Pienhiukkasten suodattamisessa suuri lupaus

Uutinen: pienhiukkaspäästöt suodattuvat tehokkaasti, hiukkasia myös sisäilmassa

Saunologian vuoden 2021 päästöpäivitys siteeraa Jarkko Tissarin tutkimusryhmän viimeisimpiä havaintoja puukiukaiden hiukkaspäästöistä. Tutkimuksessa havaittiin, että sähköinen suodatin poisti jopa 90% pienhiukkasmassasta. Tutkijat selvittivät myös puukiukaasta huonetilaan tulevia päästöjä. Niiden lähteiksi havaittiin ulkoilman lisäksi itse kiuas, puiden lisääminen sekä ulkoa tuleva ilma. Myös saunologi kävi etsimässä hiukkasia kertalämmitteisen saunan käytön aikana, huomaten hiukkasten määrän kasvavan löylyttelen yhteydessä.


Toukokuussa 2021 Suomen Omakotiliitto ry järjesti KIUAS2-tutkimushankkeen kevätseminaarin webinaarina. Tilaisuudessa oli puhumassa Itä-Suomen Yliopiston (ISY) ”hiukkaspäästökonkari”, yliopistotutkija Jarkko Tissari sekä pari muuta saunoista välittävää, mukaan lukien Saunologian edustus.

Pääpuheenvuorossa Tissari esitteli viimeisimmän puukiukaiden päästöihin keskittyvän, edelleen jatkuvan tutkimushankkeen tuloksia. Näistä uutisista on saatu nauttia useamman vuoden ajan ja ilo jatkuu vielä ainakin pari vuotta. Tärkeimmät uudet tulokset koskivat hiukkasten sähköistä suodatusta sekä niiden määrää saunan sisällä. Esittelen oikeiden tulosten jatkoksi omaa yritystäni napata hiukkasia haaviin.

Sähköinen suodatus eliminoi valtaosan hiukkasista

ISY:n tutki sähköistä suodatusta sekä kiukaan että kamiinan käytön yhteydessä. Laboratorion hormiin oli tutkimusta varten liitetty sveitsiläisen Oekotuben valmistama piippumodulisuodatin. Tämä sähköllä toimiva, automaattisesti käynnistyvä laite osoittautui tutkimuksessa tehokkaaksi tavaksi pienentää pienhiukkaspäästöjä.

paastot-2021-lasketut-pitoisuudet-kamina
ISY:n tuloksia sähköisen suodattimen (ESP) käytön vaikutuksista erilaisiin päästömittareihin. Vaaleat näytteet suodattimen kanssa, tummat ilman suodatusta.

Tutkimuksissa pienhiukkaspäästöjen massa laski jopa peräti 90% vertailutasosta suodatinta käytettäessä. Erikoista kyllä, mitattu hiukkasten määrä kasvoi, eli massaltaan mitättömiä hiukkasia havaittiin aiempaa enemmän. Tähän tutkijoilla ei ole toistaiseksi hyvää selitystä.

paastot-2021-kiuas-esp-aikasarja
Puukiukaan pienhiukkaspäästöt (mikrogramma/m3) suodattimen kanssa (ESP) ja ilman. Kuva: (C) Jarkko Tissari, ISY

Suodattimesta ei ollut tutkimuksessa muutoin mitään huonoa sanottavaa. Sen parin tuhannen euron hinta ja suodattamisen irrallisuus esimerkiksi kiukaiden päästömittauksista vähentää intoa syöksyä mukaan teknologiaan, niin ympäristöystävälliselle kuin tuntuisikin. Suodatin ei myöskään automaattisesti poista kaikkia hajuhaittoja, sillä aistein havaittavat hiukkaset ovat suodatettavia suurempia.

Hiukkasia kiukaasta myös sisäilmaan

Täysin uutena julkistuksena kuultiin, että puukiukaan päästöt eivät mene vain naapurin terassille vaan niitä päätyy myös omaan löylyhuoneeseen. Erittäin tyylikkäästi esitettiin miten hiukkasten lähteiden arvioidaan jakautuvan. Kuopion ilmastossa suoritetuissa tutkimuksissa kiuas osoittautui suurimmaksi hiukkaspäästöjen lähteeksi.

Lähde Osuus hiukkasmassasta
Kiuas 41%
Suoraan sisään tuleva savu lämmityksestä 27%
Kaupungin ”taustailman” hiukkaset 18%
Oman tulisijan savu 14%

Tutkijat huomauttivat, että kiukaasta puiden lisäyksen aikana saunaan tuprahtava savu näkyy päästöissä. Toisaalta aistinvaraisesti havaittava savu, haju tai muu tekijä ei ole peräisin pienhiukkasista, vaikka sen olemassa olo voikin kertoa myös niiden esiintymisestä (korrelaatio).

paastot-2021-puukiukaan-sisailma-lahteet
Pienhiukkaset löylyhuoneessa ja niiden lähteet. Kuva (C) Jarkko Tissari, ISY

Kävi myös ilmi, että uudesta puukiukaasta irtoaa käyttöönottoon ja esilämmitykseen liittyvää käryä ja kohonneita hiukkaspitoisuuksia jopa viiden ensimmäisen lämmityksen ajan. Kannattaa siis muistaa lämmitellä kiuasta kunnolla ennen saunomista, mielellään pari kertaa jo ennen asennusta.

Jos kiuas on pitkään käyttämättömänä, sen keräämä pöly ja muu lika aiheuttaa käyttöönoton yhteydessä uuden päästöpiikin. Tällöinkin tuulettaminen on tarpeen. Toimiva koneellinen ilmanvaihto poistaa hiukkaset alle vartissa.

Sen sijaan kiuaskivistä ei havaittu irtoavan pienhiukkasia. Mikäli kivet haisevat tai niistä tuntuu irtoavan ilmaan jotain hengitystä tai silmiä ärsyttävää ainetta, on syytä epäillä muun tyyppisiä päästöjä.

Katso video Tissarin erinomaisen laaja-alaisesta esityksestä, jossa esitellään myös aiempia keskeisiä tuloksia sekä puunpolton globaalia ympäristövaikutusta (Jarkon puhe alkaa 18:30 kohdalla, oikotie ei toimi upotetussa videossa):

Saunologian seikkailu kertalämmitteisen saunan sisäilman tutkimiseksi

Kerron tässä yhteydessä myös itse tekemästäni pilottitutkimuksesta suuren kertalämmitteisen kiukaan huonetilaan käytön aikana tuottamien päästöjen suhteen. Tutkittavana oli julkinen Uusi Sauna Helsingissä ja tämän pelleteillä lämpiävät miesten ja naisten saunat. Näistä miesten sauna on hieman isompi ja kovemmalla käytöllä oleva.

Molemmat saunat mitattiin kolmena erillisenä päivänä. Saunoissa on lähes identtinen pellettilämmitteinen kiuas. Oletuksena oli, että puhtaasta palamisesta tunnetusta pellettikiukaasta ei tulisi merkittäviä päästöjä vaikka ajoittain asiakkaat ovat havainneet savun aromia.

Tutkimusvälineenä oli prototyyppiasteella oleva ilmanlaadun mittalaite, joka mittasi PM1, PM2.5, PM4.0 ja PM10-kokoluokan hiukkasten massaa sekä ilman CO2-pitoisuutta, kosteutta ja lämpötilaa. Laite oli kokeellinen ja kalibroimaton, joten sen antamat tulokset ovat lähinnä suuntaa antavia.

Erottelukyvystä kertoo jotain se, että erikokoisten hiukkasten mittausten korrelaatio oli .97 eli lähes täydellisen lineaarinen. Laite asennettiin löylyhuoneeseen puolen metrin korkeuteen ja ilmanlaatua mitattiin erityisesti saunomisen aikana useiden tuntien ajan useampana päivänä.

Tutkimuksessa havaittiin, että mittalaitteen rekisteröimät hiukkasmäärät muuttuivat saunomisen aikana esimerkiksi löylynheiton vuoksi samalla kun ilmankosteus lisääntyi. Muutokset olivat kuitenkin hyvin pieniä ja keskimääräinen mikrogrammaa/m3 massa jäi alle 100, joka ei poikkeaisi ISY:n jatkuvalämmitteisen kiukaan laboratorion sisäilmasta.

Ilmanlaatu PM-mittareilla vaihteli mittausten aikana. Ennen saunomista PM1.0-massat miesten saunassa olivat alle 10 µg/m3, saunomisen aikana keskimäärin 39 µg/m3, eli nelinkertaiset. Korkeimmillaan hiukkasmassa oli n. 110 µg/m3. Hiilidioksidi taso oli keskimäärin 600 ppm, korkeimmillaan hieman yli 1000 ppm. Saunan sisäilma oli suhteellisesti hyvin kostea, n. 65% suhteellista kosteutta. Naisten saunassa hiukkasmassa oli keskimäärin vain 14 µg/m3, kosteus 40% ja hiilidioksiditaso 440 ppm.

210609-uusi-sauna-pm1-naiset
pienhiukkasten massa ja ilmankosteuden vaihtelu kertalämmitteisessä saunassa.

Löylynheitto kuitenkin järjestelmällisesti nosti hiukkasmassaa ilmassa. Pienemmällä käytöllä olevassa naisten saunassa tilanne näyttäytyy oheisen kuvan esittämällä tavalla, eli kun ilmankosteudessa tapahtuu muutos, niin myös hiukkasmassan mittaluku muuttuu. Naisten saunan kokonaisuudessaan matalammat tulokset (PM1.0, CO2 ja RH) puhuvat saman ilmiön puolesta.

Käytetyn mittalaitteiston perusteella ei voi siis väittää, että kertalämmitteinen kiuas – ainakaan ammattitaitoisesti pelleteillä lämmitetty – jättäisi huoneilmaan merkittävästi pienhiukkasia. Savuinen ominaisaromi tai suoranainen tiku tämäntyyppisissä saunoissa ei siis selity pienhiukkasilla, jotka eivät ole aisteilla havaittavissa. Toisaalta, pieniä määriä hiukkasia tämän perusteella kiukaasta löylyä heitettäessä irtoaa ja mitä enemmän löylytellään, sitä enemmän ilmaan tulee hiukkasia.

Yhteenveto

Päästöjen suodattamisen mahdollisuus on iloinen uutinen saunakansalle. Kysymysmerkki on se, että miten halvalla esimerkiksi Harvian tyyppinen suuryritys voisi halutessaan suodattimia valmistaa. Nykyinen hintataso ei kuluttajia helpolla houkuttele, ei vaikka päästöjen kuristamisesta tulisi vaatimus.

Suodatinteknologia ei toisaalta myöskään ole vielä kypsää massamarkkinaan. Sveitsiläisen prototyypin lisäksi Suomessa on ainakin yksi tanskalainen Exodraftin ESP suodatinmalli myynnissä, hinta silläkin melkein 3000€. Laite on kuitenkin toistaiseksi poissa markkinoilta, kun sen toimintaa kalibroidaan EU-maiden, Sveitsin ja Norjan vaatimuksia vastaavaksi. Tässä laitteessa lisänsä on myös hormi-imuri, joka palvelee monimutkaisempia, vedosta tarkkoja tulisijoja hyvin, ehkä tulevaisuudessa myös kehittyneitä kiukaita – muitakin kuin Sydän-kiuasta.

exodraft-esp-partikelfilter1
Exodraft ESP pienhiukkassuodatin ja savukaasuimuri.  Edusataja Suomessa Eskon.fi

Suodattimen hinnan lisäksi sen haittapuoli on energiankulutus. Vaikka energiaa kuluu käytössä alle 100 W, ja alle kymmenesosa valmiustilassa, vaaditaan järjestelmään virtaa. Tehomäärä on kuitenkin sellaine,n että se voitaisiin saada aurinkoenergiasta. Näin  järjestelmä toimisi kesällä millä tahansa mökillä.

Saunologian oman pilottitutkimuksen perusteella kertalämmitteisessä saunassa löylyttely nostaa kiukaasta ilmaan pienhiukkasia. Mittausmenetelmän tuntemattoman tarkkuuden vuoksi pitkälle meneviä johtopäätöksiä ei voi tehdä, mutta mikäli saadut tulokset ovat lainkaan oikealla skaalalla, ei mitatun tyyppisestä kiukaasta tule merkittäviä määriä pienhiukkaspäästöjä. Samankaltaisia havaintoja on Pentti Tuohimaa aiemmin tehnyt savusaunoista ja niiden lämmittämisestä, mutta lisätutkimukset ovat tarpeen.

Lue lisää

Saunologian aiemmat päästöaiheiset artikkelit

Kiitos Jarkko Tissarille haastatelulle, Kimmo Helistölle sekä Timo P:lle Saunologian pilottitutkimuksen mahdollistamisesta.

2 kommenttia artikkeliin ”Pienhiukkasten suodattamisessa suuri lupaus

  1. Taisto Kinnunen

    Kiukaan päästöt.
    Yhdessä kuvassa oli näkyvissä arina. Mulla on itse tehty kiuas, jonka arinan koko on 1/3. On käsitys, että kiukaan teho määräytyy arinan koon mukaan, mutta miten savukaasupäästöille ja hyötysuhdeelle käy? Tietysti lämmitysaika pitenee (1,5-2h). Puun kulutus putosi lähes puoleen (entä päästöt), seuraan savukaasuja, jota ovat mielestäni vähäisemmät. Kiukaassa on muitakin ominausuuksia, joista ehkä myöhemmin.

    Vastaa
    1. Hei Taisto,
      Monissa uusissa kiukaissa ohjataan toisiopaloilmaa arinan ohi panoksen päälle, minkä katsotaan parantavan palamista.

      Jos arinan (ilma) pinta-ala pieneenee, teho ja puunkulutus luontaisesti laskee. Hyötysuhde voi parantua, mikäli ilmaa saadaan myös jostain muualta .

      Lassi

      Vastaa

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

Kuka Lassi A Liikkanen?

Saunologi ja saunan suunnittelun tutkimusmatkalainen. Johtava nykyaikainen suomalaisen saunan asiantuntija. Työkseni suunnittelen parempia digitaalisia palveluita. Minulla on pitkä historia tieteellisestä tutkimuksesta ja opetan satunnaisesti Aalto-yliopistossa.