Tulevaisuuden rakentaminen: Korjaa kunnolla – uusi korjausrakentamisen opas

Rakenteiden korjausrakentaminen tuo hyvin toteutettuna monia etuja rakennuksen käyttäjille ja omistajille. Julkaistu opas antaa rakenteiden korjausta aikovalle viimeisintä tietoa ja esittää hyvään lämmöneristystasoon johtavien korjausten hyödyt, joita ovat mm. asumisviihtyisyys, pitkäaikainen energiansäästö ja kiinteistön arvon pysyvyys.

Toimivaa ei kannata korjata, mutta kun joudutaan korjaamaan, kannattaa se tehdä kunnolla. Korjauksen yhteydessä voidaan rakennuksen monia toimivuuteen liittyviä tekijöitä parantaa merkittävästi. Esimerkiksi rakenteiden lämmöneristävyyttä voidaan useissa tapauksissa parantaa huomattavasti enemmän, kuin mitä määräykset edellyttävät. Korjausrakentamisen onnistumisen edellytyksenä on rakennuksen tarkastelu kokonaisuutena, sen eri osien ja järjestelmien vuorovaikutusten tunteminen.

Opas esittää korjaushankkeessa huomioon otettavia asioita kuten riittävä suunnitteluaika, tarvittavat taustatiedot, viranomaismääräykset, lisäselvitysten teettäminen ja valvojan kiinnittäminen hankkeeseen. Asiat kuvataan tyypillisen taloyhtiön kannalta, jossa ulkopuolinen asiantuntija-apu on erityisesti tarpeen. Lähtökohtana suunnittelussa tulee olla rakennuksen hyvään sisäympäristöön ja energiatehokkuuteen tähtäävä lopputulos.

Signe Brander, Helsingin kaupunginmuseo

Kuva: Signe Brander, Helsingin kaupunginmuseo

Kun korjaat, niin korjaa kunnolla

Kun korjaushanke on hyvin suunniteltu, toteutettu ja valvottu ja siinä parannetaan merkittävästi rakenteiden lämmöneristävyyttä, voidaan parantaa monia rakennuksen ominaisuuksia:

  • kiinteistön arvo
  • lämpöviihtyisyys
  • pienempi lämmityksen tarve
  • huollontarve
  • sisälämpötilan pysyvyys
  • ääneneristävyys.

Tehtävät korjaukset eivät saa heikentää mitään muuta toimintaa, ja niiden tulisi edesauttaa tulevien korjausten tekemistä. Erityisesti tilojen ilmanvaihdon toimivuus on varmistettava eri korjausvaiheissa. Huolto ja korjaukset kuuluvat jatkuvana osana hyvään kiinteistönpitoon.

Oppaasta löytyy myös useita korjausesimerkkejä, mutta yleispäteviä korjaustapoja ei voi esittää. Rakennusten rakenteiden korjaamisessa lähtökohtana on olemassa olevien rakenteiden tilanne, joten eri kohteisiin soveltuvat korjaustavat on aina selvitettävä tapauskohtaisesti.  Ensin on varmistettava aiempien vaurioiden syiden poisto ja sitten soveltuvat, toimivuutta parantavat korjaukset.

Toukokuussa 2017 julkaistu opas Rakenteellinen energiatehokkuus korjausrakentamisessa valmistui ympäristöministeriön, Rakennustuoteteollisuus RTT ry:n ja Puutuoteteollisuus ry:n rahoittamassa sekä VTT:n toteuttamassa hankkeessa.

Korjauksen toteutuksen ja kustannusten hallinta

Riittävä panostus (työ, aika) alkuvaiheessa rakennuksen tilan ja korjaustarpeen selvitykseen sekä hankesuunnitteluun mahdollistaa tavoitteiden asettamisen tarkoituksenmukaisiksi sekä korjauksen toteutuksen ja kustannusten hallinnan.

Rakenteellinen energiatehokkuus korjausrakentamisessa -opas

Opas on julkaistu painettuna, ja se löytyy e-kirjana ja pdf-muodossa seuraavilta www-sivuilta:

Tuomo Ojanen VTT

Tuomo Ojanen
erikoistutkija

Tulevaisuuden rakentaminen: Rohkea jalkauttaminen synnyttää infra- ja rakennusalalle innovaatioita

Kokeilukulttuurista kirjoitetaan paljon eri yhteyksissä. Se on nykyhallituksen esiin nostama termi. Sillä pyritään nopeaan kasvuun, tavoitellaan innovatiivisia ratkaisuja, parannetaan palveluita, edistetään omatoimisuutta ja yrittäjyyttä sekä vahvistetaan alueellista ja paikallista päätöksentekoa ja yhteistyötä kansalaislähtöisiä toimintatapoja hyödyntäen.

Rakennusalan ja infrarakentamisen kehittämisessä on totuttu puhumaan pilotoinnista, kun uusia asioita otetaan käyttöön projektitoiminnassa. Uusia teknologioita pitää kokeilla aidoissa projektiympäristössä, jotta niiden potentiaali ja todellinen hyöty saadaan näkyviin monien organisaatioiden yhdessä muodostamassa rakennusprojektissa. Laaja pilotointihanke voi sisältää monia kokeiluja, joilla pyritään kehittämään hankkeelle hyvä ja sovellettava toimintamalli. Yhtenä ajankohtaisena pilotoinnin aiheena on infrarakentamisen tiedonhallinta ja inframallien käyttö.

Tieto on osa lopputulosta

Toimijat tietomallihankkeessa ovat samat kuin muissakin rakennushankkeissa. Palveluntarjoajat (suunnittelijat, konsultit, urakoitsijat, asentajat) toteuttavat projektitehtäviä ja tuottavat, jakavat ja julkaisevat myös niihin liittyvää tietoa toisilleen, projektinjohdolle sekä tilaajalle – sovitulla tavalla strukturoituna. Tilaajalle luovutetaan konkreettinen rakennus tai rakennettu väylä sekä siihen liittyvä tieto ylläpitoa ja elinkaarenaikaisia käyttötarkoituksia varten.

Tietomalliteknologiaa sovelletaan hankkeen aikana uudistettavassa prosessissa. Näin päästään testaamaan tiedonsiirron yhteentoimivuutta työkalujen välillä, prosessien integroitumista ja toimijoiden välistä yhteistoimintaa. Jokaisen toimijan asenne on orientoitunut tuottamaan tehokkuutta ja tietoa hankkeen päätöksentekoon ja muille osapuolille. Tiedon tulee olla määriteltyä tietoa, oikealla tarkkuusasteella ja paikallistettuna geometriseen suunnitelmaan (tietomalliin) sekä toimitettuna käyttökelpoisessa muodossa eri toimijoiden tietotyökaluille yhteistyöprosessissa oikeaan aikaan.

Pilottihankkeet kehittävät tietomallivaatimuksia, joissa hyväksi havaitut käytännöt kuvataan minimivaatimuksina ja ohjeina. Kehittävä jalkauttaminen on toimiessaan tehokasta. Pilottihankkeissa voidaan jalkauttaa sosioteknologista muutosta, vahvistaa ja uudistaa toimialaa, palvelutoimijoiden liiketoimintaa sekä loppukäyttäjien kokemaa rakennettua ympäristöä ja sen palvelukykyä.

Tilaaja on tärkein toimija tietomalleja hyödyntävässä hankkeessa

Tilaaja hankkii projektin tehtäväkokonaisuuden sekä keskeiset asiantuntijat, määrittelee hankkeessa käyttävän teknologian ja on näin ollen tärkein toimija inframalleja hyödyntävässä hankkeessa. Yleiset inframallivaatimukset YIV2015 määrittelee tilaajan ja palvelutarjoajien suhdetta ohjeessa “Tietomallipohjainen hanke” seuraavasti: ”Tilaajan tulee osata arvioida, miten tietomallintamisella saadaan tuotettua hankkeelle mahdollisimman suuri lisäarvo ja miten mallinnus edistää hankkeen kokonaistavoitteiden saavuttamista. Toisaalta hankkeen palveluntarjoajien on osattava sovittaa toimintaprosessinsa tilaajien tavoitteisiin.”

Esimerkkinä Pisararata-hankkeen tietomallintaminen

Erityisen tärkeä tilaajan ja palvelutuottajien yhteistyö on pilottihankkeissa, joissa pyritään kehittämään parhaita toimintamalleja teknologian hyödyntämistä varten. Pisararata-hankkeen ratasuunnittelu ja rakennussuunnittelu on yksi viimeaikaisista laajoista tietomallintamisen kehittämisen pilottiympäristöistä.

Pisararata-hankkeessa tilaajilta, Liikennevirastolta ja Helsingin kaupungilta, ei puuttunut rohkeutta asettaa vaatimukseksi, että kaikki hankkeeseen valittavat suunnittelijat mallintavat alusta asti. Tilaajien tuli mahdollistaa yhteistyöprosessin sujuminen useiden kymmenien eri suunnittelualojen edustajien välillä. Jo oikeiden lähtötietojen määrittelyn tiedettiin olevan haasteellista ja kokonaiskuvan esittäminen hankkeen etenemisestä oli myös tiedonhallinnallisesti haasteellinen, koska kaksi toimialaa työskenteli samassa hankkeessa erityyppisillä tietomalliohjelmistoilla. Tämä onnistui innovointiprosessissa, jota tuettiin riittävästi mm. tilaajien tietomalliryhmällä, joka pystyy välittömästi päättämään eteen tulevista integroinnin haasteista. Yhteistoimivuus tiedonsiirrossa saavutettiin BIM-koordinaattoreiden kehitysryhmän määrittelyillä, ja mallintamisen laajuus ja hyödyntäminen oli parempi kuin alun perin uskallettiin odottaa.

Lopputuloksena saavutettiin kansainvälisesti ensimmäinen hanke, jossa infra- ja talopuolen toimijat mallinsivat kaikki omilla suunnittelutyökaluillaan käyttäen avoimia tiedonsiirron standardeja ja yhdessä sovittuja ohjeita. Pisararata-hankkeen tietomallintamisen tilaajaohjauksesta on VTT:n toimesta laadittu raportti, jossa avataan kehittyjä toimintamalleja ja hankkeen oppeja.

Tutkiminen, kehittäminen ja jalkauttaminen tarvitsevat avarakatseisia, rohkeita, kehittämiskyisiä ja -haluisia henkilöitä. Miten tilaajat ja tilaajien edustajat (suunnittelunohjaus ja projektipäälliköt) osaavat ottaa uutta osaamista haltuun, on suoraan verrannollinen siihen, kuinka hyvin PRE-tutkimusohjelmasta käynnistynyt inframallintamisen laajapohjainen jalkauttaminen lopulta onnistuu.

Pisararadan tietomallintamisen kehityspilotti osoittaa, että innovointia syntyy hanketasolla, kunhan uuden teknologian käyttöönotosta innostuneille ihmisille annetaan tilaa kehittää toimivia käytäntöjä. Teknologia tulee sovittaa prosesseihin ja luoda käytännön menetelmiä, jotta se luo hyötyjä.

Jokainen iso rakennus- ja infran kehittämishanke on mahdollinen pilottialusta. Laajoissa hankkeissa on mahdollista tehdä toimintamallien muutosta, jos innovaatiot sisällytetään hankkeen tavoitteisiin. Pilotointia seurataan ja sen avulla arvioidaan uuden toimintamallin kypsyysastetta. Hyvä pilotointihanke tähtää pidemmän tähtäimen tavoitteeseen kuin yksittäinen kokeilu: se on parhaimmillaan osa toimialan kehityksen tiekarttaa.

Tarja Mäkeläinen VTT

Tarja Mäkeläinen
Erikoistutkija

Tulevaisuuden rakentaminen: Kestävän kaupunkisuunnittelun työkalupakki

Kaavoitus luo pitkän tähtäimen raamit ja tavoitteet rakennetun ympäristön kehittymiselle tuleville vuosikymmenille. Kaupunkisuunnittelijoiden työ on haastavaa, sillä nyt pitäisi osata arvioida, miten ja millaisen tulevaisuuden elinympäristön luomme omaksemme. VTT on kehittänyt kaupunkisuunnittelun tueksi ja avuksi useita työkaluja, joilla suunnitteluvalintojen vaikutuksista voidaan helpommin käydä keskustelua päätöksentekijöiden, asukkaiden ja muiden sidosryhmien kanssa.

Kaavoituksen tehtävänä on asettaa rakentamisen ja alueiden kehittämiselle laajat suuntaviivat, jotka mahdollistavat viihtyisän, tehokkaan ja ympäristöystävällisen elinympäristön kehittämisen. Kaupunkisuunnitteluun liittyy paljon sidosryhmiä, joilla jokaisella on omat intressinsä, mielipiteensä ja näkökulmansa. Kaavoittajien haastava rooli onkin löytää kompromissit, jotka huomioivat alueen erityispiirteet ja tukevat alueen parhainta mahdollista kehittymistä omaleimaisesti. Heidän tulisi kyetä arvioimaan, miten suunnitteluvalinnat vaikuttavat alueeseen ja millaisia seurauksia niillä on alueen kestävälle kehitykselle koko elinkaaren aikana. Monissa tutkimuksissa onkin todettu, että ilmastonmuutoksen hillitsemiseen tarvittava kasvihuonekaasupäästöjen väheneminen tehdään lopulta paikallisella tasolla. Kaavoitus on yksi tärkeimmistä kaupunkien käytännön työkaluista, joiden kautta kestävän kehityksen mukaisia ratkaisuja voidaan viedä käytännön toteutukseen.

Kaupunkisuunnittelun aikana tehtävät valinnat vaikuttavat muun muassa rakennuksiin, asumiseen ja palveluihin, liikenteeseen, mahdollisiin energialähteiden valintaan ja asuinympäristön yleiseen toimivuuteen ja viihtyisyyteen. Päätöksiä on tehtävä asumisen, palveluiden ja työpaikkojen sijoittelusta, virkistysalueista, sekä eri liikennemuotojen edistämisestä ja tukemisesta. Riittävän tiivis kaupunkirakenne mahdollistaa kannattavan joukkoliikenneinfran, lähipalveluiden tarjonnan ja alueellisen energiajärjestelmän (esim. kaukolämmön) rakentamisen ja käytön. Kaavassa ja tontinluovutusehdoissa voidaan antaa suosituksia ja porkkanoita ekotehokkaiden ratkaisujen suunnitteluun ja valintaan.

Rakennusten energiatehokkuusvaatimukset tiukkenevat, ja vuonna 2020 kaikkien uusien rakennusten tulee olla lähes nollaenergiatasoisia. Onnistunut kaavoitus luo parhaimman mahdollisimman lähtötilanteen lähes nollaenergiarakennuksen suunnittelulle. Esimerkiksi rakennuksen kattojen suuntaus etelän suuntaan (kaakko-lounas-akselille) helpottaa aurinkopaneelien ja aurinkolämpökeräimien tehokasta hyödyntämistä. Alueen liikennesuunnittelussa puolestaan otetaan kantaa, mitä liikennemuotoja asukkaat, työntekijät ja alueen muut käyttäjät valitsevat arjessaan.

On tärkeää, että kaupunkisuunnittelun aikana tehtyjen valintojen vaikutukset kyetään arvioimaan ja arvottamaan pitkällä aikavälillä. Useimmiten kestävän kehityksen vaikutukset jaetaan ympäristövaikutuksiin, kustannuksiin ja sosiaalisiin vaikutuksiin. Kaupunkisuunnittelun tueksi VTT on kehittänyt CityTuneTM -työkalupakin (ks. kuva), joka varioidaan jokaisen asiakkaan ja kaupungin tarpeisiin sopivaksi. CityTuneTM koostuu laajasta valikoimasta arviointimenetelmiä ja työkaluja: arviointiin ja benchmarkkaukseen sopiva älykkäiden kaupunkien indikaattorikehys (CityKEYS-projektin päätulos), kaupunkisuunnittelun työkalut (Kaavoituksen ekolaskuri KEKO), rakennetun ympäristön energiantarpeen arviointityökalu (Rakennuskannan energia- tehokkuuden ja päästövaikutusten arviointimalli REMA), energiasuunnittelun ja optimoinnin työkalu (CITYOPT-projektin tulos), sekä APROS-ohjelma tarkkaan energiajärjestelmien simulointiin. Tämän työkalupakin avulla kaupunkisuunnittelun valintoja pystytään hyvin arvioimaan tarpeen mukaisella tarkkuustasolla, ja tulosten avulla kaavoittajat pystyvät helpommin perustelemaan tehdyt valinnat ja näyttämään niiden vaikutukset päätöstentekijöille ja asukkaille. Teknisten ratkaisujen ja niiden ympäristö- ja kustannusvaikutusten lisäksi VTT on kehittänyt ratkaisuja ja Living Labeja myös tukemaan ja auttamaan molempiin suuntiin kulkevaa viestintää kaupunkisuunnittelijoiden, päätöstentekijöiden ja asukkaiden ja alueen muiden käyttäjien välillä. Tämän uskotaan helpottavan ja nopeuttavan kaavoitusprosessin läpivientiä, joka monine kommentointikierroksineen voi olla hyvinkin aikaa ja resursseja vievää työtä.

Citytune

Indikaattorikehys älykkäiden kaupunkien arviontiin ja siihen liittyvä CityTuneTM– työkalupakki, jonka avulla kaupunkisuunnittelun valintoja voidaan optimoida jo suunnittelun varhaisessa vaiheessa.

Mari Hukkalainen VTT

Mari Hukkalainen
erikoistutkija

Tulevaisuuden rakentaminen: VTT:n rakennetun ympäristön tutkimus synnyttää innovaatioita kohti vähäpäästöistä yhteiskuntaa

Tervetuloa seuraamaan Tulevaisuuden rakentaminen -blogisarjaa! Siinä asiantuntijamme visioivat rakentamisen tulevaisuudennäkymiä vankan tutkimustiedon pohjalta.

Rakennuksissa kuluu 40 % energiasta, ja ne tuottavat 30 % päästöistä. VTT:n rakennetun ympäristön tutkimuksen tavoitteena on vähäpäästöinen yhteiskunta, jonka tiloissa ja rakennuksissa on hyvä elää, asua ja tehdä työtä.

VTT tekee sekä kansainvälisesti että kansallisesti arvostettua, monitieteellistä rakennetun ympäristön tutkimusta. Kansainvälisissä tutkimushankkeissa yhteistyössä syntyneet innovaatiot tuodaan Suomessa hyödynnettäväksi Suomen oloihin sovellettuina. Tulokset hyödyttävät sekä suomalaista yhteiskuntaa että suomalaisia yrityksiä.

Tämän blogisarjan tarkoituksena on omalta osaltaan vahvistaa rakennetun ympäristön tutkimustulosten näkyvyyttä myös suurelle yleisölle. Blogisarjaa kirjoittavat rakennetun ympäristön tutkijat, jotka tuovat esille uusimpia tutkimistuloksia.

Löydät blogisarjan kirjoitukset täältä.

Riikka Holopainen VTT

Riikka Holopainen
Tutkimustiimin päällikkö

Kaukolämmitys on merkittävien muutosten edessä

Moni meistä asuu kaukolämmitetyssä asunnossa. Arjessa ei välttämättä tule ajatelleeksi, miten vaivattomasti asunto lämpiää; lämpökatkot ovat harvinaisia ja lyhytkestoisia eivätkä juurikaan vaikuta mukavuuteen. Lämmityksestä muistuttavat vain radiaattorit ja termostaattiset patteriventtiilit, joihin ei välttämättä tarvitse edes koskea miellyttävän sisälämpötilan ylläpitämiseksi. Lähivuosina kaukolämmitys on kuitenkin merkittävien muutosten edessä.

satu_rinat

Kaukolämmityksellä on pitkä historia. Maailmalla ensimmäiset järjestelmät toteutettiin jo 1800-luvun lopussa. Suomessa esimerkiksi Helsingissä ja Espoossa kaukolämmön jakelu alkoi 1950-luvulla. Vielä tänäänkin suurin osa kaukolämmöstä tuotetaan joko lämmön ja sähkön yhteistuotantolaitoksissa tai erillisissä lämpökeskuksissa. Kehitys kulkee kuitenkin nykyisestä kolmannen sukupolven kaukolämmityksestä kohti neljännen sukupolven kaukolämmitysjärjestelmää. Pitkäaikaisena trendinä on ollut, että siirryttäessä kaukolämmön seuraavaan sukupolveen samalla kaukolämmityksen energiatehokkuus on parantunut ja veden lämpötilatasot ovat madaltuneet.

Kaukolämpöä tuotetaan yhä enemmän uusiutuvista energialähteistä ja erilaisista hukka- ja jätelämmöistä, jotka muuten jäisivät hyödyntämättä. Esimerkiksi viime aikoina on rakennettu monia datakeskuksia, joiden konesalit tuottavat paljon lämpöä. Tällaista hukkalämpöä on jo alettu hyödyntää kaukolämmönlähteenä. EFEU-tutkimushankkeen esimerkkilaskelmissa hiilidioksidipäästöt pienenivät puoleen, kun viidennes tarkastelualueen kaukolämmityksestä tuotettiin datakeskuksen hukkalämmöllä.

Kohti muuttuvia markkinoita

Myös kaukolämpömarkkinat muuttuvat. Avoimella kaksisuuntaisella kaukolämpöverkolla tarkoitetaan kaukolämpöverkkoa, joka sekä jakaa kaukolämpöä kuluttajille että mahdollistaa sen, että asiakkaat tai erilliset lämmöntuottajat voivat myydä verkkoon ylijäämälämpöä tai muuten tuottamaansa kaukolämpöä. Tällöin esimerkiksi aurinkolämmön tai suurten maalämpöpumppujen osuus kaukolämmön tuotannosta voi nousta merkittävästikin. EFEU-projektissa havaittiin, että kun aurinkolämpöä ja maalämpöä lisättiin eniten kahdenkymmenen vuoden tarkastelujaksolla, keskitetysti tuotetun lämmöntarve pieneni 34 % samassa ajassa.

Avoimessa kaukolämmityksen tuotantorakenteessa myös toimijat muuttuvat. Jonkun täytyy ottaa vastuu lämpökaupasta ja siihen liittyvästä tuotannon ja kysynnän hallinnasta. On ratkaistava, millä ehdoilla ja  teknisillä ratkaisuilla kauppa on mahdollista, miten huippukulutustarve katetaan kaikissa olosuhteissa ja miten investoinnit toteutetaan.

Kaukolämpöveden lämpötilatasojen laskiessa kotien lämmitysjärjestelmiä on tarpeen päivittää. Uusimmat järjestelmät ovat ns. matalalämpöjärjestelmiä, jolloin esim. radiaattorit ovat nykyistä suurempia. Muutokset voidaan toteuttaa muun peruskorjauksen yhteydessä, jolloin ne tulevat halvemmiksi kuin erikseen tehtyinä. Silloin talon lämmitysjakelujärjestelmä olisi valmis joko omalle uusiutuvalle järjestelmälle tai uudelle verkolle – hyvä, kun on vapaus valita.

Tulevaisuudessa verkko-operaattori saattaa myös kannustaa asiakkaita (esim. tariffeilla) mahdollistamaan valmiuden liittyä matalalämpötilaverkkoon. Verkonhaltijan kannalta verkon lämpötilan pienentäminen avaa verkolle uusia markkinoita, kuten mahdollisuuden ostaa ja hyödyntää halpaa jätelämpöä. Lisäksi verkkoon voivat palata tai liittyä ”vanhan kaukolämpöverkon” alueella sijaitsevat aikaisemmin verkosta eronneet energiakorjatut talot ja uudet talot, joissa on oma lämmitystuotanto, ja jotka eivät olleet kytkettyinä verkkoon. Käytännössä talojärjestelmien muutokset tapahtuvat kuitenkin vaiheittain ja alkuun näkyvät vain uusilla kaukolämpöalueilla.

EFEU-tutkimushanke

Energiajärjestelmäskenaariot toteutettiin CLIC Innovation Oy:n koordinoimassa Energian tehokas käyttö (EFEU) -tutkimusohjelmassa. Skenaarioissa tutkittiin aurinkolämmön ja maalämpöpumppujen lisäämisen, teollisen jätelämmön hyödyntämisen sekä maltillisen kuluttajalämmöntuottajan energia- ja päästövaikutuksia. Näitä vaihtoehtoja tarkasteltiin tapaustutkimuksena Keski-Uudenmaan kaukolämpöverkossa.

Julkaisu ”Tulevaisuuden energiatehokkaiden alueellisten energiajärjestelmien näkymiä” englanniksi ”Visions for future energy efficient district energy systems” sähköisesti: http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2016/T277.pdf

Raportti kuvaa tulevaisuuden energiajärjestelmien visioita ja kaukolämpöön liittyvien järjestelmien nykytilaa Suomessa. Julkaisussa kuvataan tulevaisuuden liiketoimintaan ja palveluihin liittyviä haasteita ja tarpeita sekä skenaarioita.

Satu Paiho, erikoistutkija

Rinat Abdurafikov, tutkija

Energiatehokkuus on kaupunkien kestokyvyn avaintekijä

miimu_airaksinen

YK:n kestävän kaupunkikehityksen tavoitteet (New Urban Agenda) hyväksyttiin muutama viikko sitten Quitossa, Ecuadorissa järjestetyssä YK:n kestävän kaupunkikehityksen Habitat-konferenssissa. Uusien kestävän kaupunkikehityksen tavoitteiden määrittely ei ollut helppo tehtävä, sillä YK:n jäsenvaltioiden edellytykset ja intressit vaihtelevat valtavasti. Kaupunkialueiden kestävä kehitys vaatii kuitenkin kiireellisiä toimenpiteitä.

Tosiasia on, että maapallon pinta-alasta vain noin 2,7 % on kaupunkialueita, mutta niiden osuus luonnonvarojen kulutuksesta on 70 % ja hiilidioksidipäästöistä 75 %. Lisäksi meillä on runsaasti haasteita, että saamme kaupungeistamme terveellisiä, turvallisia ja miellyttäviä paikkoja asua ja tehdä työtä.

Kestävän kaupunkikehityksen tavoitteeksi nostettiin ensimmäistä kertaa energian merkitys. On tunnettu tosiasia, että energiantuotanto on kaupunkien hiilidioksidipäästöjen ja ilmanlaatuongelmien merkittävin aiheuttaja. Energiaa tarvitaan kaupungeissa liikenteeseen, lämmitykseen, jäähdytykseen ja valaistukseen sekä vesi- ja viemärijärjestelmiin. Energiaa tarvitaan myös laitteiden ja koneiden käyttämiseen. Vähähiiliseen yhteiskuntaan siirtyminen edellyttää hiilen käytön radikaalia pienentämistä tai hiilidioksidin talteenottoa energiantuotannossa, mutta erittäin suuri merkitys on myös energiankäytön tehostamisella. Ympäristöystävällisintä energiaa on se, jota ei tarvitse lainkaan tuottaa. Energiatehokkuudella ei pelkästään pienennetä energiankulutusta ja päästöjä, vaan se on myös yksi kaupunkien resilienssin avaintekijöistä. Resilienssillä tarkoitetaan tässä äkillisiin muutoksiin/uhkiin (kuten voimakkaat tuulet tai terrorismi) sopeutumista ja siitä toipumista. Energiatehokkuuteen kuuluu energian tarpeen vähentäminen ja ennen kaikkea kysyntähuippujen rajoittaminen. Kysyntää voidaan ohjata paitsi älykkäällä tekniikalla ja myös itseoppiviin ja mukautuviin algoritmeihin perustuvilla säätöjärjestelmillä, joilla vähennetään ja siirretään kysyntää entistä tehokkaammin. Käyttäjien hyvinvoinnista ei kuitenkaan tarvitse tinkiä, vaan sitä voidaan jopa lisätä.

Älykkäät kaupungit ja tehokkaat resurssit

Energian lisäksi konferenssin asialistalle oli ensimmäistä kertaa nostettu älykkäät kaupungit. Älykkäiden kaupunkien käsite on sikäli ainutlaatuinen, että sitä voidaan soveltaa sekä teollistuneisiin kaupunkeihin ja alueisiin että kehittyviin talouksiin. Älykkäiden kaupunkien etuna on, että nykyisen infrastruktuurin toimintaa on mahdollista tehostaa mukautuvilla, helposti asennettavilla antureilla sekä hyödyntämällä itseoppivia ohjausalgoritmeja. Uusilla menetelmillä voidaan lisäksi tuottaa kaupunkipalveluita tehokkaammin myös kehittyvissä maissa, jolloin vältetään raskaat ja kalliit infrastruktuuri-investoinnit. Hyviä esimerkkejä ovat uusiutuvien energianlähteiden hyödyntäminen kaupungeissa ja asuinyhteisöissä. Interaktiivisella kommunikaatiolla voidaan lisätä asukkaiden osallistumista ja omistajuutta omilla asuinalueillaan, millä parannetaan alueen houkuttelevuutta ja koettua elämänlaatua.

Älykkäitä järjestelmiä hyödyntämällä on mahdollista käyttää resursseja tehokkaammin. Yhtenä keinona on eri lähteistä kerätyn tiedon yhdistäminen ja hyödyntäminen. Nykyaikaisessa rakennuksessa on tyypillisesti yli 20 000 tiedonkeruupistettä, joten kaupungeissa tietoa on käsittämättömän runsaasti. Selvää onkin, ettei kenelläkään voi olla kapasiteettia tällaisen tietomäärän käsittelemiseen. Tarvitsemme siis älykkäitä, itseoppivia ja ennakoivia järjestelmiä, jotta suurin osa tiedosta saadaan käyttöön. Eräs älykkäiden kaupunkien tärkeimmistä periaatteista on datan käsitteleminen siten, että tuloksena on merkityksellistä tietoa päätöksenteon tueksi, arkielämän helpottamiseksi ja ympäristömyönteisyyden saavuttamiseksi. Samalla säästyy aikaa niille asioille, jotka ovat meille kaikkein tärkeimpiä.

Miimu Airaksinen
Tutkimusprofessori

YK:n asuinyhdyskuntaohjelman (UN Habitat) toimintajaosto 9 on kaupunkipalveluihin ja -teknologiaan erikoistunut toimintajaosto, johon kirjoittaja nimitettiin vuonna 2015 asiantuntijaksi valmistelemaan YK:n kaupunkikehitysstrategiaa.

Twitter: @MiimuAiraksinen

Bulkkia vai yksilöllisyyttä lämpöolosuhteisiin?

Monissa ”palvelukonsepteissa” tarjotaan nykyään aivan liian usein yhtä ja samaa bulkkia kaikille. Mutta eikö todellinen palvelu ole lopulta sitä, että palvelutuote on juuri sitä, mitä asiakas todella tarvitsee – nimenomaan juuri hän ja juuri sillä hetkellä? Yksi looginen peruste bulkkipalvelulle voi olla se, että se tarjotaan rationaalisesti – ja palvelun tuottamisen kannalta kustannustehokkaasti. Tai sitten vaihtoehtoisesti bulkkipalveluissa todellisia yksilöllisiä tarpeita ei jostain syystä osata tunnistaa – eikä siis tämän takia myöskään täyttää.

Yksi konkreettinen esimerkki bulkkipalveluista on lämpöolosuhteiden tuottaminen erilaisten tilojen loppukäyttäjille. Rakennusten lämpöolosuhteet tuotetaan perinteisesti niin, että ensin lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät mitoitetaan jollekin ”sopivalle” lämpötilatasolle esimerkiksi 21,5 ˚C. Tämän jälkeen tilojen loppukäyttäjille kerrotaan, että mikäli annettu ”sopiva” lämpötilataso ei kelpaa, voitte valita itsellenne sopivimmat lämpötilat tilakohtaisia säätölaitteita käyttämällä. Kiinteistöjen ylläpitäjille tehdyissä kyselyissä ilmenee kuitenkin, että yli 90 prosentissa rakennuksista valitetaan liian korkeista lämpötiloista – ja yli 90 prosentissa rakennuksista valitetaan saman kyselyn mukaan myös liian alhaisista lämpötiloista. Miksi?

Oma selitykseni näille lämpöolosuhteisiin liittyville valituksille on se, että yksilöllisiä lämpöolosuhdetarpeita ei ole osattu tunnistaa eikä tämän takia myöskään tyydyttää yksilöllisillä palveluilla. Olen havainnut VTT:llä viimeisten kahden vuoden aikana tekemissäni tutkimuksissa, että ihmisten yksilöllinen kehonkoostumus on kaikkein keskeisin selittävä tekijä yksilöllisille lämpöolosuhdetarpeille.

Tunnetusti ei ole olemassa oikeaa sen enempää kuin väärääkään kehonkoostumusta, mutta tosiasia on se, että meillä itse kullakin on yksilöllinen kehonkoostumus. Esimerkiksi sukupuolten välillä on yksi tilastollisesti merkittävä kehonkoostumukseen liittyvä ero: miehillä on keskimäärin 5–15 kg enemmän lihasmassaa kuin naisilla. Tähän liittyen minulla on yksi kestokysymys niille, jotka elävät heteroparisuhteessa: mikäli vaatetus ja aktiivisuustaso ovat samat, kumpi palelee samoilla lämpöolosuhteissa helpommin – nainen vai mies? Lihas nimittäin tuottaa tylsillä insinööriluvuilla laskettuna lämpöä tyypillisesti 1–4 W/lihaskilo, kun esimerkiksi ihmisen ”bensatankkina” oleva rasvakudos tuottaa 0,004 W/rasvakilo.

Miten sitten yksilöllisiä lämpöolosuhdepalveluja voitaisiin teknisesti tuottaa tulevaisuudessa? Tähän tarvitaan kolme vaihetta:

  1. Monitoroidaan lämmitettävää/jäähdytettävää tilaa sekä sen käyttäjiä.
  2. Määritetään monitorointitietojen perusteella todellisen tarpeen mukainen lämpötilan asetusarvo.
  3. Tuotetaan tilaan tarpeen mukaiset lämpöolosuhteet rakennusautomaatio- ja talotekniikkajärjestelmän avulla.

Mitä tilan käyttäjältä sitten edellytetään, että tämä yksilöllinen palvelukonsepti toimisi käytännössä? Tilan käyttäjän ei tarvitse tehdä muuta kuin tulla tilaan ja nauttia hyvistä lämpöolosuhteista.

Toki tähän yksilölliseen lämpöolosuhteiden palveluun liittyy mielestäni vielä paljon avoimia ja ratkaisemattomia asioita. Ensiksikin tilojen loppukäyttäjien yksilöllisyyden suojaan liittyy ainakin kaksi ratkaistavaa näkökulmaa: miten varmistetaan yksilöllisten kehonkoostumustietojen luottamuksellisuus, ja miten varmistetaan, että yksilöiden liikkumistietoja ei käytetä väärin? Toinen käytännön haaste on tekninen: miten olemassa olevat rakennukset saadaan anturoitua ja säädettyä tilakohtaisesti? Edelleen avokonttorit ja neuvotteluhuoneet ovat pieni pähkinä: kenen mukaan tilan lämpöolosuhteet pitäisi säätää, kun tilassa on useampia henkilöitä, joilla saattaa olla erilaiset preferenssit? Toisaalta tässä uudessa palvelussa ne voidaan valita jollakin perusteella, kuten lämmityskaudella energiansäästömoodissa alhaisin asetusarvolämpötila, paikalla olijoiden keskiarvo – tai sitten iäkkäimmän tai kokeneimman yksilöllinen asetusarvo. Tämä on joka tapauksessa parempi vaihtoehto kuin nykyinen tilanne, jossa kaikki sopeutuvat siihen, mitä bulkkipalvelu sillä hetkellä antaa.

Omasta puolestani olen pyrkinyt edistämään tämän yksilöllisen lämpöolosuhteiden säädön testausta myös joissakin sopivissa VTT:n omissa tiloissa. Tässä on mielestäni huomattavan paljon potentiaalia. Näin voidaan ennen muuta parantaa tilojen loppukäyttäjien tyytyväisyyttä sisäympäristön laatuun – mikä ei ainakaan heikennä viihtyvyyttä – ja tätä kautta työn tuottavuutta. Lisäksi tämä palvelukonsepti tunnistaa tilojen käytön tai oikeammin käyttämättömyyden, jolloin tyhjiä tiloja ei tarvitse lämmittää eikä jäähdyttää energiatehokkuuden parantamiseksi. Samalla me voisimme edistää VTT:n keinoin korkean teknologian kaupallistamista.

Pekka Tuomaala, johtava tutkija