Tutkimus: Toimitilojen täsmälämmityksellä energiansäästöä ja parempi viihtyvyys
Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa tehdyn tuoreen väitöstutkimuksen mukaan ostoskeskuksissa ja toimistoissa on mahdollista säästää selvästi energiaa täsmälämmityksen avulla. Samalla täsmälämmitys mahdollistaa ihmisen lämpöviihtyvyyden.
Energia- ja lvi-tekniikan alaan kuuluvan väitöskirjatyön mukaan ostoskeskukset pystyisivät säästämään 17 prosenttia lämmitysenergiaa soveltamalla paikallisen lämmityksen ideaa. Väitöstutkimuksen tehnyt Ehab Foda ei tehnyt laskelmia toimistojen suhteen, mutta arvelee säästömahdollisuuden olevan samaa suuruusluokkaa kuin ostoskeskuksissa. Foda kuitenkin korostaa, että tulos ei ole suoraan sovellettavissa kaikkien tilojen lämmitykseen, koska tulos on riippuvainen laboratorion olosuhteista.
Tutkimuksen taustalla on ajatus, että koko toimistoa ei tarvitse lämmittää tasaiseen lämpötilaan, että työntekijällä on lämmin työpisteessään. Vastaavasti ostoskeskuksen asiakas tarvitsee vähemmän lämpöä liikkeellä ollessaan kuin istuessaan syömään. Kun koko tilaa ei pidetä yhtä lämpimänä, säästyy energiaa. Viihtyvyydestä ei silti tarvitse tinkiä, koska työpistettä tai ostoskeskuksen istumapaikkoja voi täsmälämmittää sopivaan lämpötilaan.
Tutkimuksessa ilmeni, että istumapaikan lattialämmityksen geometrian huolellinen suunnittelu voi johtaa energiansäästöön. Foda teki laboratoriokokeita lattialämmityslaitteistolla, joka oli yhdeksän ruutua sisältävä neliö. Lämpötilaviihtyvyyttä määritettiin laitteella, joka näyttää mallinukelta. Se istui keskimmäisellä neliöllä. Yhden neliön sivun pituus oli 60 senttimetriä. Ruuduissa oli itsenäisesti säädettävät lattialämmitykset. Ympäröivä peruslämpötila oli noin 18 astetta.
Laboratorio-olosuhteissa paras tulos energian käytön minimoinnin kannalta saatiin, kun yhdeksästä ruudusta lämmitettiin kolme: istujan edessä oleva sekä vasemman- ja oikeanpuoleiset ruudut. Ruutujen lämpötila nostettiin noin 39 asteeseen. Tällä lämmitystavalla saavutettiin alin mahdollinen energiankulutustaso ilman, että istujan mukavuudesta tarvitsi tinkiä.
Mallin pätevyys varmistettiin testihenkilöillä
Lämpötilaviihtyvyyttä määrittävä mallinukke on jaettu 24 osaan, joissa on mittareita ja lämmityslaite. Nukkea voi lämmittää, jotta ihmisen oma lämpövaikutus voidaan ottaa huomioon. Olosuhteiden muutokset vaikuttavat nuken ”ihon” lämpötilaan samaan tapaan kuin ihmisen ihoon. Foda käytti ihon lämpötilaan perustuvaa psykologista viihtyvyysmallia ja kehitti sitä nuken avulla edelleen. Fyysisen mittausnuken lisäksi käytössä oli ihmisen lämpöviihtyvyyttä simuloiva tietokonemalli. Työn tuloksena syntyi malli, joka pystyy ennustamaan paikallista ja kokonaislämpöviihtyvyyttä erilaisissa lämmitysolosuhteissa.
Foda selvitti vielä mallin pätevyyttä 19 testihenkilön avulla. Testihenkilöiden ihon lämpötilamuutoksia mitattiin ja heidän viihtyvyyskokemustaan selvitettiin kyselykaavakkeella. He pitivät kokeissa yllään samoja vaatteita kuin nukella on. Ilmeni, että nukke pystyy määrittämään viihtyvyyttä hyvin samaan tapaan kuin testihenkilöt.
Foda väitteli 9. marraskuuta Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa aiheesta Evaluating local and overall thermal comfort in buildings using thermal manikins (Paikallisen ja kokonaislämpöviihtyvyyden arviointi rakennuksissa lämpönuken avulla). Valvoja oli professori Kai Sirén Aalto-yliopiston energiatekniikan laitokselta. Vastaväittäjä oli professori Bjarne W. Olesen Technical University of Denmark -yliopistosta.
