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

Kiia Einola hymyilee kameralle. Otaniemen amfiteatteri taustalla.
Yhteistyö Julkaistu:

Kiia Einolan mielestä rakennusten tulisi tukea meidän kaikkien hyvinvointia

Kiia Einolan opintomatka Aalto-yliopistossa ulottuu kandiopinnoista aina väitöskirjatutkijaksi asti. Maisteriopintojen aikaiset kesätyöt herättivät Kiian kiinnostuksen talotekniikan tutkimuksesta. Hän työstää tällä hetkellä väitöskirjaansa älyrakennusten tohtoriopiskelijana yhteistyössä sähkötekniikkaan erikoistuneen yrityksen Helvarin kanssa.
Nainen sinisessä haalarissa ja suojavarusteissa hitsaamassa pihalla
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Seija Linnanmäki: ”Ilmastonmuutos pakottaa meidät miettimään mukavuusilmanvaihdon järkevyyttä”

Minä väitän -sarjassamme Seija Linnanmäki sanoo, että jäähdyttävän ilmastoinnin lisääminen ei voi olla ainoa ratkaisu sisäilman hallintaan.
Yritysprojektitiimi, Deloitte
Yhteistyö, Opinnot Julkaistu:

Opiskelijaprojekti auttoi ESG-suorituskyvyn huomioon ottamisessa yritysten arvonmäärityksessä 

Opiskelijoiden Deloittelle kehittämässä lopullisessa mallissa keskityttiin kestävään kehitykseen liittyvien aiheiden riski- ja mahdollisuusanalyysiin.
Tieteen termipankin logo
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Tohtoriopiskelijoilta odotetaan termipankkityötä esitarkastusvaiheessa

Esitarkastusvaiheessa olevien tohtoriopiskelijoiden edellytetään lisäävän väitöskirjansa keskeiset termit Tieteen termipankkiin syksystä 2024 alkaen.