Mäkinen, A., Mäkinen, A., Saari, S., Uusitalo, S., Juvela, J.-P., & Kakko, L. (2022). Placement and utilization of CO2 measurements in the ventilation and occupancy assessments. CLIMA 2022 Conference.
Abstract Continuous carbon dioxide measurements have typically been used to adjust the demand-based ventilation. With the global COVID-19 pandemic, the use of measurements to ensure the functionality of ventilation and to assess the utilization rate of the space has increased in importance due to the significant impact of air exchange on the spread of the disease via aerosols. The work aimed to examine the spread of carbon dioxide in the room and how the location of the sensors and space users affects the measurement result. In our study, six carbon dioxide sensors were placed in the room that serves as a teaching restaurant. Five sensors were placed in the space itself and one sensor in the exhaust valve. Two meals were arranged, each attended by 10 people. The location of the persons in the space was also monitored. Based on the measurements, it was assessed how the air distribution of the space and the location of the users affected the measurement result of carbon dioxide. It was found that the carbon dioxide content measured close to diners differed from the result measured in the exhaust duct. Because the air in the exhaust duct is mixed with more fresh supply air than in the vicinity of the dining table, it can be thought that the concentration measured in the exhaust duct can indicate better the air variability of the whole space. On the other hand, sensors located closer to the seating area are potentially better positioned from the demand-based ventilation point of view. In the future, it will be necessary to study the issue in more detail for different types of premises and to examine the application of ventilation and space utilization assessment to real-time monitoring of the risk of airborne infectious diseases, for example.
Projekti edistää sähkön turvallista ja luotettavaa käyttöä antamalla tietoa uusista mobiilisähkön käyttöön liittyvistä vaara- ja riskitekijöistä ja siitä, miten näihin riskeihin tulisi ennakoivasti varautua sekä työturvallisuus- että kuluttajaturvallisuusnäkökulmista. Työ käsittelee sekä sähköenergian käyttöön että vakaviin toimintahäiriöihin liittyviä vaara- ja riskitekijöitä.
Professuurin toiminnan tavoite on edistää ja kehittää ratkaisuvaihtoehtoja, joilla voidaan vastata odotuksiin tulevaisuuden sähkönjakelusta- ja käytöstä sekä edistää tietoisuutta ja lisätä vuorovaikutusta niiden tahojen keskuudessa, jotka ovat keskeisiä tulevaisuuden tavoitteiden saavuttamisessa. Professuurin työskentely liittyy keskeisesti käynnissä oleviin ja valmisteltaviin tutkimushankkeisiin teemoista:
Vetytalous ja puhdas energia; energiansiirto- ja varastointiratkaisut
Sähköenergiajärjestelmän resilienssi ja sähköhuollon varmistaminen
Hajautettujen resurssien integrointi ja sektori-integraatio
Joustavuus sähköenergiajärjestelmässä
Yhteistyön keskeiset tavoitteet
määrittää millä eri tavoin voidaan kustannus-, kapasiteetti- ja energiatehokkaasti vastata odotuksiin tulevaisuuden sähköjärjestelmästä sekä varmistaa entistä sähköriippuvaisemman yhteiskunnan luotettava sähkön saanti ja turvallinen käyttö.
tuottaa osaajia, joilla on vahvan teknistaloudellisen osaamisen lisäksi ymmärrys meneillään olevasta energiamurroksesta ja siihen liittyvien tekijöiden yhteisvaikutuksista -ja mahdollisuuksista energiajärjestelmässä
tuottaa laaja-alaisesti hyödynnettävää tietoa ja varmistaa, että tutkimuksen asiantuntijat myötävaikuttavat yhteiskunnan kehittymiseen ja ovat aktiivisesti mukana kehitykseen liittyvissä asiantuntijaryhmissä.
Metropolian hankkeessa ”Kiinteistötiedon ja IoT-ratkaisujen hallinta, hyödyntäminen ja siirtovaikutukset” ohjataan tiedon avulla rakennusten käyttöä, ylläpitoa, käyttäjätyytyväisyyttä ja resurssien optimointia. Hankkeessa tuotetaan tietoa ratkaisujen toimivuudesta korjaus- ja uudisrakentamisessa ja tuodaan vahva takaisinkytkentä käytöstä suunnitteluun. Hankkeessa luodaan perustaa IoT-pohjaisen datan hyödyntämiseen tutkimalla, testaamalla ja kehittämällä ratkaisuja, palvelualustoja ja sovelluksia yhdessä yritysten kanssa. Siinä tuotetaan erityisesti käyttäjille rajapintoja kiinteistön älykkääseen ohjaukseen ja kunnossapitoon.
Hankkeen keskeiset tavoitteet
Kehitetään ja ylläpidetään täyden mittakaavan kiinteistöön sijoittuvaa talotekniikan ja rakennusautomaation oppimisympäristö Myllypuro Smart Campus, joka edistää yritysten, korkeakoulun ja opiskelijoiden verkostoitumista Living Lab -toimintamallilla.
Tutkitaan ja kehitetään kaupunkien tulevaisuuden energiaratkaisuja, mm. smart grid -kysyntäjoustoa kiinteistötasolla sekä palveluita ja tekoälyratkaisuja joiden avulla optimoidaan kiinteistöjen olosuhteiden hallintaa.
Rakennetaan moderni tutkimus- ja oppimisympäristö, joka soveltuu sekä huonetilojen että muun rakennetun ympäristön tutkimukseen ja opetukseen, erityisesti sisäilmastoon liittyen. Hanke toteutetaan osaksi Metropolian ja Aallon yhteistyönä Myllypuron LVI-laboratorion hyödyntämiseksi. Tämän hankkeen tulokset antavat valmiuksia kehittää Metropolian etäopetusta jatkossa mm. aikuis- ja täydennyskoulutuksen tarpeisiin.
Jo hankkeen aikana siirretään sen keskeiset tulokset ja toimintatavat käytäntöön viemällä ne osaksi kiinteistö- ja rakennusalan sekä sähkö- ja automaatiotekniikan opintoja, ja tuottamalla niihin uusia opetussisältöjä.
STEKin vuosittainen rahoitus hankkeelle: 100.000 euroa.
Yhteyshenkilöt
Teknologiapäällikkö Harri Hahkala (Myllypuro Smart Campus ja sen hyödyntäminen)
Yliopettaja Matti Huotari (LVI-laboratorion toimistohuonelaboratorio sekä taajuusmarkkinalaboratorio)
Osaamisaluepäällikkö Jorma Säteri (Tutkinto- ja täydennyskoulutus)
sähköpostit ovat muotoa etunimi.sukunimi@metropolia.fi
Aalto yliopiston Älyrakennusten tohtorikoulu on poikkitieteellinen koulutusohjelma, jolla on erityisen kiinteät suhteet alan yrityksiin ja poikkeuksellisen aktiivinen tutkimustoiminta. STEKin ja muiden alan järjestöjen rahoituksen avulla perustetulla tohtorikoululla halutaan varmistaa huipputason älyrakentamisen opintokokonaisuus Suomessa.
Älyrakennusten opetus ja tutkimus keskittyy käyttäjäkeskeisyyteen, autonomisiin itseoppiviin järjestelmiin, digitalisaation uusiin toimintatapoihin sekä integraatioihin talotekniikan, ICT-järjestelmien, energiaverkkojen sekä liikenteen välillä. Älyrakennusten rooli tulee kasvamaan entisestään uusiutuvan energian ja digitalisaation synnyttämässä murroksessa. Rakennukset keräävät mittausdataa, integroituvat muiden ICT-järjestelmien kanssa, ohjaavat prosesseja älykkäästi ja muodostavat älykkään kaupungin perustan.
Hankkeen tavoitteena on:
kouluttaa osaajia, jotka kehittävät toimialaa uusimman tutkimuksen ja toimialan kehityksen laaja-alaisen ymmärryksen turvin
tarjota ymmärrystä tulevaisuuden älyrakennuksen järjestelmätason kysymyksistä, erityisesti digitalisoituvan toimialan mahdollisuuksista ja toimialarajat ylittävien palveluiden ja tuotteiden kehittämisestä
tuottaa tietoa autonomisoituvan, itse oppivan rakennetun ympäristön mahdollisuuksista toimialalle
kiinteistöliiketoiminnan ja käyttäjänäkökulman tuomista älyrakennus kokonaisuuteen.
STEKin vuosittainen rahoitus: 180.000 euroa.
Yhteyshenkilöt
Professori Jaakko Ketomäki, jaakko.ketomaki (at) aalto.fi
Professori Heikki Ihasalo, heikki.ihasalo (at) aalto.fi
Tässä raportissa esitetään tutkimushankkeen ”Laaja-alaisen aurinkosähkön yleistymisen huomioivat sähköverkon mitoitusperiaatteet” tuloksia. Tutkimushankkeessa selvitettiin miten nykyiset aurinkosähkön huomioivat sähköverkon mitoitusperiaatteet soveltuvat sekä yksittäisten suurten että laajasti yleistyvien kotitalouskokoluokan aurinkosähköjärjestelmien liittämiseen, ja miten mitoitusperiaatteita tulisi kehittää. Tämän lisäksi tutkimuksessa selvitettiin joustavien ratkaisuiden, kuten aurinkosähköinverttereiden loistehon säädön, vaikuttavuutta verkon kapasiteetin riittävyyteen aurinkosähköjärjestelmien yleistyessä.
Tutkimuksessa havaittiin, että nykyisessä nopeiden jännitemuutosten yhtälöön perustuvassa voimalaitoksen vaikutusten mitoitustavassa on päivitystarpeita liittyen aurinkosähkötuotannon ominaispiirteet huomioivaan parametrisointiin. Toisin sanoen, nykyiset parametrisoinnit voivat johtaa tarpeettomiin sähköverkoston vahvistusinvestointeihin tai vaihtoehtoisesti asiakkaiden aurinkosähköjärjestelmien mitoituksen rajoittamiseen tarpeettoman pieniksi.
Aurinkosähkön laaja-alaisen yleistymisen huomioinnissa tulee tarkastella myös jännitetason nousua sähköverkossa. Tutkimuksessa havaittiin, että aurinkosähköinvertterien hyödyntämisellä loistehon säätöön voidaan hillitä jännitteen nousun ongelmia. Simulaatioiden perusteella havaittiin myös, että maltillinen aurinkosähkön yleistyminen vähentää sähköverkossa muodostuvia häviöitä. Loistehon säädön käyttämisen havaittiin lisäävän hieman häviöitä ja aiheuttavan jakelumuuntajien ylikuormittumisriskin kasvua, mutta simulaatioiden perusteella näiden merkitys on vähäinen, jollei hyvin suurella osalla asiakkaista ole aurinkosähköjärjestelmää.
Tämän hankkeen tarkoituksena oli selvittää, miten kesämökkien sähköenergian kulutusta voitaisiin alentaa sekä miten kulutusta voitaisiin ohjata. Koska vapaa-ajan asuntojen kirjo on Suomessa varsin laaja, pyrittiin tarkastelemaan erityyppisiä vapaa-ajan asuntoja. Käyttöaste, rakentamisajankohta, rakenteet sekä varustelu vaikuttavat merkittävästi siihen, minkälainen sähköenergian kulutusprofiili vapaa-ajan asunnosta muodostuu. Hanke toteutettiin Tampereen Ammattikorkeakoulun toimesta välillä 11/2022-07/2024. Hankkeessa tutkittiin yleisesti koko mökkikantaa sekä tarkentavasti muutamia yksittäisiä vapaa-ajan asuntoja, jolla pyrittiin tyypillisten mökkien edustavuuteen sekä mahdollisuuteen tarkastella yleisten erillisratkaisuiden vaikutusta.
Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään, miten vapaa-ajan asuntojen energiatase muodostuu poissaoloaikoina, mitkä ovat merkittävimmät tekijät tämän muodostumisessa ja millä toimilla niihin voidaan vaikuttaa. Lisäksi tarkasteltiin, miten eri taloteknisiä järjestelmiä voitaisiin ohjata ja mitä vaikutuksia ohjauksella voitaisiin saavuttaa. Tutkimuksessa havaittiin, että yksittäisen kiinteistön osalta kustannustehokkaimpia toimia ovat ne, joita käyttäjä voi olemassa olevien ratkaisuiden puitteissa tehdä. Yleisesti saneeraustoimien kustannukset ovat sitä kokoluokkaa, että pelkästään energian säästön osalta saneerausten takaisinmaksuajat venyvät pitkiksi, poikkeuksena esimerkiksi ilmalämpöpumpun asennus. Uudiskohteiden osalta hyvä suunnittelu on avaintekijänä. Tällöin käyttöaste, tarvittava sisälämpötila ja järjestelmien ohjattavuus määrittävät sitä, millainen sähköenergian käyttöprofiili kohteelle muodostuu. Lopuksi tarkasteltiin vielä sitä, miten vapaa-ajan asuntoja voitaisiin hyödyntää sähköverkon hallinnassa ja sähköenergian kysyntäjoustossa. Tässä haasteeksi nousi erityisesti yksittäisen kiinteistön ratkaisuiden vähäinen vaikuttavuus ja laajemman skaalan osalta ulkoisen aggregoinnin puutos.
Yhteenveto
Kesämökeissä on varustelusta riippuen jonkin verran tai hyvin mahdollisuuksia energian säästöön. Mökin kulutukseen suhteutettuna nämä säästöt voivat olla hyvinkin suuria. Kuitenkin sähköenergian vuosikulutuksen ollessa alle 10 000 kWh/mökki, ei kustannussäästöillä saada helposti katettua laajempia saneerauksia energiansäästömielessä. Tällöin parhaita vaikuttavuuksia saadaan erityisesti käyttäjien toimilla joista tärkeimpänä voidaan pitää tyhjänäoloajan sisälämpötilan laskua. Etenkin pidemmille tyhjäksi jätetyille ajanjaksoille kannattaakin pyrkiä talotekniikan osalta mahdollistamaan matalamman sisälämpötilan käyttö. Tähän tähtäävät toimenpiteet riippuvat mökin varustelusta sekä jossain määrin rakenteista. Saneerausten yhteydessä on järkevää huomioida mahdollisuudet järjestelmien etäohjaukseen ja valvontaan sekä pyrkiä vähentämään rakennuksen energiantarvetta pienentämällä lämpöhäviöitä. Etäohjausten lisääminen kannattaa etenkin sähkösaneerausten yhteydessä, jolloin myös satunnaisen käytön kohteissa saadaan energiansäästön lisäksi lisättyä myös käyttömukavuutta. Siirtomaksujen muodostaessa vapaa-ajan asuntojen sähköenergian kuluista usein suurimman osan, voidaan tapauskohtaisesti saada hyötyä myös aurinkosähköjärjestelmistä. Järjestelmän hyvä suunnittelu on merkittävässä roolissa myös saavutettavissa olevien hyötyjen arvioinnissa. Vapaa-ajan asuntojen kysyntäjouston potentiaali on yksittäisen kohteen kannalta hyvin vähäinen, mutta kollektiivisesti katsottuna merkittävä. Etenkin peruslämmöllä olevat ja käyttövesivaraajilla varustetut mökit, joita käytetään satunnaisesti muodostavat verkkotasolla jo varmasti näkyvän potentiaalin. Ratkaisuiden yleistymistä varten tähän tarvittaisiin laajemmin aggregointia hoitava taho. Eri ratkaisut ja toteutusmallit on tarkemmin käsiteltynä hankkeen loppuraportissa.
Hankkeen tavoitteena oli helposti ymmärrettävän viestinnän keinoin alentaa sähköautoiluun siirtymisen kynnystä
Arjen älykäs sähköautoilu -hankkeen tavoitteeksi asetettiin syksyllä 2021 alentaa sähköautoiluun siirtymisen kynnystä ja poistaa siihen liittyviä virheellisiä käsityksiä ja ennakkoluuloja. Keinoiksi näihin tavoitteisiin pääsemiseksi asetettiin kansantajuisen kohderyhmälähtöisen aineiston laatiminen ja markkinointiviestintä.
Hanke on työskennellyt suunnitellusti kohti tavoitetta kolmen työpaketin muodossa: Sähköautoilu ja lataaminen arjessa, Sähköinen työsuhdeautoilu ja Latauspisteet taloyhtiöihin. Työpakettien sisältö on muodostunut suunnitellusti taustaselvityksistä, asiantuntijapaneeleista ja viestinnän valmistelusta sekä tulosten viestinnästä ja seurannasta. Hankkeen taustoittavassa kyselyssä taloyhtiöt, työsuhdeautoilun päättäjät ja kuluttajat kertoivat hakevansa tietoa sähköautoilusta ennen kaikkea verkosta, mistä johtuen hankkeessa päädyttiin luomaan oma verkkosivu Sähköautoillen.fi -tiedon levittämiseen.
Osaltaan hankkeen tuloksia on vielä liian varhaista arvioida, sillä viestinnän tuloksellisuus on havaittavissa vasta pitkällä aikavälillä. Hanke ja uusi sähköautoillen.fi -sivusto ovat kuitenkin jo hankkeen aikana ja sen julkaisemisen jälkeen näkyneet mm. useassa mediassa, kuten Kauppalehti, Moottori, Ilta-Sanomissa sekä hankkeen yli 30 osallistujaorganisaation omassa viestinnässä. Hankkeen viestintä jatkuu aktiivisesti myös tämän loppuraportin jättämisen jälkeen. Hankkeelle on suunniteltu jatkuvia viestinnän toimenpiteitä syksyn 2022 ajaksi.
Hankkeen asiantuntijaosuutta on johtanut sovitusti Korkia Consulting Oy. Viestinnästä vastaavana on toiminut Motiva Services Oy. Yhteensä hankkeen toteutukseen on osallistunut yli 30 organisaatiota.
Projektissa kartoitetaan kotiautomaatiolaitteille tyypillisiä kyberturvallisuushaavoittuvuuksia ja tarkastellaan niiden aihtuttamia riskejä energiajärjestelmän kannalta. Projektissa muodostetaan ennuste em. kyberturvallisuusriskien kehitykselle vuoteen 2030 saakka. Tutkimustulosten perusteella laaditaan suosituksia siitä, miten eri toimijat, kuten verkkoyhtiöt, aggregaattorit, tai loppukäyttäjät, voivat hallita tunnistettuja riskejä.
Projekti toteutetaan LUT-yliopiston ja Tampereen yliopiston yhteistyönä.
Projekti koostuu viidestä alla kuvatusta osatehtävästä: 1. Kotiautomaatiolaitteiden tyypillisten kyberturvallisuushaavoittuvuuksien kartoittaminen ja haavoittuvuusskenaarioiden laatiminen perustuen kirjallisuustutkimukseen ja laboratoriotesteihin 2. Haavoittuvuusskenaarioiden vaikutusten arviointi ja simulointi ja konkreettisten energiajärjestelmälle aiheutuvien kyberturvallisuusriskien kartoittaminen 3. Riskiennusteen laatiminen vuosille 2023 – 2030, jossa arvioidaan kyberturvallisuusriskien kehittymistä tämän vuosikymmenen aikana 4. Työpajatyöskentely, jossa kartoitetaan kyberturvallisuusriskien vaikutuksia ja näiden torjumista yhteistyössä toimialan asiantuntijoiden ja muiden sidosryhmien edustajien kanssa. Tutkijoiden tunnistamien riskien uskottavuutta, todennäköisyyttä ja vakavuutta testataan työpajatyöskentelyllä. 5. Toimenpidesuositukset kyberturvallisuuden edistämiseksi
