Uued kooli- ja kontoripinnad peavad vastama kindlatele sisekliima nõuetele. Näiteks on hoone sisekliima juures oluline soojuslik mugavus. Piltlikult öeldes peab värske sissepuhkeõhk hästi liikuma ja saastunud õhu väljatõmbe abil ruumist eemaldama, aga inimesed ei tohi tajuda neid häirivat õhuliikumist. 

"Kui õhu liikumiskiirus inimese keha pinnal ületab konvektiivse soojuseralduse loomulikku õhuvoolu või õhuvool inimese suunas on ebaühtlane, kogetakse tõmbust. See tekitab ebamugavust ning mõjutab õpitulemust ja tööviljakust, mistõttu tuleks seda sisekliima kavandamisel vältida," ütleb Tallinna Tehnikaülikooli sisekliima tagamise süsteemide ekspert Martin Kiil.

Oma äsja kaitstud doktoritöös hindas ta viie uue kontorihoone põhjal, kui hästi saavutati seal soojusliku mugavuse eesmärgid. Teise küsimusena uuris ta, kui tõhusalt töötavad erinevate mitte-eluhoonete ruumide ventilatsioonisüsteemid. "Klassikalisi ventilatsioonisüsteeme kavandatakse eeldades ideaalset õhu segunemist. Märkegaasiga (CO₂) läbi viidud saasteainete eemaldamise tõhuses katsetulemused osutasid, et ruumiõhk ei pruugi olla tegelikkuses alati ühtlaselt segunenud," toob Kiil välja.

Suure akna võlu ja valu

Martin Kiili sõnul ei pruugi ideaalset ja universaalset büroopinda olla lihtne kavandada. "Hoone projekteeritakse kindla lähteülesande lahenduse järgi, näiteks arvestusega, et ühel kontoripinnal viibib 50 inimest. Kasutuselevõtu hetkeks võib rentnik olla aga muutunud ja kasutajate arv kasvanud 60-ni. Seetõttu on hoone planeerimisel kasulik tagada teatav paindlikkus," selgitab ta. Näiteks võib kontorist võib saada kunstiateljee ja vastupidi.

Oma töös hindas Kiil soojusliku mugavuse eesmärkide täitmist viie võimalikult tänapäevase, kuid erinevate sisekliima tagamise süsteemidega varustatud kontoripinna põhjal. Suuri tüüpvigu välja ei tulnud. "Hästi projekteeritud büroohoone on sellise fassaadi ning arhitektuurse ja insenertehnilise lahendusega, et meie kliimas ei ole talvisel ajal, hoone kasutamisel, vaja seda täiskoormusel kütta," osutab ta. Siiski leidis värske doktor, et sisekliima tagamise süsteeme saaks kavandada ja juhtida senisest paremini. 

Paljudel kontoripindadel on maast laeni klaasseinad. Need suurendavad kaudselt tõmbusriski, sest ruume tuleb rohkem jahutada. "Jahutuskoormus suureneb proportsionaalselt välisseina aknapinnaga. Seda on võimalik vähendada, kasutades päikesekaitseklaase või -kilesid, mis piiravad soojuskiirgust, kuid lasevad valguse läbi. Teine levinud, kuid kallim lahendus on kasutada välist varjestust," soovitab Kiil.

Teisalt pole mõistlik teha aknaid ka liiga väikeseks, sest siis ei vasta kontor enam ühelegi päevavalguse tagamise soovitusele: "Inimesed tahavad loomulikku valgust ja aknast välja vaadata."

Ideaalset segunemist pole

Doktoritöö teises osas hindas Martin Kiil, kui tõhusalt suudavad õhust saasteaineid eemaldada erinevate mitte-eluhoonete ruumide ventilatsioonisüsteemid. Klassikalisi ventilatsioonisüsteeme kavandatakse eeldusega, et õhk seguneb ruumides ideaalselt. Kiili mõõtmiskatses osutus pilt aga märksa kirjumaks. "Märkegaasiga (CO₂) läbi viidud saasteainete eemaldamise tõhususe katsetulemused viitasid, et ruumiõhk ei pruugi olla tegelikkuses alati ühtlaselt segunenud," sõnab ta.

Sestap pakkus Kiil oma töös välja meetodi, kus saasteainete eemaldamise efektiivsus arvutatakse välja praegusest täpsemini. Tema meetod võtab arvesse iga mõõdetud ruumipunkti mõju ja arvutab õhuvahetuse tõhususe välja n-ö tagurpidi. 

"Arvutasime igas mõõdetud ruumipunktis iteratiivselt välja nakkusriski. Need saime kokku liita eeldusega, et summaarne nakkuskordaja on 1. Lokaalsete kontsentratsioonide kasutamine keskmise asemel annab kokkuvõttes vähem konservatiivse tulemuse vajaliku õhuvahetuse dimensioneerimisel nakkusolukorras. Võrreldes klassikalise keskmistatud meetodiga ei hinda me sel juhul olukorda üle ega ventileeri ruume liiga tugevalt," kirjeldab ta. Eesmärk pole tema sõnul nakatumist välistada, vaid vähendada.

Üheksa korda mõõda, üks kord lõika

Martin Kiili sõnul on tõhusaks õhuvahetuseks vaja tulevikus ületada mitu kitsaskohta. Esiteks on tõmbust raske projekteerida. Tootjad võivad anda kaasa info õhuvahetuse elementide õhu liikumiskiiruse ja õhujoa kauguse kohta. Tegelikkuses on ühes ruumis koos aga mitu sellist elementi vaheldumisi ruumi jahutuselementidega. "Seda olukorda saab arvutada väga keerulise CFD-simulatsiooniga, mida Eestis praktikas ei kasutata," märgib värske doktor. Teiseks ei arvutata praeguste klassikaliste projekteerimisvahenditega õhuvahetuse tõhusust ega nakkusriski. 

Projekteerijatel soovitab ta oma uuringu valguses kütte-, ventilatsiooni- ja jahutussüsteemid hästi läbi mõelda. "Seda on oluliselt soodsam teha paberil ja arvutis, enne kui hakatakse betooni valama ja elemente lakke panema," osutab ta. Liiatigi peavad tulevikus olema avalikes hoonetes nõudluspõhised süsteemid. See tähendab, et kui näiteks klassiruum on pooltühi, peab ventilatsioon end ise madalamaks reguleerima. Kiili hinnangul teeb see kõik aga projekteerijate töö veel keerulisemaks.

Ideaalse lahenduse saavutamine on tema sõnul keeruline, sest inimeste aktiivsus ja soojuslikult mugav temperatuur võivad olla väga erinevad. Küll lähtutakse mitte-eluhoonete ruumides kasutusajal rusikareeglist, et kütteperioodil on ruumis +21…22°C ja jahutusperioodil umbes +25°C. Neist vahemikest kõrvale kaldudes sagenevad inimeste kaebused või teistpidi on keerulisem täita energiatõhususe eesmärke. "Kõiki asju ja kõigile kasutajatele korraga tagada polegi lõpuni võimalik. Tuleb leida kompromiss ja panna lahendus eelarvega klappima," tõdeb Kiil.

Ehituse ja arhitektuuri instituudi doktorant Martin Kiil kaitses doktoritöö "Draught and Infection Risk Control in Modern Educational and Office Spaces" ("Tõmbus- ja nakkusriski ohjamine kaasaegsetel haridus- ja büroopindadel") 19. augustil Tallinna Tehnikaülikoolis. Tööd juhendasid täisprofessor tenuuris Jarek Kurnitski ja vanemteadur Raimo Simson. Oponeerisid professor Lars Ekberg Chalmersi Tehnikaülikoolist ja professor Panu Mustakallio Aalto Ülikoolist.