HumanTool Sairaaloiden lämpöolosuhteiden älykäs säätö

Transkriptio

1 HumanTool Sairaaloiden lämpöolosuhteiden älykäs säätö Pekka Tuomaala Principal Scientist, D.Sc. (Tech) Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Siemens DigiDay Finlandia-talo

2 HumanTool Sairaaloiden lämpöolosuhteiden älykäs säätö 1. Tausta 2. Lämpöolosuhteiden arviointi 3. Yksilöllisen säädön tarve 4. HumanTool säätökonsepti 5. Yhteenveto 28/11/2017 2

3 1.Tausta 2. Lämpöolosuhteiden arviointi 3. Yksilöllisen säädön tarve 4. HumanTool säätökonsepti 5. Yhteenveto 3

4 Ihmisen lämpöolosuhteiden evoluutio Ennen Nyt Tulevaisuudessa 28/11/2017 4

5 WIKIPEDIA Tekoäly ja tietoisuus Vahva tekoäly viittaa koneeseen, 1) joka lähestyy inhimillisen älykkyyden tasoa tai ylittää sen, 2) joka voi tehdä tyypillisesti ihmisille kuuluvia asioita, 3) joka voi soveltaa laajoja taustatietoja ja 4) jolla on jonkin tasoinen tietoisuus (konetietoisuus). Heikko tekoäly puolestaan viittaa koneeseen, joka käyttää ohjelmistoa joidenkin sellaisten tiettyjen ongelmien tutkimiseen tai ratkaisemiseen, jotka eivät käsitä ihmisen kognitiivisia kykyjä kaikessa laajuudessaan. Päinvastoin kuin vahva tekoäly, heikko tekoäly ei saavuta tietoisuutta, vaan se on lähinnä tietyn sovellusalueen ongelmanratkaisija. Esimerkkinä heikosta tekoälystä ovat tekstin- ja kuvantunnistus, asiantuntijajärjestelmät ja shakkitietokoneet, kuten Deep Blue. 28/11/2017 5

6 1. Tausta 2.Lämpöolosuhteiden arviointi 3. Yksilöllisen säädön tarve 4. HumanTool säätökonsepti 5. Yhteenveto 6

7 Ihmisen lämpöaistimukseen vaikuttavat reunaehdot 28/11/2017 7

8 28/11/2017 8

9 1. Tausta 2. Lämpöolosuhteiden arviointi 3.Yksilöllisen säädön tarve 4. HumanTool säätökonsepti 5. Yhteenveto

10 Lämpöolosuhdetutkimus sveitsiläisessä toimistorakennuksessa ( ) LESO Building Lausanne, Sveitsi Kenttätutkimuskohteessa oli 14 työhuonetta eteläfasadilla, ja niissä työskenteli tutkijoita, avustajia ja sihteereitä Lämpöolosuhdekysely tehtiin 4 kertaa päivässä, ja 28 työntekijältä saatiin seurantajaksolla yhteensä 6851 vastausta: Vaatetus Aktiivisuustaso Lämpöaistimus ja viihtyvyys ASHRAE:n asteikolla Kenttätutkimuksen ajan monitoroitiin sisä- ja ulkolämpötiloja Lähde: D. Daum et al. / Building and Environment 46 (2011) /11/

11 Lämpöaistimus Tyytyväisten osuus Lämpöolosuhdetutkimus sveitsiläisessä toimistorakennuksessa ( ) Sisälämpötila ( C) Sisälämpötila ( C) Lähde: D. Daum et al. / Building and Environment 46 (2011) /11/

12 Yksilöllisen lämpöaistimuksen kysely Lämpötilamonitorointi Seinäjoen keskussairaalan teho-osasto 28/11/

13 Kyselytutkimuksen lämpöaistimukset eri lämpötilatasoilla Lämpötila [ C] EVICURES Seinäjoen keskussairaalan teho-osasto 28/11/

14 Yksilöllinen kehonkoostumus vs lämpöaistimus (HTM laskenta) Kolme miestä ja kolme naista Kaikilla sama aktiivisuus (1 MET, 58 W/m 2 ) ja vaate-tuksen lämmöneristystaso (0.86 clo) ΔT opt = 6 C 28/11/

15 Yksilöllisen lämpöolosuhteiden säädön tarve 28/11/

16 1. Tausta 2. Lämpöolosuhteiden arviointi 3. Yksilöllisen säädön tarve 4. HumanTool säätökonsepti 5. Yhteenveto

17 Tausta HumanTool (Shared Benefit Project) Osallistujat Loppukäyttäjät: Seinäjoken keskussairaala, Kuopion yliopistollinen sairaala ja Senaattikiinteistöt Yritykset: Uponor, Granlund, Siemens, New Nordic Engineering ja Mecastep Tutkimus: Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Aikataulu: lokakuu 2016 joulukuu 2018

18 Menetelmät Kerätään lämpöaistimuksen laskennallisen arvioinnin reunaehdot Arvioidaan yksilöllinen lämpöaistimus reaaliajassa (Human Thermal Model) Toteutetaan todellisen tarpeen mukainen lämpöolosuhteiden säätö (Human Thermal Sensor, HTS)

19 Todellisten tarpeiden mukainen lämpöolosuhteiden säätökonsepti (HumanTool) ID ID HumanTool ID 19

20 HumanTool tilanne Älykkään säätökonseptin testausta on tehty Espoossa ja aloitetaan lähiviikkoina Seinäjoella ja Kuopiossa Ensimmäiset tulokset vaikuttavat todella lupaavilta Tulemme tekemään lisää testejä (erilaiset rakennukset ja talotekniikkaratkaisut sekä erilaiset sääolo-suhteet) ja keräämään käyttäjäpalautetta eri käyttäjäryhmiltä Smart solutions should adapt to the user, not the otherway around! 20

21 21

22 Suhteellinen työn tuottavuus Lämpöaistimus vs. suhteellinen työn tuottavuus /vuosi 2,5% /vuosi Lämpöaistimus Lähde: Jensen,Toftum,Friis-Hansen, Building and Environment 44 (2009) /11/

23 Lämpöaistimus vs. potilaan toipuminen HUS Pää- ja kaula-alueen kirurgian potilaille tehty kysely Toiseksi ikävin kokemus oli KIPU Ikävin kokemus oli KYLMYYS Seinäjoen keskussairaalan teho-osastolla on raportoitu potilaiden kylmyyden tunteesta Toipuminen pitkistä ja haasteellisista leikkauksista Heräämöissä leikkauspotilaiden tarpeiden mukaiset lämpöolosuhteet Potilashuoneissa optimaaliset lämpöolosuhteet edistävät paranemista ja nopeuttavat potilaiden kotiutusta 28/11/

24 1. Tausta 2. Lämpöolosuhteiden arviointi 3. Yksilöllisen säädön tarve 4. HumanTool säätökonsepti 5.Yhteenveto

25 Yhteenveto Lämpöviihtyvyydellä on merkittäviä vaikutuksia sekä henkilökunnan tuottavuuteen että potilaiden toipumiseen Ihmisten optimaaliset lämpötilat vaihtelevat huomattavan paljon (6ºC) yksilöllisestä kehon koostumuksesta riippuen HumanTool hankkeessa tehdään älykkään lämpöolosuhteiden säädön kenttätestausta Alustavat tulokset ovat todella lupaavia, ja tämän uuden säätökonseptin avulla voidaan parantaa sekä rakennusten loppukäyttäjien tyytyväisyyttä että energiatehokkuutta Smart solutions should adapt to the user, not the otherway 28/11/

26 26

27 TECHNOLOGY FOR BUSINESS

28 VTT - Human Thermal Model (HTM) Anatomiamalli 16 kehon osaa Kehon osien kudoskerrokset (raajoissa luu, lihas, rasva ja iho) Fysiologiamalli (verenkierron välityksellä tapahtuu 50 80% kehon sisäisestä lämmönsiirrosta) Hiussuonten verenkierto (ihokudoksen verenkierron säätely) Hikoilu Vilunväristykset HTM:n ja ympäröivän tilan välisessä lämmönsiirrossa huomioidaan kostea lämmönsiirto (hikoilu ja hengitys) sekä konvektio ja säteily 28/11/

29 Yksilöllisen kehon koostumuksen vaikutukset ihmisen lämpöaitimukseen BMI = 25 Naisten (keskimääräinen) rasvaprosentti on 30 % Miesten (keskimääräinen) rasvaprosentti on 20 % 1. Ihmisen lämpöaistimuksen arviointiin tarvittavat reunaehdot Q rasva = 0,004 W/kg Q lihas = 0,67 5,07 W/kg Q iho = 1,01 W/kg Q sisäelimet = 3,83 W/kg Q aivot = 12,7 W/kg 2. Yksilölliset eri kudosten jakaumat riippuvat iästä, sukupuolesta, paino-indeksistä ja lihaksikkuudesta 28/11/

30 Kyselytutkimuksen lämpöaistimukset eri lämpötilatasoilla Lämpötila [ C] EVICURES Seinäjoen keskussairaalan teho-osasto 28/11/