Sali-ilmastoinnilla tarkoitetaan tuotantohallin tulo- ja poistoilmayksikköjä, niihin kytkettyjä lämmitys- ja jäähdytyskennoja kiertoineen, ilmankuivaimia sekä tietyissä tapauksissa myös prosessi-ilmastoinnin osa-alueita. Tuloilman tuonti saliin on tyypillisesti järjestetty keskitetysti tuloilmayksiköillä, joissa tuloilma lämmitetään tavoitelämpötilaan joko tuotantolaitoksen sekundäärilämmöllä, kaukolämmöllä tai esimerkiksi höyryllä. Lämmön siirtonesteenä toimii tyypillisesti glykoliliuos. Vastaavasti tehdassalin poistoilmayksiköt on sijoitettu eri puolille tehdassalia, ja niitä hyödyntäen kostea ja lämmennyt ilma poistetaan tuotantotilasta. Myös tuotantoprosessissa voi olla ilmanvaihtolaitteistoja, jotka yleensä vaikuttavat myös salin ilmaja lämpötaseeseen. Salin poistoilmayksiköt voivat olla varustettuina myös lämmön talteenotolla, josta lämpöä johdetaan tyypillisesti tuloilman lämmitykseen. Nykyaikaisissa ilmanvaihtojärjestelmissä ovat tulo- ja poistoilmayksiköt tavallisesti kiinteänä kokonaisuutena, yhdistettynä lämmön talteenottoyksiköllä.

Toimivalla tuotantohallin ilmastoinnilla saavutetaan:

1. Korvausilman tehokas ja taloudellinen lämmitys
2. Likaisen ja kostean sali-ilman hallittu poistaminen
3. Tuotannon ja lopputuotteen kannalta stabiilit olosuhteet
4. Riittävät, mutta miellyttävät työskentelyolosuhteet.

Kuva 1. Kenttämittaukset ovat luotettavan ja kokonaisvaltaisen ymmärryksen perusta

Kuva 2. Tuotantotilan alueelliset ilmataseet eri tilanteissa.

Kuva 3. Ilman olosuhteiden kattavalla tiedonkeruulla päästään kiinni eri tuotantotilanteiden vaikutuksiin.

Jos tuotantoprosessit vaativat erillisiä ilmanvaihtoyksiköitä (kohdepoistot ym.), voi hallin ilmanvaihto toimia tuotannon aikana erilaisessa toimintapisteessä verrattuna tuotannon ulkopuoliseen aikaan. Tämän takia on mahdollista, että ongelmat esiintyvät tuotannon aikana epäpuhtaana hengitysilmana tai kosteuden tiivistymisenä hallin rakenteisiin. Tuotannon ulkopuolisena aikana on vastaavasti mahdollista löytää merkittäviäkin tehostusmahdollisuuksia. Tällöin salin lämmitys- ja ilmanvaihtotarve voi olla huomattavasti pienempi tuotantoprosessien ilmanvaihdon ollessa pois käytöstä. Tällä on merkittävä vaikutus salin ilma- ja energiataseeseen.

Mittaustiedolla kattava kokonaiskuva vallitsevista olosuhteista

Kun tuotantolaitoksen ilmanvaihdon ja lämmityksen tilaa tarkastellaan, pääroolissa ovat kenttämittaukset. Lähtökohtana mittauksissa on hyödyntää mahdollisimman paljon olemassa olevaa mittaustietoa esimerkiksi kiinteistönohjausjärjestelmästä. Usein tätä dataa ei ole saatavissa riittävästi, jolloin joudutaan hyödyntämään sekä pitkäaikaista tiedonkeruuta dataloggereilla että hetkellisiä käsimittauksia. Mittaukset voidaankin karkeasti jakaa tuotantotilojen olosuhdemittauksiin ja ilmanvaihtolaitteiden toimintapistemittauksiin.

Tuotantotilojen olosuhdetarkastelussa dataloggereita voidaan hyödyntää keräämään kosteus- ja lämpötila-arvoja eri puolilta ja eri korkeuksilta tuotantotilaa. Tällöin on myös mahdollista saada luotettavaa tietoa eri käyttötilanteista (tuotantoa, ei tuotantoa, ulkolämpötilan vaikutus, jne.). Vastaavasti ilmanvaihtolaitteiden toimintapistemittauksissa olennaisessa osassa ovat ilmanvirtausmittaukset, jotka tyypillisesti toteutetaan käsimittauksin. Ilmanvirtaaman lisäksi on jokaisesta mittauspisteestä mitattava myös vallitseva kosteus ja lämpötila, jolloin saadaan kokonaiskuva ilman ominaisuuksista ja sen lämpösisällöstä verrattuna ulkoilman lämpötilaan.

Olosuhteiden hallinta lähtee ilmataseesta ja sen ohjauksesta

Kun tarkastellaan tuotantohallin ilmanvaihdon ja lämmityksen toimivuutta, olennaisessa osassa ovat ilmataseen analysointi ja tarkastelu. Laskemalla mittausten perusteella koko tuotantotilan ilmatase, saadaan selville, onko sali yli- vai alipaineinen. Kun lisäksi tiedossa on salin tilavuus, voidaan laskea ilman vaihtuvuus salissa ja verrata sitä suosituksiin tai mitoitusarvoihin. Isojen tehdashallien tapauksissa tämä ei kuitenkaan ole riittävä taso, vaan ilmatasetta täytyy pystyä pilkkomaan pienempiin kokonaisuuksiin, jotta esimerkiksi alipaine-, ilmanpuhtaus- ja kondenssiongelmiin päästään paremmin käsiksi.

Kuvassa 2 on esitetty esimerkki tehdassalin sisäisestä taseesta.

Usein ilmatasetarkasteluille saadaan vahvistusta dataloggereilta kerätystä datasta (Kuva 3), jolloin päästään tarkastelemaan, kuinka tulo- ja poistoilmoja tulisi ohjata, jotta ilman ominaisuudet olisivat optimaaliset tuotanto- ja työskentelyolosuhteiden kannalta. Mittaustietoja voidaan hyödyntää myös lämmityksen paikallisen säädön kehittämisessä.

Osa analyysityöstä tehdään jo kenttämittausten aikana. Esimerkiksi tuloilmakoneiden säädön toimivuus on testattava kenttämittausten aikana, jolloin saadaan muodostettua korjauslista tehtaan kunnossapitoväelle. Tyypillisimmät ongelmat tällä alueella ovat vikaantuneet anturit ja toimilaitteet, epästabiili säätö sekä likaantunut kenno.

Ilmanvaihdon osuus teollisuuskiinteistön kokonaisenergiankäytöstä on noin 30–40 %. Tämän takia on erittäin tärkeää pyrkiä kartoittamaan ilmanvaihdon ja lämmityksen tarve tilojen käyttöasteen mukaisesti. Tyypillisesti tuotannon ulkopuolisena aikana lämmitys ja ilmanvaihdon tarve on oleellisesti pienempi, jolloin moottorien käyntiaikoja tai kierrosnopeuksia alentamalla voidaan saavuttaa merkittäviä lämmön- ja sähkönsäästöjä.

Saavutettavissa olevan säästön suuruus on tietenkin riippuvainen sekä tuotannon ulkopuolisesta ajasta että vallitsevasta ulkolämpötilasta. Esimerkiksi suuren tehdassalin (> 500 000 m3) ilmanvaihdon ja lämmityksen optimoinnilla on mahdollista saavuttaa 700–1 000 €:n säästöt yhden yön aikana (2-vuorojärjestelmä, ei tuotantoa klo 22– 06 välillä), kun ulkolämpötila on välillä 0…–5 °C.

Hallin ilmataseen hallinta ja toimivuus voi tietyissä tapauksissa muodostua myös työturvallisuuskysymykseksi. Jos sali on hyvin alipaineinen, voi läpikulkujen kohdalle muodostua suuri paine-ero, jolloin tiloja jakavat ovet voivat sulkeutua vaarallisen nopeasti. Toisaalta tiivistyneen veden tiputukset salin rakenteista voivat puolestaan aiheuttaa liukastumisvaaraa ja sali-ilman epäpuhtaus terveysongelmia.

Takaisinmaksuaika ei välttämättä ole hyvä mittari toimenpiteiden toteutukselle

Tuotantohallin ilmastointiin tehtävien muutoksien kannattavuus on perusteltua, kun otetaan huomioon myös tuotannolliset tekijät sekä henkilöstön työskentelyolosuhteet ja työturvallisuus asiat. Esimerkiksi paperi- tai kartonkikoneella kondenssiongelmasta aiheutuneen tuotantoseisokin kustannus voi olla yli 20 000 €.

Kun teollisuuskiinteistö ja tuotantoprosessien ilmastointia tarkastellaan kokonaisuutena, voivat toimenpidesuositukset liittyä esimerkiksi seuraaviin aihepiireihin:

• Lämmityksen ja ilmanvaihdon ohjaustavan muutokset ulkolämpötilaperusteiseksi
• Sali-ilmastoinnin erilliset toimintapisteet tuotannon ajalle ja tuotannon ulkopuoliselle ajalle
• Kunnossapitokierrokset tulo- ja poistoilmakoneille
• Glykoliveden lämpötilan lasku
• Glykoliveden väkevöinti
• Poisto-/tuloilmayksikköjen käynnin rajoittaminen, tarpeen mukainen käyttö, taseen korjaus
• Ilman ohjaamiset salissa mekaanisilla rakenteilla (väliseinät, huuvat tms.)
• Toimenpiteet vuotoilman pienentämiseksi (nosto-ovet jne.).

Kuva 4. Analyysimenetelmän kuvaus.

Kunnossapito takaa tilanteen pysyvyyden

Kun suositellut tehostamistoimet on toteutettu, on tärkeää, että uudet toimintatavat otetaan käytäntöön ja ohjeistetaan henkilöstölle. Yhtä tärkeää on ottaa teollisuuskiinteistön ilmanvaihto ja lämmitys osaksi ennakoivaa kunnossapitoa, jolloin määräaikaisilla kunnossapitokierroksilla voidaan ottaa kantaa mm. seuraaviin osakokonaisuuksiin:

• Tuloilmakoneiden säädön toimivuus
• Tuloilman säätösäleikköjen kunto ja asemointi
• Poistoilmakoneiden sulkusäleikköjen/-peltien toimivuus
• Lämmönsiirtimien puhtaus / jäätyminen talvella
• Kosteuden kondensoituminen rakenteisiin
• Glykolikierron pakkasen kesto
• Glykolikierron lämmitystarpeen muutokset edellisestä kierroksesta
• Käytössä olevat korvaus ja poistoyksiköt tuotannon aikana sekä tuotannon ulkopuolisena aikana
• Kenttämittausten toimivuus ja luotettavuus.

Yhteistyöllä parhaaseen lopputulokseen

Yhdistetyllä prosessi- ja sali-ilmastoinnintutkimuksella on mahdollista saada kokonaisvaltaista informaatiota sekä itse laitteiden toiminnasta, että ilmastoinnin vaikutuksista tehtaan muuhun toimintaan. Käytännössä tutkimus voidaan toteuttaa kuvan 4 mukaisella konseptilla.

Parhaaseen lopputulokseen päästään usein ulkopuolisen asiantuntijan ja tehtaan oman henkilöstön avoimella yhteistyöllä. Ulkopuolinen asiantuntija pystyy mittaamaan ja analysoimaan puolueettomasti tilannetta, vailla ennakkokäsityksiä ja toisaalta vertaamaan vallitsevaa tilannetta muihin vastaaviin tuotantolaitoksiin. Vastaavasti tehtaan oma henkilöstö kykenee viemään suositellut toimenpiteet käytäntöön, sekä kouluttamaan ja motivoimaan omaa henkilöstöään uusien toimintamallien omaksumiseksi.

Teemu Turunen

projektipäällikkö

Motiva Services Oy

teemu.turunen@motiva.fi

Jussi Jääskeläinen

projektipäällikkö

Motiva Services Oy

jussi.jaaskelainen@motiva.fi