Kohti parempaa sisäilmaa [*WIP]

28/08/2020

Varoituksen sana ennen lukemista! Kyseessä on todella tekninen artikkeli sisäilmanlaadun mittaamisesta ja haluan painottaa, etten missään nimessä ole kyseisen alan ammattilainen! Nojaan todella paljon ulkoisiin lähteisiin, joten voi olla, että kaikki ei ole ihan tismalleen oikein!

Ilmaa puhdistavat ilmanpuhdistimet

Ilmanpuhdistin on varmasti monelle ihan tuikitavallinen kampe, joka voi löytyä kotoa. Kyseisen kamppeen tarkoitus on hyvin nimensä mukainen; se pyrkii suodattamaan huoneilmasta erilaisia hiukkasia, kuten pölyä ja muita hiukkasia, joita syntyy esim. 3D-tulostaessa ja kolvatessa, sekä tietenkin normaalista elämisestä ja kulumisesta. Jos ilmanpuhdistin on varustettu HEPA ( High Efficiency Particulate Air ) -suodattimen lisäksi aktiivihiilisuodattimella, voidaan tällöin ilmasta puhdistaa jo niin pienet partikkelit, että jopa hajut ja mahdollisesti VOC-päästöt jäävät (ainakin osittain) suodattimiin parantaen sisäilman laatua huomattavasti tehokkaammin kuin pelkällä HEPA-suodattimilla varustetut versiot.

Kannattaa kuitenkin pitää mielessä, etteivät kyseiset laitokset takaa täydellistä sisäilmaa. Et vain voi laittaa sisäilmanpuhdistinta esim. kosteusvaurioita kärsineeseen tilaan ja todeta, että kaikki olisi hyvin.

Sisäilmanpuhdistimia tuskin hankitaan kuitenkaan ihan huvikseen pöytäkoristeiksi. Ehkäpä sisäilmassa tuntuu olevan jotain, joka kutittaa nenää tai silmiä. Mutta onko sisäilma hyvälaatuista, vaikka silmät eivät punottaisi kuin särjellä, eikä aivastelusi estä sinua tekemästä päivittäisiä asioita?

Ideahan tämän asian tutkimiseen lähti siitä, kun palasin varusmiespalveluksesta kotiin lomille, jossa alkoi ihan mieletön aivastelurumba. Ja asiaa oli todella hankala jättää huomioimatta, sillä en meinannut saada mitään aikaan aivastellessani, eikä vuotavilla silmillä oikein tahtonut nähdä mitään.

Ensimmäisenähän syyksi epäilin huoneen pölyisyyttä pölyallergiani takia, ja siivosin huoneeni perusteellisesti. Aivastelu kuitenkin jatkui, joten syynä ei ehkä sittenkään ollut karkuteillä olevat villakoirat. Epäilykseni siirtyi seuraavaksi kahteen omistamaani minitehtaaseen, nimittäin 3D-tulostimiini. Nyt täytyy kyllä valitettavasti tunnustaa sellainen paha, että olen tulostanut kaikki osat omassa huoneessani, sillä tulostimille ei ole muutakaan paikkaa. Asiahan olisi ihan hyväksyttävää, jos kyseessä olisi koteloidut tulostimet, joissa ilmanvaihto olisi jollain tapaa suodatettu. Mutta nyt kun kyseessä on kaksi täysin avointa tulostinta, joissa kaikki päästöt pääsevät seikkailemaan vapaasti huoneilmassa, on tarina ihan eri. Esimerkiksi työterveyslaitoksen malliratkaisu "3D-tulostuksen kemikaaliturvallisuus työpaikoilla" [Julkaistu vuonna 2016] pitää sisällään maininnan siitä, että pursottavat (ts. FDM) tulostimet "vapauttavat huomattavan määrän nanohiukkasia" ja "Altistuminen nanohiukkasille voi aiheuttaa mm. tulehdusreaktioita keuhkoissa, mutta kaikkia terveysvaikutuksia ei vielä tunneta". Auts. Varmuuttahan tähän ei ole, että kyseessä olisi juuri 3D-tulostimet, muuta en tähän hätään oikein keksi. Vika kuitenkin tuntuu olevan sisäilmassa (en väitä että olisi), sillä ulos siirtymällä oireet helpottavat huomattavasti. Mutta jos tarkkoja ollaan, niin mitäköhän vikaa tässä huoneessa olevassa ilmassa sitten on, vai onko vika edes siinä?


Sisäilman laatu ja sen mittaaminen

Tämän havaittuani aloin miettimään, että minkälainen sisäilma huoneessa oikeasti on. Mitä kaikkea haitallista siinä voisi olla? Sisäilmaa tulee kuitenkin hengitettyä ihan uskomattoman paljon, (THL:n mukaan työikäiset ihmiset viettävät ajastaan n. 90% sisätiloissa ja lapset ja vanhukset jopa enemmän), joten sen osaa elämässä ei sovi vähätellä! Tämähän siis viittaisi siihen, että kaikilla pitäisi olla sisäilman laatua tarkkaileva laite asennettuna samalla tavalla kuin palovaroitin ja häkävaroitin (tätäkään ei ole valitettavan monella)! Miksiköhän näin ei kuitenkaan ole?

Suurin osa sisäilman laatua seuraavista laitteista (tarkastellaan siis jatkuvasti mittaavia laitteita, sillä ilmanlaatu vaihtelee ihan uskomattoman paljon) arvioi sisäilman laatua mittaamalla VOC-yhdisteiden (haihtuva orgaaninen yhdiste, joista jotkut ovat vaarallisia ihmisille ja ympäristölle, lisää wikipediasta) ja radonin (radioaktiivinen karsinogeeniksi luokiteltu kaasu, joka lisää merkittävästi keuhkosyöpäriskin - lähteenä wikipedia) määrää. Joissakin malleissa löytyy myös hiilidioksidipitoisuuden mittaus ( Liiallinen sisäilman CO2-pitoisuus aiheuttaa mm. väsymystä, päänsärkyä ja keskittymisvaikeuksia Hengitysliiton mukaan ). Hintaa näillä mittauslaitoksilla on (ainakin Verkkokauppa.com:issa) 69 - 299€. Halvimmissa (alle 199€) malleissa on lämpö- ja kosteusanturit, sekä hiilidioksidimittari. Yhdessä halvimman pään mallissa on kuitenkin hiilidioksidianturin sijaan VOC-yhdisteitä mittaava sensori. 200€ (ja näyttäisi olevan tarjouksessa, normaalisti 269,90€) paikkeilla taas mukaan tulee myös radonmittaus ja 300 eurolla saa kokonaisen kitin, jossa on useampi anturiyksikkö erilaisilla mittauksilla.

Tämän pienen tutkailun avulla sainkin jo vastauksen kysymykseeni. Jos haluat mitata sisäilmaa (ainakin siis hiilidioksidin, radonin ja VOC-yhdisteiden osalta), niin hintalappussa komeilee silloin reippaat 270€. Ainakin siis Airthings Wave Plus:ssan kohdalla Verkkokauppa.com:ista katsottaessa. Kaiken lisäksi juuri tutkailemallamme tuotteella näyttäisi olevan ongelmia tuloksien näyttämisessä. Kuka ihme haluaisi ostaa kalliin laitteen, joka ehkä näyttää sinulle sisäilman todellisen tilan, tai sitten ei? 4/7 tuotearvostelua mainitsee yhteysongelmat (huono toteutus Android -sovelluksessa). Eräs arvostelu myös toivoo sitä, että laitteen mukana tulisi jonkinlainen todistus laitteen tehdaskalibroinnista. Kalibrointitodistuksesta en osaa sanoa yhtään mitään, mutta hyvän sovelluksen toteuttaminen ei pitäisi vaatia mitään ihmeitä. Varsinkin kun kyseessä pitäisi olla ihka aito, tuotteeksi hiottu äpöstys.

Mutta tähän hintaongelmaan on vain yksi ratkaisu: selvittää, että miksi sisäilman laadun mittaus on niin kallista.

Ja mitä siis oltiinkaan mittaamassa?

Otetaan tähän alkuun vähän laajempi kuva siitä, mitä kaikkea sisäilman todelliseen laatuun siis sisältyy. Wikipediasta löytyykin taas vaihteeksi hyvin laaja artikkeli aiheesta sisäilmanlaatu. 

Sisäilmaan vaikuttavat tekijät (wikipedia)

  • Pienhiukkaset
  • Radon
  • Kosteusvauriot
  • Kemikaalit
  • Ilmanvaihto ja lämpötila
  •   - - Tästä eteenpäin löytyy vain englanninkielisestä versiosta - -
  • Tupakansavu
  • Ihan vain tavallinen savu
  • Home ja muut allergeenit
  • Hiilidioksidi
  • VOC-yhdisteet
  • Legionella
  • Muut bakteerit
  • Asbestikuidut
  • Otsoni

Tämän listan lukemisen jälkeen tekisi kyllä mieli heittää foliohattu päähän, mutta sekään ei taida paljoa auttaa. Kaiken lisäksi (heitetään nyt vielä vähän bensaa tuleen) huono sisäilma vaikuttaa negatiivisesti kognitiiviseen toimintaan (keskittyminen laskee, lasten ja nuorten oppimistulokset heikkenee ja poissaolot lisääntyy, löytyy samaisesta artikkelista Wikipediasta), eikä muiltakaan terveyshaitoilta ja sairauksilta säästytä. Mutta ainakin nyt ollaan täysin tietoisia siitä, että sisäilmassa on vaikka ja mitä mahdollisia haittoja, niin olisi ihan kiva tietää, että saako niitä tutkittua helposti jatkuvalla mittauksella.


Millä antureilla sisäilman laatua mitataan? 

> Airthings Wave Plus sisuskalujen metsästystä

Tässä tuleekin sitten yksi vaikeimmista tehtävistä. Jos haluan tutkia juuri esim. tietyn valmiin laitteen sensoreita ja kokoonpanoa, (otetaan nyt uhriksi juuri tutkimamme Airthings Wave Plus) niin helpointahan siinä olisi jos omistaisin kyseisen laitoksen ja purkaisin sen ja reversaisin (takaisinmallintaisin, inhoan näitä suomennoksia) sen. No näin ei nyt kuitenkaan ole, joten yritin kaivaa muiden uteliaiden jakamia tuloksia. Pienen googlailun jälkeen vastaan tuli yksi ja ainoa sivu, jossa oli pari huonoresoluutioista kuvaa kyseisen laitoksen piirilevystä. (Tässä on linkki sivulta löytyneeseen PDF:ään.) Kuvasta käy kyllä ilmi, että siinä on ihan selkeästi kaksi ic:tä, kaksi piirilevyantennia, metallinen pömpeli (aika varmasti radonanturi) ja musta mötikkä, joka on todennäköisesti hiilidioksidianturi. Ainoa mistä saa selvää on hiilidioksidianturin merkinnöistä, mutta niistä ei saa kyllä kaivettua millään, että mikä anturi on kyseessä.

Ekstensiivisen kaivelun jälkeen tuli tämmöinen vastaan: 006-0-0002 (digikey.com.au)
Vaikka tuotenimi onkin erittäin hämäävä, on ainakin tuotekuva todella lähellä purkukuvassa olevaa mustaa mötikkää. ( Ja tuo löytö tuli siis kuvan perusteella. ) Pinnit myös täsmäävät ja speksit ovat tismalleen samat ainakin mittaustarkkuuden osalta. Erehdyin tätä löytöä ennen piipahtamaan senseairin omilla sivuilla, joka on kyllä sellainen kokemus, että voin melkein suositella, että käyt itse katsomassa sivuja ja teet omat johtopäätöksesi niistä.

Mutta nyt kun löysimme hiilidioksidianturin, (tai ainakin sitä vastaavan mallin samalta valmistajalta) niin hinnaksi siis paljastui 47,93 - 79,28 AUD (1 - 1000 kpl könttänä, yleensä kaikkia komponentteja saa enemmän halvemmalla), joka siis tekee euroissa noin 29,10 - 48,13 EUR. Tässä tapauksessa voidaan olettaa, että massatuotetussa laitteessa anturin hinta olisi siis se 29,10 €. Nyt kun hinta on tiedossa, on aika sukeltaa syvemmin anturin toimintaan ja selvittää, onko siinä käytettävä teknologia tämän arvoista.

> Hiilidioksidianturin toimintaperiaate

Suurin osa halvemman pään CO2-antureista on ns. NDIR-antureita, jotka toimivat lähettämällä infrapunasäteilyä tutkittavan kaasun läpi ja katsomalla, että kuinka paljon 4,2 mikronin kaistasta on päässyt läpi. ( Lähde: https://www.co2meter.com/blogs/news/6010192-how-does-an-ndir-co2-sensor-work ) Samaisesta lähteestä voit lukea, kuinka nykyaikaiset anturit ovat kehittyneet uskomattoman pieniksi ja vähävirtaisiksi, sekä niiden valmistus onnistuu nopeasti robottikokoonpanolla. Näköjään kuitenkaan hintaa ei ole saatu laskettua, sillä lähteessä mainostettava (kyseessä on siis co2meterin myymä tuote, joten tässä taitaa olla vähän mainosta mukana) "CozIR®-LP -miniatyyri 5000 ppm: n CO2-anturi" maksaa huimat 92,31 euroa. En ole kuitenkaan täysin oikea henkilö kritisöimään hintaa, sillä en ole ikinä perehtynyt täysin kyseisten antureiden haasteisiin, saati niiden valmistamiseen, mutta äkkiseltään kuulostaisi siltä, että tuon hintaa voisi olla mahdollista tiputtaa ennestään. Voin toki olla tässä ihan täysin väärässäkin. Pitänee siis perehtyä tähän enemmän, jotta saisin vähän järkevämmän kuvan noiden oikeista kustannuksista.

> Radonanturin toimintaperiaate

Valitettavasti aikaisempi tutkimus ei tuonut esille uhrilaitteemme käyttämää radonaturia. Kaiken lisäksi kyseiset anturit näyttävät olevan todella harvinaisia, sillä niiden toimintaperiaatetta ei tule ainakaan ihan heti googlesta vastaan. Onneksi kuitenkin intensiivisen hakemisen jälkeen sain selville, että tämänhetkiset mittauslaitteet (ainakin pienikokoiset mittarit, kuten esim. Airthings Corentium Home) käyttävät ionisaatiokammioita radonin tunnistamiseen.