
Kirjallisuutta
Hagner, Börje 2016 Kun isoisä Fläktiltä pajatuhottimen osti. Suomen LVI-liitto ry, LVI-alan historiakooste 2016 http://www.sulvi.fi/lvi-alan historiakooste-2015/ (haettu 2016).
Lahti, Matti J. 1960. Kuinka Helsinkiä on rakennettu. Helsinki: Rakentajain kustannus Oy.
Mäkiö, Erkki; Neuvonen, Petri; Sinkkilä, Jyrki; Tuunanen, Anna-Maija & Saarenpää, Jukka 1989. Kerrostalot 1940–1960. Helsinki: Rakennustieto Oy.
Mäkiö, Erkki; Neuvonen, Petri; Vikström, Kari; Mäenpää, Risto; Saarenpää, Jukka & Tähti, Esko 1994. Kerrostalot 1960–1975. Helsinki: Rakennustieto Oy.
LVI-tarvikeluettelo 64, 1964. Hyvinkää: Lämpö-, vesi- ja ilmanvaihtoteknillinen keskusliitto ry.
Varmt och vädrat. VVS-teknik i äldre byggnade, 2010. Göran Stålbom. Stockholm: Sveriges VVS Museum-SBUF-VVS Företagen.
Yleisluettelo Vesi- ja lämpöjohtotarvikkeita 1952. Helsinki.
Lähteet
Heikkilä-Kauppinen, Marja 2012. Saanko luvan? 200 vuotta pääkaupungin rakennusvalvontaa. Satavuotias rakennusvalvontavirasto. Helsinki: Helsingin rakennusvalvontavirasto.
Lämmitys- ja ilmanvaihtolaitteiden suunnittelun normaaliohjeet, 1955. Helsinki: Lämpö- ja vesijohtoteknillinen yhdistys ry. Värme- och sanitetstekniska föreningen i Finland.
Lämpö-, vesijohto- sekä tuuletustekniikan käsikirja, 1959. Helsinki: Kustannus-Aitta Oy.
Ollila, Matti 2014. Ilmastoitu painajainen. Rakennuslehti 48:19.
Viitteet
[1]
Paluuta painovoimaiseen ilmanvaihtoon on aika ajoin esitetty, Ollila 2014.[2] 1952 Kulkulaitosten ja yleisten töiden ministeriön asettama Asuntotutkimustoimikunta Lämpö- ja Vesijohtoteknikkojen Yhdistys Ry myönsi tutkimusmäärärahan käytettäväksi asuinrakennusten keskuslämmitys- ja ilmanvaihtolaitteiden normaalimääräysten laatimista varten.
[3] Ohjeistuksia koulurakennuksen mitoitusilmamääristä: Normaaliohjeet, 1954 1. painos, 522 Oppilaitokset, sivu 35; Normaaliohjeet, 1966 2. painos, 522 Oppilaitokset, sivu 35; Rakentamismääräyskokoelman osa D2 Rakennusten ilmanvaihto, 1978 Oppilaitokset ja kirjastot, sivu 5.
[4] Heikkilä-Kauppinen 2012, 109.
[5] Lämpö-, vesijohto- sekä tuuletustekniikan käsikirja 1959, 429, 431. Ilmanvaihdon tehtävät: ”Tuoda huoneessa oleville ihmisille hengitysilmaa. Ilmamäärä, joka tarvitaan hengitykseen on niin pieni, että se hyvin harvoin vaatii mitään tuuletusta. Yleisimmän poikkeuksen muodostavat väestönsuojat. Viedä pois epämiellyttäviä hajuja, jotka aiheutuvat huoneissa olevista henkilöistä tai siellä suoritettavasta työstä. Tämä on tavallisin tuuletusta vaativa syy. Viedä pois lämpöä, jota kehittyy ihmisissä, koneissa, lämpölaitteissa tai jota tulee ulkoa auringon säteilyn tai ulkoilman lämpenemisen johdosta. Viedä pois kosteutta, jota ihmiset tai huoneessa suoritettava työ kehittävät. Korvata ilmaa, jota imetään ulos laitteista ja koneista niissä syntyvien kaasujen ja jätteiden poiskuljettamiseksi.”