Väitöstutkimus Aalto-yliopistolta: Natalia Lastovets tutki syrjäytysilmanvaihdon vyöhykemallia

Dynamic design model for displacement ventilation. Lähde: A nodal model for displacement ventilation in commercial buildings.

Oulun ammattikorkeakoulussa energia- ja ympäristötekniikan lehtorina työskentelevä Natalia Lastovets väitteli Aalto-yliopiston Konetekniikan laitokselta joulukuussa 2020. Lastovets tutki väitöskirjassaan syrjäytysilmanvaihdon vyöhykemallia liikerakennuksissa.

Syrjäytysilmanvaihdon mitoitus perustuu yleensä suunnitellun oleskeluvyöhykkeen lämpötilan hallintaan. Syrjäytysilmanvaihdon mitoitusmenetelmiä on tutkittu noin 40 vuotta. Huolimatta paremmasta tietokonetehosta ja mahdollisuudesta tutkia ja mallintaa sisäilman ympäristöä yksityiskohtaisesti, vielä on monia ratkaistavia ongelmia. Sisäympäristöä koskevat vaatimukset kiristyvät ja sisustusratkaisut monimutkaistuvat. Lisäksi dynaamisia laskelmia käytetään suunnitteluprojekteissa.

Ilman jakautumisen mallintaminen yhdistää sekä teoreettisen fysiikan (nestemekaniikka), laskennalliset menetelmät että tekniikan käytännön. Syrjäytysilmanvaihdon mallinnus on monimutkainen aihe, koska se tekee epätasaisen pystysuoran lämpötilajakauman. Samalla tarvitaan syrjäytysilmanvaihdon yksityiskohtaista tutkimusta, koska ilmanvaihdon toiminta liittyy suoraan sisäilman lämpömukavuuteen ja ilmanvaihtojärjestelmän mitoitukseen.

Tutkimuksissa sisätilojen lämpötilan jakaumasta on paljon erilaisia monimutkaisia stationaarisia malleja. Käytännön sovelluksissa stationaaritilannetta ei kuitenkaan esiinny, ja huoneiden lämpökuormat vaihtelevat merkittävästi käyttöjakson aikana.

– Tutkimuksessani yritin ratkaista tämän ongelman esittelemällä dynaamisen syrjäytysilmanvaihdon suunnittelun monivyöhykemallin, jonka tuloksia verrataan perinteiseen menetelmään muutamassa tyypillisessä sovelluskohteessa. Tämä malli pystyy ottamaan huomioon rakennuksen termisen massan ja vaihtelevien sisäisten lämpökuormien vaikutuksen pystysuuntaiseen lämpötilakerrostumaan. Raskaissa rakenteissa dynaamisen mallin avulla laskettu tuloilman ilmavirta voi olla jopa 50 % pienempi kuin stationaarisilla malleilla laskettu ilmavirta, Natalia Lastovets kertoo.

– Tutkimus paljasti, että yleisesti käytetyt mallit eivät pysty arvioimaan tarkasti huoneilman lämpötiloja. Tuloksena oleskeluvyöhykkeen laskettu ilman lämpötila voi poiketa todellisesta lämpötilasta 2–3° C, mikä heikentää lämpöviihtyvyyttä ja johtaa jäähdytysjärjestelmien alimitoitukseen, Lastovets kertoo.

Natalia Lastovets

Natalia Lastovets on kotoisin Etelä-Ukrainasta, jossa hän on opiskellut O.M. Beketovin kansallisen kaupunkitutkimuksen yliopistossa talotekniikkaa. Suomeen Natalia muutti vuonna 2016, kun hän aloitti jatko-opiskelijana Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulun tohtoriohjelmassa. Vuosina 2016–2017 hän opiskeli osa-aikaisesti Harkovan ammattikorkeakoulussa, jossa hän suoritti pedagogisen maisterin tutkinnon. Lastovets valmistui tekniikan tohtorisi joulukuussa 2020.

Lastovets työskentelee tällä hetkellä lehtorina Oulun ammattikorkeakoulussa, jossa hän opettaa pääasiassa ilmanvaihdon ja rakennusenergian kursseja.

– Kursseillani yritän yhdistää teoriaa ja käytäntöä antamalla opiskelijoille erilaisia käytännön esimerkkejä ja kutsumalla LVI-alan asiantuntijoita vieraileviksi luennoitsijoiksi. Nykyaikainen opetus vaatii luovuutta ja jatkuvaa itsensä kehittämistä, mistä todella pidän työssäni, Lastovets sanoo.

Natalia Lastovetsin väitöskirja:

A nodal model for displacement ventilation in commercial buildings – Syrjäytysilmanvaihdon vyöhykemalli liikerakennuksissa 

Teksti: Anna Merikari

Jaa artikkeli








Aiheesta Rakentaminen

BLOGIT

Matkakertomukset

Sisäilmauutiset on Sisäilmayhdistyksen julkaisema puolueeton ja riippumaton asiantuntijalehti.

© Sisäilmauutiset 2021