Kotka viitoittaa tietä palvelurakennusten energiansäästölle

Aittakorven koulussa tehty energiansäästön pilottitutkimus nostaa esiin tuhansien megawattituntien säästöpotentiaalin.

Ilmanvaihtokone TK1 varustettuna pyörivällä LTO-osalla. Kuva: Jori Pihl

Moni kunta ja yritys on sitoutunut vapaaehtoiseen, kansalliseen energiansäästöön tähtäävään sopimukseen (KETS). Sillä pyritään osaltaan vähentämään tarvetta valtiovallan ohjaamalle energiansäästölle.

Jori Pihl toimii LVI-valvojana Kotkan kaupungin uudis- ja saneerauskohteissa. Työhön kuuluu suunnittelunohjausta, kilpailutuksiin osallistumista, rakennus- ja takuuaikaista valvontaa ja kiinteistöjen energiatehokkuuden kehittämistä. Koulussa tehdyn pilottitutkimuksen avulla Kotkan kaupunki pyrkii hahmottamaan uusia keinoja pakollisille energiansäästötarpeille, sillä ledivalot ja muut helpot tavat ovat jo käytössä.

Pihl otti haasteen vastaan, ja hanke toimi samalla hänen opinnäytteenään osana talotekniikan ylempää korkeakoulututkintoa. Opinnäytetyön tuloksena syntyi yleisohjeistus, jossa käydään teknisesti ja käyttäjäryhmittäin läpi asioita, mitä pitäisi ottaa huomioon, kun ilmanvaihdon tai lämpötilojen pudotuksiin kiinteistöissä lähdetään.

Aittakorven koulun patteriverkoston lämpöenergian jälkimittaus asennettuna lämmönjakokeskukseen. Kuva: Jori Pihl.

Tutkimuksessa lämpötiloja pudotettiin koulun käyttöajan ulkopuolella, ja ilmanvaihto kävi joko puoliteholla tai oli pysähdyksissä käyttöajan ulkopuolella. Lämpötilan pudotusten osalta tutkimus koski kaksikerroksisen rakennuksen alemman kerroksen tiloja. Työn päähavainto oli, että jos ilmanvaihto on sammuksissa ja käynnistetään kaksi tuntia ennen käyttäjien saapumista, ilmanlaatu on käyttäjälle sama kuin jos ilmanvaihto olisi ollut koko yön päällä.

– Saimme faktatietoa, jonka avulla pystymme osoittamaan monet luulot vääriksi. Käyttäjiä vartenhan ilmanvaihto on. Jos ei ole käyttäjiä, ilmanvaihdon ei tarvitse olla täysillä, Pihl sanoo.

Koneiden järkevä käyttö on ilmastoteko

Tämän vuoden tammikuun lopussa Kotkan kaupunki päätti, että Aittakorven koulusta saatuja tuloksia aletaan soveltaa noin 15 kohteeseen. Ne ovat sopivan ikäisiä remontoituja tai uusia kouluja ja päiväkoteja, joissa ilmanvaihto- ja lämmitystekniikka on riittävän uutta niin, että ne voidaan ajastaa käyttöaikojen mukaan ja niitä pystytään käyttämään puoliteholla.

Vielä ei kuitenkaan päädytty isojen kuntien ohjeen mukaisiin ilmanvaihdon pysäytyksiin, vaikka niistäkin on saatu hyviä tutkimuksia viime aikoina. Pihl kertoo, että sisälämpötiloja tullaan rajoittamaan 21 asteeseen kaikissa kaupungin kiinteistöissä, jotta tilojen ylilämmitystä voidaan karsia. Ajatuksena on myös kokeilla lämmitysverkostokäyrien optimointia joissain kohteissa käyttöajan ulkopuolella.

Tällä päätöksellä Kotkan on mahdollista saavuttaa tavoitteensa kuntien energiatehokkuussopimuksessa, ja se auttaa osaltaan ottamaan askeleen eteenpäin kohti hiilineutraaliutta. Laskennallisen energiansäästön odotetaan olevan useamman tuhannen MWh:n luokkaa. Se on kunnalle silkkaa rahaa. Ilmanvaihtokoneiden tuloilman jälkilämmityksen lisäksi säästetään lämpöenergiaa rakennuksen lämmitysverkostossa, kun pienemmällä ilmanvaihdolla vuotoilmahäviö ulkovaipan yli vähenee.

Tekniikan kehittyminen on ollut yksi edellytys sille, että on ollut mahdollista tutkia sisäilmaolosuhteita helposti vasta viime vuosina. Anturit toimivat langattomassa verkossa, joten niiden asennus ei vaadi kaapeleiden vetämistä. Riittää, että liimaa anturin seinään. Teknisen kehityksen lisäksi hinnat ovat laskeneet, jolloin niitä voidaan hankkia järkevä määrä seurantaa varten.

– Aiemmin oli antureita, jotka vaativat keräinlaitteen ja siihen kaapeloinnin. Mittaaminen oli hankalampaa, ja ne olivat siten myös kalliimpia asentaa.

Jori Pihl Aittakorven koululla. Pihl teki opinnäytetyönsä Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu
XAMKiin otsikolla ”Energiatehokkuustoimenpiteiden vaikutus sisäilmaolosuhteisiin koulurakennuksessa.”
Kuva: Jori Pihl.

Pihl kertoo, että kaupunki saa lukuisia yhteydenottoja yrityksiltä, jotka ovat kehittäneet juuri tätä puolta, kuten antureita, olosuhdeseurantaa sekä lämmitys- ja ilmanvaihtojärjestelmän optimointia. Yritykset lupaavat mainonnassaan suuria energiansäästöjä, mutta kaupunki halusi nähdä itse, onko lupauksilla katetta. Kahden yrityksen, Optiwatin ja Nuukan, laitteita asennettiin vuonna 2012 rakennettuun Aittakorven koulun molempiin osiin, uuteen sekä vanhaan. Optiwatin laitteilla säädettiin huonelämpötilaa ja Nuukan laitteilla seurattiin ilmanvaihdon ja huoneilman tasoa sekä energiankulutuksia.

– Päätimme tähän opinnäytetyön tutkimukseen liittyen, että ostamme heiltä palvelut, mutta mittaamme itse kertyvät säästöt.

Kotka ei ole välttynyt sisäilmaongelmilta. Pihlin tullessa teknisiin palveluihin töihin vuonna 2014 kaupunki kävi läpi ”jonkunmoista sisäilmakriisiä”, kuten Pihl luonnehtii. Ongelmia saattoi esiintyä useammissa kohteessa. Useimmissa kohteissa ilmanvaihtoa käytettiin puoliteholla, mutta ilmatasapaino oli vaikea saada pysymään pienilläkään osatehoilla hallinnassa, ja rakennuksista tuli helposti hieman yli- tai alipaineisia. Niinpä kaupunki oli jo ohjeistanut kaikkia julkisia kiinteistöjä pitämään ilmanvaihdon täysillä koko ajan.

– Moodi jäi päälle. Vaikka tehtiin uusia rakennuksia, käytäntö pysyi samana.

Kosteus tulee käyttäjistä, ei rakennuksesta

Tutkimus osoitti, että rakenteiden kosteusongelmaa ei saa aikaan pelkästään sillä, että ilmanvaihto on pysähdyksissä. Vaikka koneet kävivät vain tunnin päivässä, kosteus pysyi silti sen verran maltillisena, että rakennus ei kärsi. Kesällä sisäilma koulutiloissa oli jopa kuivempaa kuin ulkoilma.

Pihlin mukaan ennemminkin on niin, että jos ilmanvaihto käy tehokkaasti, se vetää loppukesällä ja syksyllä kosteaa ulkoilmaa sisään, ja sen jälkeen sisällä on yhtä kosteaa kuin ulkona.

– Yleensä kosteus on ihmisen tuottamaa. Käymme suihkussa ja höngimme hiilidioksia. Rakennus ei tuota sitä, ellei se satu olemaan esimerkiksi uimahalli, Pihl summaa.

Tutkimuksen aikana Pihlille suurin yllätys oli se, että ilmanvaihdon käyttäminen jo puoliteholla säästää noin 30 prosenttia lämmityksen kokonaisenergiasta – samaa tasoa oli myös sähköenergiasta säästetty osuus, jossa oli huomioitu myös muut sähkölaitteet ja valaistus. Ilmanvaihtokoneiden kokonaan sammuttaminen käyttöajan ulkopuolella lisää säästöpotentiaalia varsinkin lämmityksessä.

Aittakorven koulun patteriverkoston lämpöenergian jälkimittaus asennettuna lämmönjakokeskukseen. Kuva: Jori Pihl.

Toinen yllätys oli se, miten hitaasti sisälämpötila putoaa, kun ilmanvaihtokoneet ovat pysähdyksissä. Pihl arvelee tähän vaikuttaneen sen, että ylemmässä kerroksessa oli koko ajan lämmöt päällä ja lämpötila tasaisesti 21 astetta. Näin lämpöhäviötä vaipasta oli vain seinistä ja alapohjasta ulospäin. Viikon mittaisen talviloman aikana tavoitelämpötila oli 18 astetta. Se saavutettiin vasta loppuviikosta, joten ulkoseinärakenne vaikuttaa paljon siihen, miten rakennus varaa lämpöä rakenteisiin.

Koronapandemia sotki tätäkin projektia. Viimeiset anturit asennettiin tiloihin maaliskuun lopussa 2020. Alkujaan ajatuksena oli tehdä kysely lähtötilanteesta käyttäjiltä, mutta tuolloin koulussa ei ollut juuri ketään paikalla. Niinpä koko käyttäjäpalautteen keräämisestä luovuttiin tähän tutkimukseen liittyen. Hiilidioksiditasojen seurantaa jouduttiin myös odottamaan seuraavaan syksyyn, kun palattiin luokkaopetukseen.

Yhdistelmäanturi Aittakorven koulun luokkatilassa on sijoitettu normaalista
asennuskorkeudesta poiketen opettajan taulun yläpuolelle. Kuva: Jori Pihl.

Kömmähdyksiäkin on sattunut, kun koulun viikko ei noudatellutkaan ajastukseen asetettua kaavaa. Kun IV-koneet oli sammutettu perjantaina, lauantaille sijoitettu koulun joulujuhla sai aikaan soiton päivystäjälle. Pihlin mielestä onkin erittäin tärkeää ottaa käyttäjät mukaan niin että viesti poikkeavista käyttöajoista kulkee.

Ilmanlaatu ei kärsi sammutuksista

Tärkeintä on, että käyttäjälle ilmanlaatu säilyy hyvänä, ja paine-eroja sisätilojen ja ulkoilman välillä ei pääse syntymään. Ilmanpaine-eron tavoite on 0 pascalia (Pa), mutta käytännössä muutaman pascalin heitot puoleensa on ihan hyvä vaihtelutaso. Kotkassa paine-eroa ulkovaipan yli sekä sisäilmaolosuhteita tullaan tarpeenmukaisen ilmanvaihdon kohteissa seuraamaan 24/7 asennettavan kattavan online-olosuhdejärjestelmän kautta.

Syksyn ja talven energiakriisi on toiminut motivaattorina, kun energiansäästöstä on tullut kultaakin kalliimpaa. Pihl ajattelee säästöjä laajemmin kuin pelkästään rahansäästönä. Hän ajattelee myös kuntalaisten hyvinvointia.

– Jos saadaan tästä vaikka puolen miljoonan euron säästö vuodessa, voidaan pitää liikuntarakennukset ja harrastuspaikat auki, eikä niitä tarvitse aukioloajoilla rajoittaa tai sulkea. Se on iso asia.

Lue lisää

Katso kaikki