Äänetön, tehokas ja älykäs ilmanvaihtojärjestelmä taideopiskelijoille

Kuopion taidelukio Lumit on akustisesti vaativa rakennus. Rakennuksessa on muun muassa esiintymistila Black Box, äänitysstudioita sekä soittotiloja, joissa on kovat akustiset vaatimukset.

– Ilmanvaihdon pitää olla äänetön. Toisaalta tilassa voi olla tanssia ja soittoa sekä paljon yleisöä, jolloin ilmanvaihto pitää saada samalla tehokkaaksi, vedottomaksi ja äänettömäksi, Lumitin LVIAS-järjestelmistä vastanneen Granlund Kuopion suunnittelujohtaja Petri Korhonen sanoo.

Granlundin tiimi päätyi esittämään Lumitiin Swegonin Wise-järjestelmää. Sekä suunnittelijalle että tilaajalle entuudestaan melko tuntemattomaan järjestelmään perehdyttiin muun muassa tutustumiskäynnillä Jyväskylään, missä järjestelmä oli ollut useamman vuoden käytössä.

– Jyväskylän rakennusvalvonta oli hyväksynyt järjestelmästä saatuja mittaustuloksia tarkastuksessaan. Se vaikutti yhtenä perusteena valintaan, Kuopion kaupungin talotekniikan asiantuntija Harri Asikainen sanoo.

Kuopion kaupungin päätöksentekoa edisti se, että Wise-järjestelmä on helposti asennettava ja hallittava kokonaisuus. Koko järjestelmässä on langaton tiedonsiirto, jossa hyödynnetään älykkäästi vapaita radiotaajuuksia.

Matalatehoinen tiedonsiirto antureiden, ilmanvaihtolaitteiden ja valvomon välillä minimoidaan vain niihin hetkiin, kun tiedonsiirtoa tarvitaan. Tämä pidentää langattomien laitteiden akkujen kestoa. Tiedonsiirrossa käytetään tietoturvallista 128-bittistä AES-salausta.

Tiivis yhteistyö suunnitteluvaiheessa

Suunnitteluvaihe oli tiivistä yhteistyötä Asikaisen sekä Swegonin ja Granlundin edustajien välillä.

– Saimme hyvää tukea, kun ohjausjärjestelmät piti saada toimimaan muun rakennusautomaation kanssa, Korhonen kertoo.

Suunnittelijalle suurin työ oli selvittää projektin alussa äänitekniset vaatimukset ja miten niihin voidaan vastata erilaisilla teknisillä ratkaisuilla.

– Ohjauspeltien sijoittelu oli yksi käytännön asia, joka piti kussakin tilassa ratkaista tilan käyttötarpeiden mukaan. Joissakin tapauksissa, kuten äänitysstudioissa, pellit piti asentaa tilojen ulkopuolelle, Korhonen sanoo.

Urakan toteutusvaiheeseen Swegonilla on selkeä konsepti.

– Pidämme työmaalla hankkeen aloituspalaverin, johon tulee suunnittelija, urakoitsijat ja valvojat. Siinä käymme läpi perusasiat järjestelmästä. Sen jälkeen teemme määrävälein katselmuksia ja tuemme urakoitsijaa. Kun hanke on valmis, otamme kokonaisuuden käyttöön. Se on aina meidän vastuullamme, Swegon Suomen järjestelmäasiantuntija Hannu Lindroos sanoo.

Ennen käyttöönottoa järjestelmään ladattiin viimeisimmät ohjelmistopäivitykset, laitteille annettiin niiden tehtävät järjestelmässä ja laitteiden välille luotiin langattomat tiedonsiirtoyhteydet.

Järjestelmä käyttöön puolen vuoden tuuletuksen jälkeen

Tarpeenmukainen ilmanvaihto otettiin käyttöön helmikuussa 2023, eli puoli vuotta järjestelmän käyttöönoton jälkeen. Ensimmäiset kuusi kuukautta tiloista tuuletettiin pois uudelle rakennukselle tyypillisiä VOC-yhdisteitä. Tuuletusjakson jälkeen tarpeenmukaista ilmanvaihtoa ryhdyttiin ajamaan järjestelmään määriteltyjen hiilidioksidiarvojen sekä lämpötilan mukaan.

Lumitin säätöjen perustaksi valittiin hiilidioksidiarvo, koska se on Kuopion rakennusterveysasiantuntijoiden mukaan varmin tapa säätää automaattisesti tilojen ilmastointia vastaamaan kulloistakin käyttötarvetta.

– Kun alamme pyörittää ilmanvaihtoa tilojen käytön mukaan, kuuntelemme herkällä korvalla käyttäjien kommentteja. Niiden perusteella tarkennamme tilakohtaisia säätöjä, Asikainen sanoo.

VOC-yhdisteiden määrää mittaava anturointi on muutamassa tilassa, kuten Black Boxissa. Ne ovat Asikaisen mukaan niin herkkiä, että ne reagoivat jopa hiuslakkaan.

Kun järjestelmä on nyt käytössä, on sen hienovirityksen aika. Näin maksimoidaan laitteiston energiatehokkuus samalla kun pidetään sisäilma laadukkaana.

– Jokaisessa kohteessa on käytön aikana löydettävä optimaaliset säätöarvot, Lindroos sanoo.

Osa Kuopion energiatehokkuustavoitteita

Tarpeen mukaan säätyvä ilmanvaihto on tärkeä osa uuden rakennuksen energiatehokkuutta ja istuu Kuopion kaupungin uuteen energiatehokkuuskampanjaan.

– Tarpeenmukainen ilmanvaihto alentaa suoraan ilmanvaihdon käyttämän energian määrää. Sillä on todella merkittävä vaikutus, Asikainen muistuttaa.

Onnistuneen ilmanvaihtohankkeen takana on hänen mukaansa aina suunnitteluvaiheessa tehtävät energiakäyttöön vaikuttavat ratkaisut.

– 80 prosenttia energiakulutukseen vaikuttavista ratkaisuista tehdään suunnittelupöydällä. Rakennus- ja ylläpitovaiheessa tähän on vaikea vaikuttaa.

Kollegoilleen Asikainen suosittelee tarpeenmukaista ilmanvaihtoa, sillä se on häneen mukaansa selkeä tulevaisuuden ratkaisu.

– Tarpeenmukainen ilmanvaihto säästää energiaa ja takaa kiinteistöissä hyvän sisäilman. Nämä tarpeet korostuvat kohteissa, joissa ihmismäärä vaihtuu, Asikainen sanoo.

Minna Canthin, Sakari Kuosmasen, Allu Tuppuraisen ja J.V. Snellmanin kotikaupunki on luonteva paikka Suomen vanhimmalle taidelukiolle. Vuonna 2015 perustetun Kuopion Taidelukio Lumitin juuret ulottuvat vuoteen 1968, jolloin Kuopion yhteiskoulun musiikkilukio aloitti toimintansa. Siihen yhdistettiin Lumitin perustamisen yhteydessä Minna Canthin lukion ilmaisutaidon linja. Koulussa opetetaan noin 560 oppilaalle erityisesti musiikkia, tanssia ja ilmaisutaitoa.

Päätös Lumitin uudisrakennuksesta tehtiin vuonna 2016. Seuraavana vuonna sen arkkitehtuurikilpailun voitti Lukkaroinen Arkkitehdit Oy yhdessä VSU maisema-arkkitehdit Oy:n kanssa. Suunnitteluryhmän LVISA-osuudesta vastasi Granlund Kuopio ja rakennesuunnittelijana oli Sweco Rakennetekniikka. Noin 9500 bruttokerrosneliömetrin rakennuksen rakentaminen alkoi lokakuussa 2020 ja rakennus valmistui kesäkuussa 2022. Pääurakoitsijana toimi NCC.

Älykästä ilmanvaihtoa Metropolian hankkeessa

Metropolia-ammattikorkeakoulun AirSense-hankkeessa tutkittiin vuosina 2016–2017 ”sisäilman laadun parantamista älykkäällä ilmanvaihtoventtiilillä”. Hankkeessa toteutettiin langaton ja tarpeen mukaan säätyvä poistoilmaventtiili, pilvipalveluohjelmisto säätöalgoritmeineen sekä järjestelmän käyttöliittymät eri käyttäjäryhmille.

– Kehitimme ratkaisun erityisesti remonttikohteisiin, joihin kaapelointien veto on usein hankalaa. Venttiilimme on erittäin nopea vaihtaa vanhan tilalle. Se verkottuu ja toimii älykkäästi muiden huoneistossa olevien venttiilien kanssa LoRa-verkon välityksellä, Metropolian teknologiapäällikkö Jarmo Tuppurainen sanoo.

Venttiilissä on antureita, jotka mittaavat tilan hiilidioksidipitoisuuden, suhteellisen ilmankosteuden ja lämpötilan. Mittaustiedot lähetetään venttiilistä pilvipalveluun. Siellä oleva ohjelmisto laskee, miten venttiili avautuu optimaalisesti niin, että ilmaa vaihtuu tilassa tarkoituksenmukaisesti: riittävän tehokkaasti, muttei turhan paljon. Tuloksena on parempi sisäilma sekä pienemmät lämmityskustannukset.

– Tarpeenmukainen ilmanvaihto parantaa asumisviihtyisyyttä, kun tilassa toimivat ihmiset voivat itse säätää helposti ilmanvaihtoa, jos he tuntevat vaikka liikaa vetoa tilassa.

Eniten tutkimusta vaati Tuppuraisen mukaan venttiilin läpi kulkevan ilmamäärän mittaaminen, eli mikä on sopiva venttiilin avautuminen. Myös venttiilin hurinaan ja siihen kertyvän pölyn määrään piti kiinnittää huomiota, koska pöly aiheuttaa ongelmia antureille.

Metropolia kehitti ratkaisun prototyyppivaiheeseen, jossa osoitettiin ratkaisun toimivuus. Hankkeen tulokset luovutettiin jatkokehitystä ja kaupallistamista varten Vilpe Oy:lle.