Pentti Harju. Talotekniikan mittauksia, säätöjä ja automatiikkaa

Transkriptio

1 Pentti Harju Talotekniikan mittauksia, säätöjä ja automatiikkaa

2 Sisältö 1. Talotekniikka, miellyttävävä ja energiatehokas 1.1. Talotekniikan tarkoitus Rakennusautomaatiolla apua energiatehokkuuteen Huoneilma Automaatio, kyllästymätön suorittaja Säästöä Säätöautomatiikka kiinteistössä 2.1. Säädön tarve ja sen rajoja Mittaus- ja ohjaustoiminnat Säätöautomatiikan osia Säätöpiirin viritys IV-säätöä Ouman-säätimillä Erilaisia huonesäätöjä Erilaisia rajoitus- ja säätötoimintoja Säätö ja erilaisia säätötapoja 3.1. Yleistä säädöstä Säätötapoja Säätömuodot LVI-prosessin säädettävyys Säädön valvonta ja erikoistapauksia Kiinteistön lämmitys Yhteenveto säädöstä Säätölaitteiden huolto Keskitetty kiinteistön valvonta ja tiedonsiirtoverkot 4.1. Keskittämisen edut Hallintataso Automaatiotaso/alakeskukset Kenttätaso Hajautettu automaatiojärjestelmä, LonWorks OuNet pc-valvomoyhteys Datasähköverkkokokeilu Mittareiden kaukoluentajärjestelmä Kaikenlaista talotekniikan valvontaa 5.1. Valvontaa, turvaa ja hälytyksiä Hälytyksen tuotto Tulipalo, savukaasut ja häkä Kulunvalvontajärjestelmä Erilaisia lukituksia Rikosilmoitinjärjestelmät Talotekniikan mittareita ja mittauksia 6.1. Miksi ja miten mitataan? Mittarit Lämpötilan mittareita Huoneilman lämpötilan mittaaminen Huoneilman kosteus ja sen mittaaminen Ilman tilavuusvirran mittaaminen kanavasta Ilmavirran mittaus päätelaitteesta Melun mittaus Ilman paine ja paine-ero Lämmityslaitteiden mittauksia Käyttövesi 7.1. Veden kulutusta ja säästöä Vedenkulutuksen mittaaminen Vesivuoto Lämpimän käyttöveden valmistus ja lämpötilan säätö Kaukolämpö ja lämmin käyttövesi Huoltoa ja tarkistuksia Eri tavoilla tuotettua lämpöä 8.1. Sähkölämmitys Lämpöpumppu Aurinkolämmitys Öljylämmitys Maakaasun käyttö Lattialämmitys 119

3 9. Patteriverkosto ja sen perussäätö 9.1. Patteriverkostoon tuotettu lämpö, kattila Patteriverkoston lämpö ja kaukolämmön alajakokeskus Pumppu Patterit ja patteriventtiilit Patteriverkoston perussäätö Ilman käyttö kiinteistöissä Ilmaa huoneisiin Laitteiston kanavistoja, toimintaa ja osia Puhdistusluukut Palopelti Äänenvaimentimet Säätö- ja sulkupeltejä sekä virtaussäätimiä Puhallin Säätöpelti, sulkupelti Ilman suodatus Tuloilman esi- tai jälkilämmityspatteri Ilman jäähdytys IV-kojeessa Kostutus IV-säätökaavio Lämmöntalteenotto, LTO Nestekiertoinen LTO Pyörivä lämmönsiirrin l. kiekkolämmönsiirrin Muita LTO-laitteita Pientalon ilmalämmitysjärjestelmä Ilman jako huoneisiin Sekoittava ilmanjako Syrjäyttävä ilmanjako Kerrostava Stravent-ilmanvaihto IMS-järjestelmä IV-kanavan tiiviyden mittaus Lindabin ilmavuotomittari Vuotoilmavirran q -mittaus Lifa laitteistolla IV-järjestelmän säätö yleensä Säätömenetelmiä Säätölaitteiden huolto- ja tarkastustus 16. Sähkö Sähköenergian syöttö omakotitaloon Omakotitalon mittauskeskus Kiinteistön sähköjärjestelmät Sulakkeet Sähkölaitteiden käyttöolot l. tilaluokat Sähköjohtoja, piirustuksia ja asennusta Kodin sähkölaitteet Sähköalan turvallisuutta 202

4 4 Talotekniikan tarkoitus, helppous ja säästö 1. Talotekniikka, miellyttävävä ja energiatehokas 1.1. Talotekniikan tarkoitus Talotekniikan tarkoituksena on tuottaa sellainen sisäilmasto, jossa asukas, asiakas tai työntekijä viihtyy ja voi hyvin. Tutkimusten mukaan työssä käyvä suomalainen viettää 21 h vuorokaudessa ajastaan sisällä ja tästä ajasta 16 h kotona. Epäviihtyvyyden kokemus syntyy esim. sopimattoman lämpötilan, vedon tai epämiellyttävän hajun aistimisena. Energiatehokkuusvaatimusten kiristyminen johtaa ilman muuta tarpeettoman energiankäytön välttämiseen. Rakennusautomaatio vastaa haasteisiin säätötavoitteita tarkentamalla. Prosessesseja mukautetaan erilaisiin käyttötilanteisiin ja säätö- ja ohjausmahdollisuudet ulotetaan yhä pienempiin kulutusyksiköihin esim. huonetasolle asti. Säädön tulee myös toipua nopeasti vika- ja häiriötilanteista. Valtiovallan ohjaus Vain hyvin rakennetusta kiinteistöstä saadaan energiatehokas. Ympäristöministeriön taholta on ohjattu rakennuksien energiankulutusta mm. U-arvoilla luvulla mukaan tulivat rakennuksen tiiveys- sekä ilmanvaihdon lämmöntalteenottovaatimukset. Käytännössä suunnittelija suunnittelee rakennuksen ympäristöministeriön antamien lämpöhäviöiden enimmäisarvojen mukaan. Parempaakin toki saa tehdä. Suunnitelman valmistuttua tehdään lämpöhäviöiden tasauslaskelma. Sillä osoitetaan, että talo täyttää vaatimukset niiltä osin. Rakennuslupaa varten tarvitaan lisäksi energialaskelmat ja energiatodistus. Nykyiset rakennukset Rakennukset ovat eristyksen ja höyrysulkujen vuoksi niin tiiviitä, että ainoa toimiva ilmanvaihto saadaan aikaan koneellisesti. Kuitenkin rakenteissa on rakoja, joista aiheutuu vuotoilmavirtoja tuulen ja lämpötilaerojen synnyttämistä paine-eroista johtuen. Rakennuksen vuotoilmakertoimena voidaan käyttää lämmitysenergian tarpeen laskennassa arvoa 0,16 1/h, ellei ilmanpitävyyttä tunneta. Tämä vastaa rakennuksen vaipan ilmatiiviyttä kuvaavaa ilmanvuotolukua n 50 = 4 1/h. Tulevaisuuden rakenteista halutaan tiiviimpiä. E-luku Ympäristöministeriö on luonut luokitusjärjestelmän uusien rakennusten energiatehokkuuden kehittämiseksi ja ohjaamiseksi. Uudet rakentamismääräykset tulivat voimaan Tämä E-luku saadaan kun rakennuksen vuotuinen ostoenergiankulutus (rakennuksen standardikäytöllä)/lämmitettyä rakennuksen nettoalaa kohden kerrotaan ko. energiamuodon kertoimella. Luku ilmaistaan yksiköllä kwh/m 2 vuodessa. Mitä pienempi luku, sitä energiatehokkaampi rakennus on. Rakennusten energiamääräyksillä parannetaan energiatehokkuutta ja sitä kautta hillitään hiilidioksidipäästöjä. Energiatehokkuudessa kertoimilla suositaan uusiutuvaa energiaa kuten maalämpöä tai pellettejä. E-lukuun sisältyy kaikki talon vaipan ja ilmanvaihdon lämpöhäviöt, lämpimän käyttöveden vaatima energia sekä kodin kaikkien sähkölaitteiden tarvitsema energia. Ihmisistä ja auringosta saatava ilmaisenergia vähennetään lämpöhäviöistä. Rakennuksen energiatehokkuuden keskeisimpiä tekijöitä ovat hyvin tehty rakennus, toimiva kiinteistöautomaatio ja kiinteistön asukkaat/käyttäjät. Rakennusten lämmöneristysmääräykset 2012, C3. Lämpimän tilan U-arvot, lyhenne. -seinä 0,17 W/m 2 K -yläpohja 0,09 W/m 2 K -maata vastaan oleva rakennusosa 0,16 W/ m 2 K -ikkuna, kattoikkuna, ovi 1,0 W/m 2 K Ilmanvaihdon poistoilmasta on otettava lämpöä talteen lämpömäärä, joka vastaa vähintään 45% ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemasta lämpömäärästä. Vuotoilmaesimerkki. huoneiden pinta-ala on yhteensä 130 m 2, huonekorkeus 2,8 m ja vuotoilma 0,16 1/h. 0,16 (vuotoilma 1/h) x 364 (tilavuus)/3600 = 0,016 m 3 /s ja sen lämmön tarve on (ilman massa tässä 1,2 kg/m 3 ) = 1,2 x 0,016 x (20+29, lämpötilaero) = 0,941kW = 941 W. Se lisätään huoneiden lämmön tarpeeseen niiden pinta-alojen suhteessa, jolloin lisäykseksi tulee huoneiden pinta-alan ollessa A= 130 m 2 ; 941/130 = 7,2 n. 7 W/m 2. Rakennusluvan saannin edellytyksenä ovat vuotuiset E-luvut, joita ei saa ylittää. Pientalon e-luvun on sovittava murtoviivan alle Rivitalo 150 kwh/m 2 Asuinkerrostalo 130 kwh/m 2 Toimistorakennus 170 kwh/m 2 Liikerakennus 240 kwh/m2 Majoitusliikerakennus 240 kwh/m 2 Opetusrakennus ja päiväkoti 170 kwh/m 2 Sairaala 450 kwh/m 2 Primäärienergia on alkuperäinen energialähde kuten esim. öljy, hiili tai puu. Ostoenergia on energiaa, joka ostetaan rakennukseen muualta. Omavaraisenergia on omalla tontilla paikallisesti tuotettua uusiutuvaa energiaa esim. aurinkoenergiaa. Ympäristöministeriö. Energiamuotojen kertoimet Aalto-yliopisto on laskenut ympäristöministeriölle energiamuotojen kertoimet. Kertoimien avulla pyritään valtiovallan taholta ohjaamaan polttoainevalintoja haluttuun suuntaan. Kertoimet kuvaavat kunkin energian tuotannossa syntyviä päästöjä, uusiutuvan energian osuutta ja primäärienergian kulutusta. Kertoimet ovat eri energiamuodoille: sähkö 1,7, kaukolämpö 0,7, kaukojäähdytys 0,4, fossiiliset polttoaineet 1 ja uusiutuvat polttoaineet 0,5. Esimerkki: (ostettu energia kaukolämpö 100 kwh/m 2 x kerroin 0,7) + (sähkö 50 kwh/m 2 + kerroin 1,7) = E-luku on 155 kwh/m 2 4

5 Talotekniikan automatiikka ja sen laitteita 5 Lämpötila-anturi, vesianturi (TE) Vesianturit soveltuvat lämmitys- ja jäähdytysvesiverkostojen lämpötilamittauksiin. Vesianturi asennetaan putkistoon siten, että upotusputki osoittaa virtaussuuntaa vastaan. Asennuskohdassa veden tulee olla hyvin sekoittunutta. Lämmityksen säädössä menovesianturi asennetaan n. 1 m päähän sekoituspisteestä. Asennuksen aikana varmistetaan, että anturille jää tilaa irrotusta ja korjausta varten. Anturissa on suojatasku. Kuva on alla. Kanavalämpötila-anturin oikeita asennustapoja. Käyttöalue -50 C C (vesi, jäähdytysnesteet ja aggressiiviset vedet. Ei sovellu klooripitoisiin vesiin). Suojausluokka IP 54, paineluokka PN 16 ja aikavakio < 5 s. Suojataskun kierre R ½. Huonelämpötila-anturi (TE) Antureita käytetään huonelämpötilan mittaukseen huoneissa, joissa käytetään huonekohtaista säätöä. Ouman huoneanturi (TMR) sijoitetaan noin 150 cm korkeudelle esim. seinälle, jossa se mittaa huoneiston keskimääräistä lämpötilaa. Huoneanturia ei saa asentaa auringonpaisteeseen eikä lämmönlähteen lähelle. Aikavakio 6 min.huoneantureiden asennuskorkeus on yleensä 1,8 m. Tiloissa joissa on anturin rikkoutumisvaara, ne suojataan kestävällä ja huonetilaan sopivalla siistillä suojalla. Huoneanturi asennetaan siten, että sen mittaustulos edustaa mahdollisimman hyvin huoneen olosuhteita. Anturi ei saa jäädä huoneen kalusteiden taakse. Kosteusanturi (ME) Kosteusanturin toiminta perustuu ilmasta vesimolekyylejä itseensä imevään kalvoon. Ilmankosteuden pienetessä kalvo luovuttaa niitä takaisin ilmaan. Kondensaattorin vaihtosähkökenttä kulkee polymeerikalvon ja pintaelektrodien kautta. Kalvon vesimolekyylit muuttavat eristevakiota ja sitä kautta kapasitanssia. Lähetin mittaa kapasitanssia lähettäen jänniteviestin. Kosteusantureita ja -mittareita ei saa sijoittaa liian voimakkaaseen ilmavirtaukseen, jolloin mittaustulos vääristyy tai mittari vaurioituu. Vesianturin sijoittaminen suojataskuun hidastaa lämmön siirtymistä vedestä anturiin, mutta haittaa voidaan vähentää kontaktitahnan käytöllä. Suojataskuun asennettu anturi voidaan vaihtaa tyhjen tämättä putkistoa. Antureita on monenlaisiin mittauskohteisiin. Esim. jäätymissuoja-anturi asennetaan ilmastointikoneen lämmityspatterin ripaputkeen paluuvesipuolelle niin, että upotusputki osoittaa virtaussuuntaa vastaan. Jos se tunnistaa veden jäätymisvaaran, se hälyttää, pysäyttää puhaltimen ja lisää ehkä veden virtaamaa ja lämpötilaa. On myös pintatermostaatti, IP40, jota käytetään esim. lattialämmitystaloissa kiertovesipumpun pysäytystermostaattina (turvatoiminta ylilämpötilanteessa). Kuvassa vasemmalla on huonelämpötilaanturi ja oikealla kosteusanturi. On olemassa myös kastepisteantureita. 5

6 6 Talotekniikan säätö Aikavakio Aikavakio kuvaa sitä aikaa, jossa säätösuure saavuttaa uuden jatkuvuustilan arvon, esim. nopean asetusarvomuutoksen jälkeen. Useimmissa LVI-prosesseissa nousuaika on käytännössä se aika, jolloin säätösuure on saavuttanut 63,2 % kokonaismuutoksesta. Huonelämpötilasäädössä prosessin kuollut aika ja nousuaika määritetään lisäämällä huoneen lämmityspatterin virtaamaa ja mittaamalla huonelämpötilan muutos. Viiveen muodostuminen ja aikavakio Säädettävyys Prosessin säädettävyys riippuu säätöventtiilin mitoituksesta, (järjestelmän ominaisuudet), säätötavasta (säätölaitteiston ominaisuudet) ja tulevan ilman lämpötilan tai paineen muutoksista (ulkoiset häiriöt). Säädön yleisiä ehtoja ovat järjestelmän vakaus, (ei jatkuvaa värähtelyä), säädön vaimennus on riittävää, säätöpiiri on nopea, mutta ei kuitenkaan reagoi herkästi häiriöihin ja säädettävän suureen arvot pysyvät halutuissa rajoissa. Laitteiston mitoitus ja säätöventtiilin valinta on tehtävä oikein, sillä hyväkään säätölaitteisto ei pysty toiminnalla poistamaan prosessin virheitä. Hyvän säädön vaatimuksia Lämpölaitosyhdistys ry asettaa hyvälle säädölle seuraavia vaatimuksia: Suurin pysyvä poikkeama asetusarvosta on enintään 2 C. Lämmityksen säätöjärjestelmien suurin hetkellinen poikkeama asetusarvosta on enintään 5 C. Ilmastoinnin ja käyttöveden säätöjärjestelmien suurin hetkellinen poikkeama asetusarvosta on enintään 10 C. Käyttöveden säätöjärjestelmien sallittu jatkuvan huojunnan amplitudi on enintään 2 C. Muiden säätöjärjestelmien sallittu jatkuvan huojunnan amplitudi on enintään 0,5 C. Vasemmalla on hyvin viritetty säätö. Kuvassa ovat epäherkkä säätö ja yliherkkä säätö, joka ilmenee säädön huojumisena. 6

7 Erilaisia talotekniikan verkkoja 4. Keskitetty kiinteistön valvonta ja tiedonsiirtoverkot Tehokkaat, monipuoliset ja taloudellisesti edulliset tiedonsiirtomahdollisuudet ovat talotekniikka-automaatiojärjestelmän toiminnan edellytys. Kunnat, kaupungit, seurakunnat ja muut yhteisöt tai yksityiset kiinteistöjen omistajat keskittävät kiinteistön hoitoa ja pyrkivät näin parantamaan kustannustehokkuutta. Tällainen keskusvalvomo, keskitetty kiinteistövalvonta, tarjoaa yleensä tasokkaan rakennusautomaatiojärjestelmän sekä hyvän asiantuntemuksen kiinteistöjen ongelmatilanteiden hoitoon. Yhteydet valvomoon hoituvat yleensä 3G-modeemin avulla, internetin kautta tai asiakkaan oman LAN-verkon avulla. 7 Järjestelmissä voidaan myös huonekohtaisten säätimien avulla lukea ja asetella huoneiden lämpötiloja ja ilmavirtoja valvomosta käsin. Toimintavarmuuden maksimoimiseksi automaatiojärjestelmissä on pitkälle kehitetyt itsediagnostiikkaohjelmat. Laitoksessa voi olla myös kulunvalvontajärjestelmä työaikojen seurantaan ja asiattomien sisään pääsyn estämiseen. Murtohälytysjärjestelmä valvoo kulkuväyliä, ovia ja ikkunoita. Rakennusautomaatiojärjestelmässä voi olla kolme tasoa, esim. hallintataso, automaatiotaso ja kenttätaso Keskittämisen edut Samalla järjestelmällä voidaan keskitetysti hoitaa yhdestä paikasta kaikki kiinteistön tekniset toiminnat, jolloin energia- ja henkilöstökustannukset alenevat ja erityisammattimiehiä vapautuu rutiinitöistä sekä työn mielekkyys kasvaa. Energiankäytön parantuminen Lämmitys-, jäähdytys- ja sähköenergian käyttö voidaan optimoida sekä huipputehoja voidaan seurata ja kartoittaa. Lämpötiloja, suhteellista kosteutta, pumppuja ja puhaltimia valvotaan ja ohjataan jatkuvasti. Kaikesta edellisestä johtuen rakennusten sisäilmasto paranee sekä viihtyvyys- ja terveysvaikutukset lisääntyvät. Henkilöitä vapauttavat toimet Automatiikan avulla ohjataan ja valvotaan ovia, valaistusta, saunan kiukaiden toimintaa, toteutetaan kulunvalvontaa sekä palo-, murto- ym. turvallisuusvalvontaa ilman käyttöhenkilökuntaa. Valvonnan oheistuotteina saadaan erilaiset ajantasaraportoinnit, huolto- ja kunnossapitoraportointi sekä hälytysraportit. Pienempiä kokonaisuuksia, asuintalot Asuintalojen automaatiojärjestelmä valvoo, mittaa ja säätää kiinteistön lämmitystä sekä koneellisen ilmastoinnin eri toimintoja. Lisäksi poistoilman lämpö otetaan talteen ja sitä käytetään tuloilman lämmitykseen. Myös lämpimän käyttöveden lämpötilaa mitataan ja säädetään. Veden määrää ja veden lämmitykseen käytettyä energiaa mitataan myös laskutusta varten. Jos automatiikka havaitsee laitteiden toiminnoissa vikaa, se suorittaa hälytyksen. Isompia kokonaisuuksia, virastot ja koulut Isommissa kokonaisuuksissa, esim. virastoissa, on aivan samoja säätöautomatiikan toimintoja kuin asuintaloissakin. Automatiikka voi olla kuitenkin huomattavasti monipuolisempaa. Suuren rakennustilavuutensa takia kiinteistöjen energian kulutus on suuri. Automatiikan avulla lämmitys suoritetaan oikein ja oikeaan aikaan. Lämmönsäätöautomatiikassa on optimointitoiminto, jonka avulla huoneiden ilmanvaihto ja lämpötilat pidetään työaikana riittävän suurina. Yöllä ja viikonloppuisin säätimen lämmönpudotusautomatiikka vähentää tyhjien huoneiden lämpötilaa sekä ilmanvaihtoa ja nostaa ne taas sopivaksi työpäivän alkuun mennessä. Muita kiinteistön ohjattavia toimintoja ovat esim. porrasvalot, ulko-ovien sähkölukitus, saunojen lämmitys ja autopaikkojen lämmityspistokkeet. Lisänä voi vielä olla murtohälytys. Ilmastoinnissa voi olla tuloilman lämmityksen lisäksi myös ilman jäähdytys ja kostutus Hallintataso Hallintotaso toimii käyttäjärajapintana järjestelmään päin ja käytännössä se tarkoittaa PC-valvomoita. Hallintatasoon kuuluvat paikallisvalvomot ja kauko/etävalvomot. Valvomon tietotekniikka Valvomon laitteet ovat yleensä PC-pohjaisia ja käyttöjärjestelmänä on lähes poikkeuksetta Windows, XP, Vista ja Windows 7. Yksinkertaisessa valvomossa on vain PC-tietokone ja tulostin. Tietokoneen avulla saa yhteyden alakeskuksiin. Järjestelmät ovat yleensä hiiren avulla ohjattavia PC-pohjaisia järjestelmiä. 7

8 8 Talotekniikan valvontaa ABLOY -palonsulkujärjestelmät mahdollistavat esteettömän päivittäisen henkilöliikenteen, mutta sulkevat osastoivat ovet luotettavasti ja nopeasti tulipalon sattuessa. Abloy -palonsulkujärjestelmän toiminta Savunilmaisin (1) reagoi alkavaan tulipaloon ja antaa hälytysimpulssin ovea avoimena pitävälle aukipitolaitteelle (2). Aukipitolaite vapauttaa oven toiminnan ja ovensuljin (3) sulkee oven nopeasti. Lukko salpaa oven. Hälytysimpulssi voi tulla paloilmoitinjärjestelmältä tai yksittäisen oven järjestelmässä suoraan savunilmaisimelta aukipitolaitteelle. Kun vetolaite on asennettu sähköhydraulisen aukipitolaitteen kanssa ja jännite on kytketty, oven avausvastus on ensimmäisellä kerralla kuten normaalilla ovensulkimella avattaessa (avattava vähintään 70 ). Tämän jälkeen avausvastusta ei ole ja ovi voidaan halutessa sulkea tai jättää auki. Kun jännite katkeaa esim. savunilmaisimen reagoidessa savuun, ovi sulkeutuu Kulunvalvontajärjestelmä Kulunvalvontärjestelmällä voidaan valvoa kaikkia ovia, puomeja, hissejä ja ohjata valaistusta, lämmitystä sekä ilmastointia. Kulunvalvontajärjestelmiä käytetään mm. yritysten ja virastojen työtilojen valvontaan. Kun henkilö saapuu aamulla kiinteistöön, hän luettaa etätunnisteensa lukijalaitteessa ja tieto saapumisajasta kirjaantuu muistiin. Järjestelmä poistaa hälytykset niistä osista rakennusta, joihin hänellä on kulkuoikeus. Järjestelmään voi myös määritellä, mitkä valot on sytytettävä juuri tämän henkilön kulkureitin valaisemiseksi. Samalla henkilön työtilan ilmastointi käynnistyy näin haluttaessa. Järjestelmä raportoi, missä ja milloin työntekijät ovat liikkuneet. Kun lukulaite on tunnistanut henkilön etätunnisteen ja/tai sormenjäljen, hän syöttää painikkeiden avulla liikkumisen tarkoituksen. Lukijan näytöstä hän voi tarkistaa kokonaistyöaikansa, onko hän alittanut vai ylittänyt tavoitetyöajan. Päätteeltä välittyy keskusyksikön kautta työssäolotiedot neuvontaan, palkanlaskentaan ja työaikaraporttiin. Kulunvalvonta ei ole vain tarkkailua ja valvomista, se on myös palveleva ja kiinteistössä liikkumista helpottava järjestelmä niille, joilla siihen on lupa. 8

9 Talotekniikan mittauksia Vasemmalla on lämpömittarin säteilysuojaus. 9 Pitkäaikainen lämpötilaseuranta toteutetaan keskimmäisellä ilog lämpötila-kosteusloggerilla. Teknocalor Oy. Lämpökamera Kameralla muodostetaan kuva esineen tai olennon pintalämpötilasta sen lähettämän infrapunasäteilyn perusteella. Lämpökameralla voidaan mitata ainoastaan kiinteiden aineiden lähettämää lämpösäteilyä. Lämpötila, mikä on yli absoluuttisen nollapisteen (-273 C) lähettää lämpösäteilyä eli infrapunasäteilyä. Infrapunakamera mittaa pintalämpötilojen eroja. Rakennusten infrapunakuvaus onnistuu parhaiten talvella. Jos mitattavan pinnan emissioarvo ja taustalämpötila tunnetaan, lämpökuvasta voidaan määrittää kohteen pintalämpötila asteina. Koska eri materiaalit emittoivat lämpösäteilyä eri tavoin, lämpökameran kuvaan vaikuttaa lämpötilan lisäksi kohteen pintamateriaali. Lämpökameroita käytetään ihmisten jäljittämiseen, erilaisiin pelastustehtäviin, teollisuuden prosessien ja koneiden huollon tarpeen seuraamiseen. Esim. huono sähköliitos hehkuu kameran ruudulla selkeästi ja helposti jäljitettävissä isommankin johtovyyhdin keskeltä. Kaukolämpöverkon vuotokohdat, kaikenlaiset kiinteistöjen lämpövuodot, kosteusvauriot ja eristeiden viat havaitaan lämpötilaerojen perusteella. RT- kortti numero sisältää ohjeet ja tietoa lämpökuvauksesta. Jos liittää lämpökuvat esim. asunnon kuntoraporttiin, on käytettävä sertifioitua kuvaajaa. Suomessa koulutetaan lämpökuvaukseen rakennusalaan perehtyneitä henkilöitä Ratekon ja Infradex Oy:n järjestämillä kursseilla. Infrapunakamera ja näytössä oleva kiinteistö. Infrapunakuva koostuu tuhansista pisteistä, joista jokainen esittää lämpötilaa. Tietokoneella kuvaa käsiteltäessä ja tarkastellessa lämpötilaeroista saa erittäin kattavan käsityksen. Teknocalor Oy. Kameran avulla nähdään tulevan ongelman syy jo ennakkoon. Infrapunasäteily Se on osa elektromagneettista spektriä, johon sisältyvät radioaallot, mikroaallot, näkyvä valo, ultravioletti, gamma- ja röntgensäteet. Jokainen kappale lähettää energiaa tällä alueella. Infrapuna sijoittuu spektrissä näkyvän valon ja radioaaltojen väliin (0,7 1000μm), käytännössä 0,7 14μm kaistaa käytetään erilaisissa infrapunamittauksissa (käsimittarit 8 12μm). Lämpösäteily (MW, LW) Se on infrapunasäteilyä, jota lähettää jokainen kappale, jonka lämpötila on yli absoluuttisen nollapisteen (-273,16 C). Lämpösäteily liikkuu valon nopeudella, kuten muukin sähkömagneettinen säteily. Säteilyn voimakkuus korreloi kappaleen todelliseen lämpötilaan. Kappaleen pinta Täydellistä mustakappaletta (=täydellinen säteilijä) lukuunottamatta jokainen kappale heijastaa myös muista lähteistä tulevaa säteilyä. Kappaleen pintamateriaalirakenne määrittelee, kuinka suuri osa kappaleen säteilystä on sen itsensä lähettämää (emittoimaa). Metalliset paljaat pinnat heijastavat enemmän ympäristön energiaa kuin itse lähettävät. Tästä johtuen kiiltävien metallipintojen mittaus on vaikeaa ja joskus lähes mahdotonta erityisesti matalissa lämpötiloissa (alle 100 C). Kappaleen säteilemän energian osuus kappaleen kokonaisenergian määrästä ilmaistaan emissiivisyytenä. Se on desimaaliluku nollan ja yhden välillä. Mitä suurempi emissiivisyys, sitä vähemmän kappale heijastaa ympäristön energiaa ja sitä enemmän kappale säteilee lämpöä. Infarapunakuvassa pohjana on tavallinen kamerakuva ja sen päällä keskitettynä lämpötilailmaisimen muodostama lämpökuva. IR-mittari kerää näkymättömän infrapunaenergian kaikista kappaleista, joiden lämpö on yli absoluuttisen nollapisteen (fokusoituu vastaanotto-osaan). Kuvat voi tallentaa eri formaateissa, mutta niiden jatkokäsittely onnistuu vain kameran ja siihen liittyvän, tietokoneessa toimivan raportointiohjelman omassa formaatissa. 9

10 10 Vesi, veden lämmitys, säätö ja mittaus Vexve-verto, huoneistokohtainen vedenmittausjärjestelmä Järjestelmään kuuluvat keruuyksikkö, virtausanturit, huoneistoyksiköt ja -näytöt sekä Internetissä toimiva kulutustietojen seurantatyökalu VertoLive. Huoneistoyksikön ja -näytön välinen tiedonsiirto on langaton, kuten myös tiedonsiirto huoneistoyksiköstä pilvipalveluun. Kokonaisuuden ainoa johdotusta vaativa yhteys kulkee virtausantureista huoneistoyksikköön, joka tarvitsee myös sähkönsyötön. Vesiverto-keruuyksikkö varustetaan kaukoluentayksiköllä, jonka yhteyteen tarvitaan laajakaista- tai GSM-liittymä. Mekaanisten mittareiden runkoon on merkitty asennusasentoa ja virtaussuuntaa kuvaavat symbolit. Näitä merkintöjä on noudatettava mittarin toiminnan varmistamiseksi. Vedenmittausta haittaavien epäpuhtauksien välttämiseksi rakennuksen syöttövesijohtoon asennetaan patruunasuodatin. Esim. katuvesijohtoja suljettaessa irtoaa putkistosta epäpuhtauksia, jotka virtaavat kiinteistön vesijohtoverkkoon. Huoneistossa olevalta digitaaliselta näyttölaitteelta asukas voi seurata sekä lämpimän että kylmän veden kulutustaan. Myös omaa vedenkulutushistoriaansa voidaan seurata päivä-, kuukausi- ja vuositasolla havainnollisten graafien ja raporttien avulla. Järjestelmän toimintaa seurataan ja tieto mahdollisista vikatilanteista ohjataan huoltoyhtiölle. Jos kulutus on jatkunut yli 4 tuntia. GSM-modeemilla tieto saadaan huoltomiehen matkapuhelimeen. Markkinoilla on myös langattomia mittausmenetelmiä. Niiden hyöty on mm. saneerauskohteissa, jolloin vältytään kaapelonnilta. Kuvassa on huoneistokohtainen kylmän ja lämpimän veden mittaus. Asukas maksaa vain käyttämästään vedestä Vesivuoto Vuoto on yleensä kuukausia kestänyt tapahtuma, jossa talo voi menettää arvoaan ja asukkaat terveytensä. Joissakin tapauksissa kiinteistön asukkaiden jatkuva sairastelu on johtunut piilossa olevan kosteuden kasvattaman homeen vaarallisista homeitiöstöä. Pitkäaikainen altistus homeitiöille voi aiheuttaa koko loppuelämän kestävän astman tai allergian. Vesivahingot ovat vakuutusyhtiöille suuri menoerä ja yhtiöt antavat usein alennusta vakuutusmaksuihin, kun kiinteistön riskikohteet on suojattu vakuutusyhtiöiden hyväksymällä kosteus- ja vuotohälyttimellä. Asukkaille vesivahinko on iso koettelemus. Evakossa olo voi kestää useita kuukausia rakenteiden kuivatuksen ja/tai purkamisen takia. Mikäli vakuutus ei kata kuluja, ollaan ongelmissa. Turvaa Nykyisissä vedenmittausjärjestelmissä on liian pitkää veden virtausta varten olemassa hälytysraja. Raja voi olla joitakin tunteja, jonka jälkeen tapahtuu mahdollisesti järjestelmässä olevan magneettiventtiilin sulkeutuminen ja hälytys. Pienemmissä laitoksissa on vain hälytysmahdollisuus. Jos vuoto on pieni, mittari ei sitä välttämättä noteeraa ja pieni pitkäaikainen vuoto tekee tuhoaan ja näin tarvitaan muita turvajärjestelyjä. Vesivuoto- ja kondenssianturit Rakennuksiin asennetaan lisääntyneiden kosteusvahinkojen vuoksi yhä enemmän erilaisia kondenssi- ja vesivuotohälyttimiä. Vesivuotoanturi Anturi tunnistaa resistanssimuutokseen, joka tapahtuu silloin, kun vesi oikosulkee anturin lähekkäin olevia johtimia. Kondenssianturi Anturi voi olla toiminnaltaan vesivuotoanturin kaltainen. Se voi mitata myös ilman suhteellisen kosteuden ja jäähdytysyksikön pintalämpötilan. Sitten anturi laskee, kuinka lähellä kondensoitumisriskiä ollaan. Koneellinen jäähdytys lisää kondenssiriskiä. 10

11 Eri tavoin tuotettua lämpöä 11 Kattilahuone, sisäsäiliö ja kattila kytkentöineen saattavat näyttää tällaiselta. Kevytöljylämmityslaitos. Putkitus venttiileineen on esitetty kaaviollisesti. Polttimen valinnassa huomioidaan esim. tarvittava lämmitysteho, kattilan teho, laitoksen polttoöljy tai kaasu, sen koostumus sekä viskositeetti. Yleensä halvempi ja vaikeammin poltettava polttoaine vaatii parempia ja kalliimpia polttolaitteita. Laitokselle asetetut rikki-, typpioksidi- sekä pölypäästörajat vaikuttavat käytetyn öljyn ja polttimen valintaan. Viereisessä taulukossa on eri tehoille sopivia polttimia. Kuvassa on myös viitteellisesti kevyen ja raskaan öljyn polton raja. Höyryhajotteinen, ilmahajotteinen ja pyörivähajotteinen poltin on yleensä moduloiva poltin. 11

12 12 Patteriverkosto ja sen perussäätö 9. Patteriverkosto ja sen perussäätö 9.1. Patteriverkostoon tuotettu lämpö, kattila Alajakoinen pumppukiertoinen kaksiputkijärjestelmä on ehkä yleisin käytössä oleva lämmitysjärjestelmä. Kuvan rakennuksessa on useita kerroksia ja pattereiden määrä on symbolinen. Laitoksessa on kaksi kattilaa ja kaksi pumppua. Toinen pumpuista voi olla varalla ja pumppuja on käytettävä vuorotellen, jotta ne molemmat ovat toimintakunnossa sekä kuluvat tasaisesti. Lämpö tuotetaan kiinteistön kattiloilla. Tässä osuudessa lämpö on tuotettu kiinteistön kattilalaitoksella tai kaukolämmöllä. Kuvan laitoksessa lämpö tuotetaan kattilan ja öljypolttimen avulla. K1 Kattila no 1, K2 Kattila no 2, ÖP Öljypoltin, TV Lämmityksen 3-tiemoottoriventtiili, TC Lämmityksen säätökeskus, TE1 Menovesitermostaatti, TE2 Ulkoilmatermostaatti, PI Vedenkorkeusmittari, TI Lämpömittari, PS Paisuntasäiliö, P1 Lämmityksen kiertopumppu, P2 Lämmityksen kiertopumppu. Miksi laitoksessa on kaksi ulkolämpötilatermostaattia? Patterilämmityksessä pattereille menevän veden lämpötila voi kovalla pakkasella olla 70 C. Jos kiinteistössä on patterilämmitys sekä lattialämmitys, putkissa kiertää sama, mutta erilämpötilaiseksi säädetty vesi. Kuvassa on erilaisia lämmitysvaihtoehtoja. Järjestelmävaihtoehtoja ovat lattialämmitys, patterilämmitys ja katossa olevat säteilylämmittimet. Kattosäteilijät voivat olla grafiittivalun sisällä, jolloin lämpökamerallakaan ei saada näkyviin lämmintä putkikierukkaa. Säteilijän pintalämpötila on kauttaaltaan sama. Säteilijöitä voidaan käyttää myös jäähdytykseen. Katossa oleva tumma suorakaide on säteilijä ja sen vieressä olevat putkilenkit kuvaavat ainoastaan säteilijän näkymättömissä olevaa sisusta. Samassa säteilijässä voi olla sekä lämmitys että jäähdytysputkisto. 12

13 Ilmastointi 12. Ilman jako huoneisiin Eräiden tutkimusten mukaan voidaan kerrostavalla tai syrjäyttävällä iv-järjestelmällä saavuttaa noin % energiansäästö sekoittavaan ilmanvaihtoon verrattuna. Kokeellisesti on osoitettu, että käytettäessä tehokkaampaa ilmanjakoa tullaan toimeen pienemmällä ilmamäärällä. Tulo- ja poistoilmalaitteet mitoitetaan ja sijoitetaan huonetilaan siten, että ilma vaihtuu tehokkaasti oleskeluvyöhykkeellä. Asuinrakennuksissa ilma jaetaan puhtaaseen huoneeseen tuloilmaventtiilin kautta ja käytetty ilma poistuu likaisen huoneen poistoilmaventtiilistä. Jos ilma virtaa tuloilmaventtiilistä suoraan poistoon huuhtelematta huonetilaa, ilmanvaihtoratkaisu on huono. Ilman on virrattava epäpuhtauslähteistä kohti poistoilmaelimiä. Erilaisia ilmanjakotapoja Tapoja ovat sekoittava ilmanjako, oikosulkuvirtaus, syrjäyttävä ilmanjako, laminaarinen ilman virtaus sekä kerrostava ilman jako. Tuloilmalaitteiden sijoituspaikkoja ovat lattia tai ikkunapenkki, käytäväseinä, ulkoseinä tai katto. Kaikilla ilmanjakotavoilla huoneeseen muodostuu pystysuuntainen lämpötilojen kerrostuminen. Syrjäyttävässä ja kerrostavassa ilmanjakotavassa tämä pyritään saamaan aikaan tuomalla alilämpöistä ilmaa oleskeluvyöhykkeen alaosaan. Kun huoneeseen saadaan aikaan lämpötilakerrostuma, voidaan pienemmällä jäähdytysteholla tuottaa tilassa oleville ihmisille samat lämpöolosuhteet kuin sekoittavassa ilmanjaossa. Tämä perustuu siihen, että poistoilman lämpötila on suurempi huoneessa, jossa on suurempi lämpötilakerrostuma ja siihen, että vain oleskeluvyöhyke pidetään halutussa lämpötilassa. Sisäilmastoluokitus sallii nilkan (0,1 m) ja niskan (1,1 m) välille S1-luokassa 2 C ja S2-luokassa 3 C lämpötilaeron Sekoittava ilmanjako Siinä tuloilma pyritään sekoittamaan huoneilmaan nopeasti ja tasaisesti. Tähän päästään käyttämällä suurinopeuksisia ilmasuihkuja, joissa ilman nopeus on useita metrejä sekunnissa. Tuloilman tullessa ylhäältä saavutetaan lämmittäessä tai jäähdyttäessä vain % ilmanvaihdon tehokkuus. Sekoittavan ilmanvaihdon tehottomuus johtuu siitä, että ilmanvaihto tapahtuu väärässä paikassa. Ylhäällä katon rajassa kaukana lämpökuormista ilmanvaihto heikkenee, kun ylöspäin suuntautuvat konvektiovirtaukset törmäävät alaspäin kulkeutuvaan tuloilmaan. Koko huonetilavuus ilmastoidaan, jopa huoneen katonraja oleskelualueen yläpuolella. 13 Poistoilmaventtiili vaikuttaa ilman virtauksiin vain välittömässä läheisyydessään ja sen merkitys ilmastointiin on sisäänpuhallusventtiiliä vähäisempi. Poistoventtiilienkin sijainnit on suunniteltava huolellisesti ja asennettava hyvin. Hyväksyttävän CO 2 pitoisuuden saavuttamiseksi (esim ppm). Perinteiset ilmanvaihto-ohjeet suosittelevat 8 l/s/henkilöä kohti käytettäessä hitaasti virtaavan tuloilman jaon periaatetta ja 10 l/s henkilöä kohti nopeasti virtaavan tuloilmanjaon periaatetta. JA E = 7 E = Oikosulkuvirtauksessa osa tuloilmasta kulkeutuu suoraan poistoilmalaitteeseen, eikä tämäkään ole hyvä vaihtoehto. Tuloilmaelinten sijoittelussa huomioidaan huoneen ikkunan ja lämmityspatterin aiheuttamat virtaukset, mahdolliset esteet sekä todennäköinen työskentelypaikka. Tavoitteena on vedottoman tasalämpöisen oleskeluvyöhykkeen aikaansaaminen. Tuloilmalaitteiden erilaiset sijoituspaikat ovat lattia tai ikkunapenkki, käytäväseinä, ulkoseinä tai katto. 5 AEJJ=L=LEHJ=KI EIKKLEHJ=KI 0 O J O I K A # 0 O JO I K A # L Puhallus ulkoseinältä Puhallus saa aikaan tasaisen virtauksen koko huoneessa. Menetelmää käytetään suurissa tiloissa kuten ravintoloissa, neuvotteluhuoneissa tai avokonttoreissa. Se soveltuu lämmitykseen tai jäähdytykseen. Ikkunaveto estetään esim. ikkunan alla olevilla patterilla. Heittopituuden on ulotuttava sisäseinälle asti, jotta lämmitystilanteessa vältetään ilman kerrostuminen ja ilma sekoittuu riittävästi. Tuloilmalaite voi olla rei itetty kanava, rakoventtiili, kartio- tai reikähajotin. Ilmanjakosuunnitelmat on tehtävä mahdollisuuksien mukaan toimivan ja kalustetun huoneen ehdoilla, koska kalustus, siirrettävät maisemakonttorin seinämät tai katon palkit aiheuttavat ongelmia sisäänpuhallussuihkun tasaiselle leviämiselle. Kattoa pitkin kulkeva ja esteen kohtaava ilmavirta voi käyttäytyä yleistäen kolmella eri tavalla. Ilmavirta seuraa matalan esteen pintaa, ilmavirta irtoaa katosta esteen kohdalla, mutta palaa kattoon esteen jälkeen. Korkean esteen vaikutuksesta ilmavirta irtoaa katosta kokonaan palaamatta takaisin katon pintaan. Vaihtoehtoihin vaikuttavat ilman nopeus, esteen suuruus ja etäisyys. Vedon tunne muodostuu ilman virtauksen turbulenttisuusasteesta, virtausnopeudesta ja lämpötilasta. 13

14 14 Sähkö Sähköalan töitä tekevän henkilön tulee olla tehtävään ja sen sähköturvallisuutta koskeviin vaatimuksiin perehtynyt tai opastettu (KTMP 516/ ). Edelläolevan lauseen avulla pyritään maksimoimaan asennustyötä tekevän ja asennusta käyttävän henkilön turvallisuutta. Käyttötoimenpiteet ja niihin verrattavat huoltotyöt Käyttötoimenpiteestä riippuen työtehtävän voi suorittaa tehtävään perehdytetty kiinteistönhoitaja tai sähköalan ammattihenkilö. Sähköasennuksessa käytettävät työkalut ovat eristettyjä, ns. jännitetyökaluja. Kuvassa näet eron kärkeen saakka eristetyn sähköasentajan ruuvimeisselin ja tavallisen ruuvimeisselin välillä. Kuvassa olevia tavallisia ruuvimeisseleitä ei saa käyttää sähköasennuksissa! Tehtävään opastettu henkilö Hän on henkilö, jonka ammatti-ihmiset ovat opastaneet siten, että hän kykenee välttämään sähkön aiheuttamat vaarat (SFS 6002; 3.2.4) Opastuksen intensiteetti riippuu opastettavan lähtöammattitaidosta, käyttötoimenpiteiden vaikeusasteesta sekä syntyvistä vaaratilanteista työn ja laitteen käytön aikana. Opastus annetaan todellisessa työtilassa ja todellisilla laitteilla tai vastaavissa olosuhteissa. Opastuksessa on selvitettävä, miksi toimenpide tehdään neuvotulla tavalla ja mitä vaaroja muulla tavoin tekemiseen liittyy. Opastusta saatetaan vaatia esim. käyttökytkimen ohjaukseen, lampun ja asunnon sulakkeen vaihtoon. Opastusta harjoitteluineen jatketaan, kunnes opastaja on vakuuttunut tehtävän oikeasta ja turvallisesta suorituksesta. Käyttötoimenpiteet Sähkölaitteiston käyttötoimenpiteitä ovat esim. katkaisijan, kytkimen ja erottimen ohjaus sekä releen ja ilmaisimen palautus. Niitä voi tehdä jännitteeseen kytketyssä laitteistossa sillä edellytyksellä, että toimenpide on sinänsä vaaraton. Voi myös käyttää sellaista määräystenmukaista apuvälinettä, jota oikein käytettäessä vaaraa ei ole. Myös riittäviin turvallisuustoimenpiteisiin on ryhdytty. Räjähdysvaarallisessa tilassa ei lampun vaihtoa tai muuta jännitteisen osan paljastamista edellyttävää toimenpidettä saa suorittaa virtapiirin ollessa jännitteisenä. Kiinteistön sähkölaitteiden tarkastus Laitteet ja asennukset kuluvat käytössä. Sähkölaitteistojen määräaikaistarkistuksia saavat tehdä vain ns. valtuutetut laitokset ja valtuutetut tarkastajat. Laitteiston haltija huolehtii siitä, että tarkistukset tulevat tehdyiksi! Sähkönkäyttäjän sallitut sähkötyöt Sähkönkäyttäjä saa vaihtaa asunnon tulppasulakkeen ja saattaa esim. johdonsuojakatkaisijan takaisin toimintakuntoon. Saa vaihtaa valonsäätimessä (himmentimessä) olevan sulakkeen, valaisimen lampun ja sytyttimen. Saa vaihtaa rikkoutuneen suojamaadoitetulla tai tavallisella pistotulpalla varustetun sähkölaitteen liitäntäjohdon tai pistotulpan. Saa korjata tai tehdä jatkojohdon. Rikkoontuneen suojaeristeisen laitteen pistotulpan saa vaihtaa suojamaadoitettuun pistotulppaan. Pistotulpassa oleva suojamaadoitusliitin jätetään kytkemättä. Jännitteettömien pistorasioiden ja kytkimien kannet saa vaihtaa tai irrottaa maalaamisen ja tapetoinnin ajaksi. Saa vaihtaa valaisimen liitäntäjohdon rikkoutuneen välikytkimen. Saa liittää sisustusvalaisimen valaisinliittimellä eli sokeripalalla tai valaisinliitinpistorasialla sekä saa vaihtaa vioittuneen valaisinliitinpistorasian. Saa asentaa valaisinpistotulpan ja vaihtaa vioittuneen tulpan. Saa todeta jännitteettömyyden hyväksytyllä jännitteenkoettimella. Jokaiselle sähkönkäyttäjälle sallittuja muita töitä Omakotitalon antennin saa asentaa ohjeiden mukaan. Mikrotietokoneen piirikortin voi vaihtaa edellyttäen, että laitteen kosketussuojaus ei muutu. Harrastustoiminnassa saa koota elektroniikan rakennussarjan. Tällöin edellytetään, että työn tekijä on riittävästi perehtynyt tehtäviin tai työ perustuu yksityiskohtaisiin ohjeisiin. Sähkölaitteiden mekaanisten osien korjaaminen, esim. pesukoneen letkun vaihto edellyttäen, että laitteen kosketussuojaus, vesisuojaus mukaan lukien, ei muutu. Luotettavasti ja kokonaan jännitteettömiksi tehtyjen sähköasennusten purku. Kaapeliojan kaivaus ja kaapelin veto maahan. Ennen kaapeliojan peittämistä on sähköalan ammattilaisen todettava, että työ on tehty asianmukaisesti. 14