Aalto-laajuinen yhteistyö tuottaa uutta tietoa ja sovelluksia tutuistakin materiaaleista ja ilmiöistä

Ohjelman yhdeksän tutkimusprojektia tutkivat ja kehittävät uusia materiaaleja ja teknologiasovelluksia, joiden avulla voidaan lisätä energiatehokkuutta. Myös tutuista materiaaleista on löydetty vähän tutkittuja ja hyödynnettyjä ominaisuuksia.

AEF:n yhdeksän tutkimusprojektia esittäytyivät avoimessa Demopäivässä joulukuussa. Nelivuotisen ohjelman ensimmäiset projektit päättyvät vuoden 2016 aikana, myöhemmin aloittaneet jatkavat vuoden pidempään.

Puu imee kosteutta vapauttaen samalla lämpöä. Tutkijat altistivat huoneenlämpöiset puukappaleet kuivalle (20 % RH) ja kostealle ilmalle (70 % RH), jolloin tilan mitattu lämpötila nousi 0,2 astetta puolessa tunnissa.
– Tästä voi tulkita, että esimerkiksi pieni, täysin puuvuorattu kokoushuone voitaisiin pitää tyhjänä normaalia viileämpänä, koska ihmisten tilaan mukanaan tuoma kosteus lämmittää huoneilmaa. Näin säästetään tilojen lämmityksessä, kertoo tutkija Niko Meri (kuvassa yllä) puunjalostustekniikan laitokselta.

– Puun ja kosteuden yhteisvaikutus on ollut yleisesti tunnettu mutta sitä ei ole aiemmin tutkimuksellisesti todennettu tällaisessa yhteydessä. Tutkimuskohteenamme on useita puuhun liittyviä näkökulmia ja ominaisuuksia, kuten esimerkiksi puun käyttö sisätiloissa, energiatehokkuus, ilmanlaatu ja kestävä kehitys, puun materiaalitekniikan professori Mark Hughes (kuvassa yllä) sanoo.

Nanotekniikka auttaa lämmönvarastointia. Tutkimuskohteena ovat niin lämmön varastointiin soveltuvat materiaalit, lämpöeristeet kuin lämpöä siirtävät nesteet.
– Alijäähtyvät faasimuutosmateriaalit (phase change materials, PCMs), kuten suolahydraatit ja sokerialkoholit, ovat erittäin lupaavia materiaaleja pitkäaikaiseen ja lähes häviämättömään lämmön varastointiin jopa vuosiksi. Lämmönvarastointi ja -vapautus perustuvat PCM-materiaalin sulamiseen ja kiteytymiseen. Esimerkiksi ksylitoliin varastoitunut lämpö saadaan vapautumaan kiteyttämällä se, mutta lämpötila nousee lähelle yhdisteen sulamispistettä, 95 C.
– Lämmönvapautuminen on huomattavasti kontrolloidumpaa tutkimusryhmämme kehittämillä uusilla mikrorakenteisilla PCM-materiaaleilla. Lisäksi niiden lämmönvarastointiominaisuudet ovat paremmat kuin niin kutsuttujen bulkkimateriaalien, kertoo tohtorikoulutettava Salla Puupponen (kuvassa) energiatekniikan laitokselta.

Hukkalämmöstä sähköä. Tutkimushankkeessa etsitään uusia ratkaisuja hukkalämmön hyödyntämiseen termosähköisten materiaalien ja teknologioiden avulla. Termosähköinen materiaali pystyy itsessään muuttamaan lämpöä sähköksi, kunhan sen ympäristössä lämpötilaero on riittävän suuri. Tutkimusjohtaja Yrjö Neuvo (kuvassa) tutustuu termosähköiseen aurinkokeräimeen. Laitteen itsessään tuottama lämpötilaero tuottaa sähköä ja samalla lämpö voidaan jatkohyödyntää esimerkiksi veden lämmitykseen.
– Kehitämme sekä uusia materiaaleja että etsimme niille täysin uudenlaisia sovelluskohteita. Viime aikoina olemme tehneet paljon edistysaskeleita kankaiden päällystämisessä, kertoo kemian laitoksen professori Maarit Karppinen.

Lämmöstä sähköä tuottavia kankaita olivat esittelemässä tohtorikoulutettava Riikka Townsend ja tekninen asiantuntija Jussi Mikkonen (kuvassa alapuolella) Muotoilun laitokselta.

Energiatehokkaat ja turvalliset liikenneympäristöt. LED-valot ovat digitaalisesti säädettäviä, joten ne ovat kustannustehokkaampia kuin perinteiset suurpainenatriumvalaisimet. Säästöjä syntyy tätä kautta energian kulutuksessa, päästöissä ja kustannuksissa.
– Katuvaloina LED-valot valaisevat paremmin. Niissä on hyvä värien toisto, lisäksi ihmissilmä näkee hämärässä paremmin LEDien tuottaman valkoisen kuin natriumvalaisimien kellertävän valon, kertoo erikoistutkija Eino Tetri sähkötekniikan ja automaation laitokselta.

Laserkeilaus toimii valaistusmallinnuksen apuna.
– Laserkeilauksella katuympäristöstä saadaan kolmiulotteinen pistepilvi, johon on yhdistetty valaistusmittauskuvia. Näin nähdään, mihin valo kohdistuu ja mitkä paikat jäävät pimeiksi. Turvallisuus on tärkeä aspekti, josta ei voida valaistusta suunniteltaessa tinkiä, sanoo tutkijatohtori Matti Vaaja (kuvassa yllä).

Energiatehokas townhouse – urbaani talotyyppi maailmalta. Townhouse on talotyyppi, joka tarjoaa mahdollisuuden tiivistää kaupunkirakennetta ja näin lisätä energiatehokkuutta perinteiseen omakotitalorakentamiseen verrattuna. Townhouset rakennetaan rivitalomaisen tiheästi mutta kuitenkin omiksi taloikseen. Tutkija Matti Kuittinen arkkitehtuurin laitokselta iloitsee uusimman townhouse-tutkimuksen tuloksista. Tuoreen tutkimusraportin mukaan townhouse-asumisesta kiinnostuneet ovat arvoiltaan keskimääräistä ilmastomyönteisempiä. Näin he ovat myös avoimempia uusille asumisen ratkaisuille, joita townhouse talotyyppinä edustaa. Vaikka townhouse ei olisi oman kiinnostuksen kohteena, yhä useampi suhtautuu verrattain myönteisesti ympäristönäkökohtiin.

Energiatehokkuusohjelman verkkosivut (aef.aalto.fi, englanniksi)