Uutiset

Jaakko Ketomäki ja Heikki Ihasalo: Älyrakennusten avulla on mahdollista vähentää turhaa lämmittämistä ja valaistusta

Älyrakennukset pystyvät huomioimaan sähkön hintavaihtelut ja säätelemään sisälämpötilaa sen perusteella. Kyky älykkääseen säätelyyn on erityisen tärkeää, koska uusiutuvan energiatuotannon kasvun myötä sähkön hintavaihtelut ovat yhä suurempia, kirjoittavat Aalto-yliopiston työelämäprofessorit Heikki Ihasalo ja Jaakko Ketomäki.
Jaakko Ketomäki ja Heikki Ihasalo
"Älykkääseen energiaverkkoon liitetty lämmitysjärjestelmä osaa joustaa energiankäytössä silloin kun sähköverkon taajuus muuttuu tai energianhinta on korkea", sanovat Jaakko Ketomäki ja Heikki Ihasalo. Kuva: Aino Huovio

Kuvittele tilanne, että olet töissä isossa toimistorakennuksessa. Kävelet aulasta sisään ja kohti omaa työhuonettasi. Reitti on monimutkainen. Valot syttyvät, mutta yksitellen, aina sen mukaan mihin suuntaan olet menossa. Joku ikään kuin ohjaa kulkuasi sokkeloisessa toimistorakennuksessa ja tekee sen vuorovaikutuksessa kanssasi. Kyse on älyvalaistuksesta.  

Älykäs rakennus onkin tavalla tai toisella vuorovaikutuksessa käyttäjän ja ympäristön kanssa. Mikäli rakennukselta puuttuu älykkyyttä, se on passiivinen ja odottaa käyttäjän kertovan, mitä seuraavaksi pitäisi tehdä.

Älyrakennusta voisi verrata uuden sukupolven autoon. Auto kertoo huollon tarpeen, ohjaamon lämpötila pysyy automaattisesti miellyttävänä sekä  autossa on runsaasti käyttöä eli ajamista helpottavia automaattisia toimintoja. Älykkäät toiminnot voivat parhaimmillaan säästää myös polttoainetta tai auton sähkönkulutusta. 

Jotain samankaltaista voisi olla älyrakennuskin. Sisäilman tulisi pysyä raikkaana ja sopivan lämpöisenä ilman suurempia toimenpiteitä, valaistuksen säätäminen tapahtuu automaattisesti ja rakennukset ilmoittavat vikatilanteista automaattisesti. Lisäksi, mikä tärkeintä, älytalot pystyvät säästämään energiaa. 

Energiansäästön kannalta olennaista on kiinnittää huomio talojen lämmitykseen ja valaistukseen. 

Miten arvioida rakennusten älykkyyttä?

Älyrakennusten arviointimenetelmiä on kehitetty viime vuosina voimakkaasti. 

Uudet arviointityökalut tarkastelevat rakennusten älykkyyttä turvallisuuden, tietoliikenneyhteyksien, energianhallinnan, käyttäjien hyvinvoinnin, tuottavuuden ja kestävän kehityksen näkökulmasta. 

Tunnetuin mittari – ainakin rakennusalan ammattilaisten parissa – on kuitenkin Smart Readiness Indicator (SRI) eli rakennusten älyindikaattori. Mittari on olennainen nimenomaan energiansäästön näkökulmasta.

Älyindikaattori on rakennusten energiatehokkuusdirektiivissä määritelty menetelmä älyvalmiuden arviointia varten. Se tarkastelee rakennuksen älyvalmiutta käyttäjän, energiaverkon ja energiatehokkuuden näkökulmista.

Arviointia tehtäessä rakennuksen talotekniset järjestelmät arvioidaan yksi toiminnallisuus kerrallaan. Esimerkiksi lämmityksen osalta arvioidaan erikseen useita eri alakohtia kuten lämmityspattereiden ohjausta. Valaistuksessa taas arvioidaan valaistuksen ohjausjärjestelmää ja päivänvalon hyödyntämistä. 

Älykäs valaistus tuo viihtyvyyttä ja vähentää energiantarvetta

Valaistus on käyttäjille näkyvin talotekniikan osa-alue, mutta sen ohjaus on kuitenkin usein piilotettu konepellin alle. 

Yhä useammin toimistotiloista on nykyään vaikea löytää perinteisiä valokatkaisijoita. Valot syttyvät ja sammuvat sen mukaisesti, miten ihmiset tiloissa oleskelevat. Ratkaisu on järkevä niin viihtyvyyden kuin energiantarpeen näkökulmasta. 

Liiketunnistimen käyttäminen valaistuksen ohjaamisessa ei ole kuitenkaan varsinaisesti sellaista älykkyyttä, mitä älyrakennuksista puhuttaessa tarkoitetaan. Älytekniikasta on kyse vasta kun kaikki valaisimet yhdistetään samaan ohjausjärjestelmään, jonka avulla niitä voidaan sytyttää, sammuttaa ja säätää yksilöllisesti. 

Pidemmälle kehittyneissä järjestelmissä valaistus oppii tunnistamaan käyttäjänsä sekä oman sijaintinsa ja kertomaan sen toisille valaisimille.  

Älykäs lämmitys huomioi sähkön hintavaihtelut

Rakennusten lämmittäminen on merkittävin asumisen energiankulutuslähde.  Osa tästä on turhaa hukkalämmittämistä. 

Suomessa tilojen lämmitystä on tyypillisesti ohjattu käsin patteritermostaattien avulla. Viime vuosina  lämmitykseen on tuotu älykkyyttä esimerkiksi oppivilla ohjausratkaisuilla ja älykkääseen energiaverkkoon liittämisellä. 

Oppivat ratkaisut seuraavat tilojen lämpötiloja sekä käyttöä ja tarpeenmukaistavat automatisoidusti näiden tietojen perusteella lämmön käyttöä. Tilassa tai rakennuksessa, joissa ei ole käyttäjiä, voidaan lämpötilan antaa laskea ja säästää energiaa. Jo muutaman asteen  lämpötilan lasku säästää energiaa huomattavasti. 

Jo muutaman asteen lämpötilan lasku säästää energiaa huomattavasti.

Jaakko Ketomäki ja Heikki Ihasalo

Järjestelmät osaavat myös aloittaa lämmityksen etukäteen ennen kuin tilaan saavutaan. Käyttäjien ei siis tarvitse puuttua säätöihin vaan älykäs järjestelmä tekee ohjaukset huomaamattomasti taustalla.

Älykkääseen energiaverkkoon liitetty lämmitysjärjestelmä osaa taas joustaa energiankäytössä silloin kun sähköverkon taajuus muuttuu tai energianhinta on korkea. Tämä on mahdollista nostamalla lämpötilaa ennen hintapiikkiä ja antamalla lämpötilan laskea aivan korkeimman hinnan aikana. Lämpötilamuutoksien ollessa pieniä ja lyhytaikaisia, eivät tilojen käyttäjät edes huomaa näitä muutoksia. 

Rakennusten energiankäytön kulutusjoustolle on tarvetta, sillä uusiutuvan energian lisääntyessä sähkön hintavaihtelut kasvavat. Tuuli- ja aurinkovoimalla tuotetun sähkön  varastointi kun ei ole edelleenkään mahdollista laajassa mittakaavassa. 

Älyrakennusten avulla voidaan näin vähentää energiankäyttöä tiettyinä hetkinä sekä saada tuotanto ja käyttö parempaan tasapainoon. 

Kirjoitus on julkaistu MustRead Akatemiassa.

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Utuinen ihmishahmo näyttää kävelevän pois päin, varjo heijastuu vaalealle pinnalle
Tutkimus ja taide, Opinnot, Yliopisto Julkaistu:

Maisteriopiskelijoiden näyttely Suomen valokuvataiteen museossa

Valokuvataiteen pääaineen maisteriopiskelijoiden MoA in Photography 23 -näyttely on esillä 12. maaliskuuta asti.
Nainen rannalla tuulisella säällä hymyilee, taustalla meri kuohuaa
Nimitykset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Professori Ranja Hautamäki: ”Monimuotoinen kaupunkiluonto on keskeinen tekijä hyvinvoinnin ja hiilinielujen lisäämiseksi”

Maisema-arkkitehtuurin professori ratkoo ilmastonmuutoksen hillintää ja kaupunkiluonnon hiilinieluja koskevia kysymyksiä.
NASAn Curiosity-mönkijä kuvaama pölypyörre Marsin Gale-kraatterissa. Kuvankäsittely: Henrik Kahanpää. Alkuperäinen kuva: NASA / JPL-Caltech
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Marsin sää vaihtelee rajusti, mutta sen ilmasto ei ole muuttumassa

Väitöstutkimuksessaan Henrik Kahanpää myös kyseenalaistaa Marsin pölypyörteisiin liittyvän vallitsevan käsityksen. Tutkijana hän toivoo, että ihminen ei koskaan menisi Marsiin.
A portrait of Laureen Mahler.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Laureen Mahler luo origamitaitosten avulla biopohjaisia ja myös katseita kestäviä pakkauksia

Monet pakkausteollisuuden tuotteet perustuvat muoviin ja muihin fossiilipohjaisiin materiaaleihin. Aalto-yliopiston Bioinnovaatiokeskuksessa kehitetään origamitaitoksiin perustuvia ekologisia pakkausratkaisuja, joilla on arvoa myös kauniina esineinä.