Luonnos Lausuntoversio

Transkriptio

1 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 1 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus - suunnittelu, rakentaminen, käyttö ja ylläpito Luonnos Lausuntoversio Käyttö vain lausunnon antamista varten

2 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 2 Sisällys 1 Johdanto Ohjeen tavoite ja tarkoitus Ohjeen kohderyhmä Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen kehitystä edistävät tekijät Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen KONSEPTIT Yleistä Älyrakennuksen osajärjestelmät ja niiden integroiminen Älyrakennuksen käyttäjät Yleistä Käyttäjän roolit ja tarpeet Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen reagointi käyttäjään Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ominaisuuksia käyttäjäryhmittäin Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen luokitusperiaatteet Yleistä Älyrakennusten luokitus - uudisrakennus Älyrakennusten luokitus olemassa oleva rakennus Älyrakennuksen suunnittelu ja toteutus tietomallipohjaisesti Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen haasteet ja niiden hallinta ÄlyKÄS ympäristö smart city ja big data Yleistä Älykaupunkien kehitystilanne Älykaupunki ja sen järjestelmät Yleistä Älykkään kaupungin palvelut käyttäjälähtöiselle älyrakennukselle Älykkään kaupungin Big Data Käyttäjät mukana kehittämisessä Älykkäiden rakennusten ja alueiden yhdistäminen rakennuskantaan Älykkäiden alueellisten sähköverkkojen vaikutus älyrakennukseen Älykkäät talotekniset ja rakennetekniset osajärjestelmät Yleistä Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät Yleistä Vesikiertoisen lämmitysjärjestelmän ohjaus Lämmön mittausjärjestelmät... 31

3 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Käyttövesijärjestelmät Yleistä Käyttöön liittyvä älykkyys Materiaaleihin, tuotteisiin ja ratkaisuihin liittyvä älykkyys Veden laatuun liittyvä älykkyys Vesivahinkojen estämiseen liittyvä älykkyys Käyttöveden mittausjärjestelmä Ilmastointijärjestelmät Yleistä Ilmanvaihdon ohjaus Hybridi-ilmanvaihto Lämmön talteenotto Valaistus- ja valaisinratkaisut Yleistä LED-valonlähde Valaistus kiinteistöautomaation yhteydessä Toimistojen ja liiketilojen sähköenergian jakelu- ja käyttöjärjestelmät Yleistä Pistoliitännäinen sähkönjakeluverkko Sähköenergian mittausjärjestelmä Rakennetekninen älykkyys Yhdistetyt talo- ja rakennetekniset järjestelmät ja teollinen rakentaminen Turvallisuusjärjestelmät Yleistä Paloturvallisuusjärjestelmät Yleistä Käyttäjälähtöisesti älykäs palontorjuntajärjestelmä Erittäin aikainen ilmoitus kiinteistönomistajan näkökulmalta Aktiivinen ohjelmoitava ja analysoiva paloilmoitin Tilaturvallisuusjärjestelmät Yleistä Lukitusjärjestelmät Lukitusjärjestelmien hallinta Joustava kulunvalvonta Integroitu kulunohjausjärjestelmä... 58

4 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Rakenteiden turvallisuus ja kunnon ennakoiva valvonta monitoroimalla Yleistä Yleistä rakenteiden monitoroinnista Optinen Osmos monitorointi Monitoroinnin antamat mahdollisuudet Energian tuotanto ja varastointi lähienergiana Yleistä Aurinkosähköpaneelit ja lämpökeräimet Lämmön talteenotto ilmanvaihdon poistoilmasta energia-akkuun Käyttöveden lämmön talteenotto lämpövarastoon Auton lataaminen lähienergian varastoinnissa Älyrakennuksen käyttäjäystävälliset tietojärjestelmät ja käyttöliittymät Yleistä Kiinteistön tietojärjestelmät Älykkään rakennuksen tietojärjestelmät Rajapintojen merkitys Käyttöliittymät Yleistä Graafinen käyttöliittymä Älyrakennuksen kiinteistöautomaatio- ja ohjausjärjestelmät Yleiset kehitysvaiheet Älyrakennuksen kiinteistöautomaatio- ja ohjausjärjestelmien integrointi Yleistä Kiinteistön automaatiojärjestelmän älykkyys Talotekniikan palveluiden integroimisen periaatteet Vertikaalinen integraatio Horisontaalinen integraatio Kiinteistöautomaation integraatio Integraation laajuus määrittää urakkarajat Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelu Yleistä Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnitteluperusteet Käyttäjälähtöisen suunnitteluprosessin ohjaus ja vuorovaikutus Tietomallinnus suunnittelun ja toteutuksen keinona Yleistä... 83

5 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Käyttäjälähtöisyys ja älykkäät järjestelmät hankkeen suunnitteluprosessissa Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelun ja toteutuksen vaiheet Yleistä Älyrakennuksen suunnittelu- ja toteutusprosessi rinnakkaisprosessina Suunnittelun, toteutuksen ja käytön vaiheet Tarveselvitys Hankesuunnittelu Luonnossuunnittelu, yleissuunnittelu Hankinta-aineistojen laatiminen Toteutussuunnittelu Rakentaminen ja valvonta Laadun varmistus (vastaanotto ja testaus) Käyttö- ja ylläpito Purku- ja poisto Kyberturvallisuus ja sen huomioiminen suunnittelussa Yleistä Rakennusautomaation kyberuhat Varautuminen kyberuhkiin Kyberturvallisuuden tavoite on pidettävä mielessä Älyrakennuksen huolto- ja kunnossapito Yleistä Huolto- ja kunnossapito huomioidaan suunnittelussa Rakennuksen käyttö- ja huolto-ohje Yleistä Käyttö- ja huolto-ohjeen sisältö Miten käyttö- ja huolto-ohje laaditaan Ennaltaehkäisevä huolto integroidussa kiinteistön hallintajärjestelmässä Käyttäjäpalautejärjestelmä Älykkäiden järjestelmien ja komponenttien kehitys- ja käyttömahdollisuudet lähitulevaisuudessa Yleistä D/4D/5D mallien hyödyntäminen rakennuksen käytössä ja ylläpidossa Johdanto Hälytysten, vikailmoitusten, laitteiden ja tilojen paikantaminen 4D-mallin avulla D BIM rakennusautomaatiojärjestelmätiedon visualisoinnissa Lisätty todellisuus mahdollisuus uusiin innovatiivisiin käytön ja ylläpidon sovelluksiin 108

6 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus D pelimoottorin hyödyntäminen tiedon visualisoinnissa Teknologian kehitys Toiminnalliset materiaalit - sensorit ja älymateriaalit Painettava elektroniikka Suuren pinta-alan sensoreita Valaisun ohjaamisen käyttöliittymä Toiminnallisten materiaalien etuja LIITTEET Liite 1: Malliratkaisuja älykkäistä järjestelmistä eri kohteissa Case 1: Taloteknisten osajärjestelmien yhteistyön toimivuuden parantaminen Case 2. Käyttövedenmittausjärjestelmä linjasaneerauksessa Case 3: Sähkönjakelu- ja talotekniikan hajautettu järjestelmä Case 4: Sähköauton latausjärjestelmä: Q-Park Finlandia Case 5: Vesikalusteiden älykkyys hotellissa Case 6: Huoneistoautomaatio ja mittausjärjestelmä Kalasataman älyrakennuksiin Case 7: Pohjaviemäristä pilvipalveluihin myös vanha talo voi olla älytalo Case 8: Älyverkko alueellisesti - Pariisin Issy-les-Moulineaux s Seine Ouest Case 9: Sähkömittarin älykkyys hyvinvoinnin ja turvallisuuden parantamiseksi Case 10: Lukitusjärjestelmä vaihtuu kerrostalossa älykkääksi Case 11: Ikkunaremontti älykkäästi Invent ilmanvaihtoratkaisulla Case 12: Optinen monitorointi Case 12: Valoratkaisu parkkitalossa Case 14: Paloturvallisuus Graafinen käyttöliittymä keskussairaalassa Case 13: Asennusseinä suunnitteluesimerkki Liite 2: Määritelmiä ja käsitteitä Liite 3: Sähköverkon ja kiinteistöverkon integraation rajapintastandardointi Liite 4: KNX: Maailmanlaajuinen yhteensopivuuden ja käyttäjäystävällisyyden standardi Liite 5: Rakennusmääräysten mukainen energialuokitus Liite 6: Standardi SFS-EN Rakennusautomaation vaikutus energiatehokkuuteen Liite 9: Lähdeluettelo ja muuta kirjallisuutta

7 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 7 1 JOHDANTO 1.1 Ohjeen tavoite ja tarkoitus Rakennus- ja kiinteistöalan merkittävä kehitystrendi on rakennuksen ja ympäristön älykkyyden kasvaminen. Taustalla on mm. teknologiakehitys (tieto-, energia-, sähkö-, materiaali ym.), kestävän kehityksen tavoitteet (energian ja muiden resurssien tehokas käyttö) sekä turvallisen ja terveellisen elinympäristöön liittyvät tavoitteet. Älyrakennus (smart building) on tuotteena vasta kehityksen alkuvaiheessa. Teknologioiden ja rakennuksen järjestelmien jatkuva kehittyminen luo suuria mahdollisuuksia, joiden soveltamisessa alalla on vielä paljon opittavaa. Älyrakennuksen kehittymismahdollisuudet ovat monella tavalla sidottu ympäristön tarjoamiin älykkäisiin palveluihin (smart city, smart environment) sekä yhteiskunnan digitalisoitumiseen. Tämän ohjeen tarkoitus on antaa alan toimijoille ohjeita ja suuntaviivoja käyttäjälähtöisen älyrakennuksen periaatteiden käyttöönottoon rakennuttamisen, suunnittelun, rakentamisen, käytön, ylläpidon ja huollon näkökulmasta. Ohje pyrkii esittämään, miten älykkäiden ominaisuuksien tehokkaassa käyttöönotossa edetään järjestelmällisesti ja hallitusti. Julkaisussa esitetään älyrakennuksen käytännön sovelluksia sekä antaa esimerkkejä toteutustavoista. Lisäksi käsitellään älyrakennuksen kehittymistrendejä. Keskeisinä tavoitteena on määritellä älyrakennuksen ominaisuudet ja järjestelmät siten, että ne toimivat eri käyttäjien ehdoilla ja tuottavat käyttäjille haluttuja kehittyneitä palveluita ja ominaisuuksia. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen tehtävänä onkin tyydyttää eko- ja kustannustehokkaasti käyttäjien tarpeita ja hyvinvointia paremmin kuin perinteiset rakennukset. Julkaisun määrittelyt ja ohjeet koskevat ensisijaisesti asuin- ja toimistorakennuksia. 1.2 Ohjeen kohderyhmä Julkaisun kohderyhmänä ovat alan ammattilaiset, kuten rakennuttajat, suunnittelijat (arkkitehti ja tekniset suunnittelijat), toteuttajat, laite- ja tuotetoimittajat sekä rakennusten ylläpidosta ja käytöstä huolehtivat. Ohjeen sisällöstä hyötyvät myös asiasta kiinnostuneet ei-ammattilaiset, kuten rakennusten omistajat (esim. asunto-osakeyhtiöiden hallitukset) Ohje antaa eri osapuolille työkaluja älyrakennuksen mahdollisuuksien ymmärtämiseen, edesauttaa käyttäjälähtöisen älyrakennusteknologioiden ymmärtämistä ja hallintaa sekä kuvaa rakennushankkeen kulku tavoitteiden määrittelystä teknisiin ratkaisuihin sekä niiden käyttöön ja ylläpitoon. 1.3 Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen kehitystä edistävät tekijät Älyrakennuksen kehittymisen ja yleistymisen taustalla on yhteiskunnallisia, teknisiä ja taloudellisia tekijöitä. Yhteiskunnallisia tekijöitä ovat mm. - kestävän kehityksen periaatteiden noudattaminen edellyttää rakennuksilta lisääntyvää energiatehokkuutta ja vähäpäästöisyyttä (taustalla mm. EU-direktiivit) - väestön arvomaailma muuttuu ja vaikuttaa mm. asumistottumuksiin sekä lisäävästi asumisympäristöön kohdistuviin vaatimuksiin

8 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 8 - kaupungistuminen eli kaupunkien tiivistyminen ja väestömäärän kasvaminen luo edellytyksiä korkeanteknologian järjestelmien ja sovellusten käyttöönottoon (smart city) - rakennusten ja asumisen turvallisuuteen ja terveellisyyteen kiinnitetään yhä enemmän huomiota. Teknisiä tekijöitä ovat kehittyvät tieto-, sähkö ja materiaaliteknologiat kuten esim. - tieto- ja viestintätekniikka - Internet - IP-teknologiaan perustuvat mobiiliratkaisut - sensoriteknologia - robotiikkaa - nanoteknologia ja muu materiaali- ja tuoteteknologia - KNX (kts. erillinen liite) ja muut avoimen lähdekoodin yhteisöt - tietomallinnus (3D/4D/5D). Taloudelliset tekijöitä - tavoitteena parempi koko elinkaaren talouden hallinta eli mm. pienemmät energia- ja käyttökustannukset - arvostetaan ylläpidon taloudellisuutta sekä järjestelmien toimintakyvyn säilyminen ja muunneltavuus - tulevaisuuden energiakustannukset voivat olla merkittäviä ellei sitä ennakoida - halutaan investoida rakennuksen parempiin palveluihin ja ominaisuksiin mutta varmistaen, että investoinnit ovat tuottoisia.

9 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 9 2 KÄYTTÄJÄLÄHTÖISEN ÄLYRAKENNUKSEN KONSEPTIT 2.1 Yleistä Älyrakennus sisältää reaaliaikaisesti reagoivia, käyttäjän kanssa vuorovaikutussuhteessa olevia tietoteknisiä, taloteknisiä ja rakenneteknisiä järjestelmiä sekä energian tuotto-/siirtojärjestelmiä (kuva 2.1). Järjestelmät toimivat käyttäjälähtöisellä käyttöliittymällä ja tuottavat prosessiensa avulla älyrakennuksen käyttäjälle vaadittuja palveluita ja ominaisuuksia. Älyrakennus on osana vuorovaikutteista rakennettua ympäristöä. Kuva 2.1. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen järjestelmät ja prosessit ovat yhteydessä ympäristöön. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ajankohtaisesti reagoivilla järjestelmillä tarkoitetaan esim. - taloteknisiä järjestelmiä, jotka mahdollistavat esim. lämmityksen, veden ja ilmastoinnin terveellisen säädön yksilöllisesti ohjattuna tai automaattisesti huolehtien samalla energiatehokkuudesta - kiinteistöautomaatio-, ohjaus- ja hälytysjärjestelmiä, jotka yhdistävät prosessijärjestelmien reaaliaikaisesti reagoivat tekniset valvonta-, mittaus-, ohjaus- ja säätöjärjestelmät toimivaksi kokonaisuudeksi - energian tuotto- ja siirtojärjestelmiä, joiden avulla optimoidaan energiatehokkuutta - rakennuksen materiaaleja ja komponentteja, jotka ovat mahdollistavat tehokkaan muunneltavuuden ja joustavuuden ja ovat elinkaaritaloudellisesti kustannustehokkaita. Tavoitteena tulee, käyttäjälähtöisen älyrakennuksen eri järjestelmät toimivat saumattomasti yhdessä. Niitä pitää pystyä hallinnoimaan yhden ja selkeän käyttöliittymän kautta (vrt. luku 7.5).

10 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 10 Rakennuksen älykkyys voidaan määritellä inhimillisen älykkyyden funktioksi /53/. Rakennuksella on samoja ominaisuuksia kuin ihmisellä. Se tuntee ja tunnistaa, havainnoi ja reagoi, näkee ja näyttää, kuulee ja kuuluttaa jne. Älytalo-ominaisuuksiin voidaan lukea mukaan myös inhimillisiä tarpeita, kuten turvallisuus. 2.2 Älyrakennuksen osajärjestelmät ja niiden integroiminen Rakennus on käyttäjälähtöisesti älykäs ominaisuuksiensa kautta. Taulukossa 2.1 on esitetty älykkään rakennuksen osajärjestelmiä ja niillä saatavia toiminnallisia, teknisiä ja taloudellisia etuja/hyötyjä, jotka indikoivat älykkyyttä rakennuksen eri järjestelmissä/palveluissa. Lisäksi taulukossa viitataan lukuun, jossa osajärjestelmää/palvelua lähemmin tarkastellaan. Selvyyden vuoksi sama älykkyyttä kuvaava etu/hyöty esiintyy tarvittaessa eri osajärjestelmissä/palveluissa. Taulukko 2.1. Älykkään rakennuksen osajärjestelmät, palvelut ja niillä saatavat toiminnalliset -, tekniset - ja taloudelliset älykkyyttä kuvaavat edut/hyödyt. Osajärjestelmä/palvelu Älykkäät alueelliset sähköverkot Talotekniset osajärjestelmät * Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät Järjestelmän tai palvelun toiminnalliset -, tekniset - ja taloudelliset edut/hyödyt, jotka indikoivat älykkyyttä * hyödyntää automaatio-, tieto- ja viestintäteknologiaa sekä käyttäjän ja sähkömarkkinoiden välistä kahdensuuntaista tiedonkulkua * yhdistää reaaliaikaisesti reagoivat tekniset valvonta-, mittaus (energia, veden, lämmön, sähkön jne.) -, ohjaus- ja säätöjärjestelmät toimivaksi, laajennettavaksi kokonaisuudeksi, * hallitsee kiinteistön olosuhteet, tekee niistä päätelmiä ja säätää sekä ohjaa kiinteistöä kustannustehokkaasti. * voidaan suorittaa käyttöveden, lämmitystehon, jäädytyksen, ilmanvaihdon ja läsnäolon lähes reaaliaikaista mittausta ja lähettää informaatio käyttäjille portaalin kautta. * vähentää energiakulutusta ja kustannuksia * tuottaa vähemmän CO2-päästöjä * sensoreita ja antureita voidaan joustavasti lisätä ja laajentaa, huoneistokohtainen mittaus ja säätö * kerää tietoa ja sitä voidaan jalostaa edelleen rakennuksen eri toimintojen optimoimiseksi * säädettäviä itsenäisesti ja yksilöllisesti, * ennakoi säätilan * tarpeenmukainen tilanneohjaus, poissa/läsnä * Käyttövesijärjestelmät * hanoja ohjataan sähköisesti * selkeä viannäyttö mm. vuotoilmaisimet * Ilmastointijärjestelmät * voidaan säätää ja ohjata myös yksilöllisellä tavalla esimerkiksi puheentunnistuksella, CO2- indikaattorilla jne. * Lämmön talteenotto * tehokas lämmön talteenotto energian säästämiseksi 4.5 Älykkäät valaistus- ja valaisinratkaisut * energiatehokkuus, * läsnäolo- ja päivänvalo tunnistimet, * tilanneohjaukset, käytön mukaan * valaistustilanteiden ja tarpeen automaattinen tunnistaminen sensoreiden avulla * kaksisuuntainen kommunikaatio valaistuksen kontrolliyksikön ja valaisimien välillä * automaattinen ohjaus ennalta asetettujen parametrien (mm. auringon nousu- ja laskuajat, kellonaika, käyttäjämäärä etc.) mukaan Esitetty luvussa

11 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 11 Asuntojen ja toimistojen sekä liiketilojen sähköenergian jakelu- ja käyttöjärjestelmät Mittausjärjestelmät (sähkö, vesi, lämpö) Yhdistetyt rakennetekniset järjestelmät ja komponentit Paloturvallisuusjärjestelmät Tilaturvallisuusjärjestelmät Rakenteiden turvallisuus ja kunnon seurantajärjestelmät Energian tuotanto ja varastointi lähienergiana * hajautettu sähkönjakelujärjestelmä mahdollistaa käytönjoustavuuden * asunnon sähköverkko on ryhmitelty ryhmäkohtaista mittausta ja kuorman tunnistusta varten esim. sauna, kodinkoneet, valaistus, viihde-elektroniikka ym. (tulevaisuudessa voi olla tarve vuorovaikutteiseen ohjausmahdollisuuteen edellä mainittuihin kuormiin) (vrt. Case 3) * älykäs sähköautonlataus, samoin niihin liittyvät ohjaukset sekä informaatio akuston tilasta * sähkön laatutekijöiden kuten epäsymmetriat, kokonaissäröt, välkyntä jne. seuranta * mittaustekniikkaa voidaan joustavasti lisätä ja laajentaa * kerää tietoa ja sitä voidaan jalostaa edelleen rakennuksen eri toimintojen optimoimiseksi ohjaus-, ja oppimismateriaalia energiatehokkuuteen * avoin data * rakennemoduulit mahdollistavat muunneltavuuden ja joustavuuden * talotekniikan ja rakennetekniikan integroitavuus, * rakenteet ovat radio-aaltoystävällisiä, ei Faradayn häkkejä, * älykkäät ikkunat * teknisten järjestelmien reititykset, avoimuus, vaihdettavuus, huollettavuus, esivalmisteltu asennusjärjestelmä * toimivuus, * kyberturvallisuus * luotettavuus * tarkkuus * jäljitettävyys * lukitukseen liittyvät tuotteet ovat sähköisiä ja niistä saadaan erilaista informaatiota, jota voidaan hyödyntää muissakin rakennuksen toiminnoissa * sähköinen tilatunnistus * rakennetekninen turvallisuus * kosteustekninen turvallisuus * käyttää uusiutuvaa lähienergiaa, * vaikuttaa hillitsevästi globaaliin ilmastomuutokseen, * ekotehokas eli käyttää luonnonvaroja säästeliäästi , 4.3,

12 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 12 Älyrakennuksen käyttäjäystävälliset tietojärjestelmät ja käyttöliittymät Älyrakennuksen kiinteistö-automaatio- ja ohjausjärjestelmät * ymmärrettävyys * laajennettavuus * kyberturvallisuus * interaktiivisuus * avoimet rajapinnat ja selkeät käyttöliittymät, huollettavuus, vaihdettavuus, uusittavuus, kunnossapidettävyys * älyrakennus tuntee tilansa * data toimii sekä lokaalisti että pilvissä * tuottaa oikeaa dataa tiedon tarvitsijalle * raportointi on selkeätä * rakennuksen, järjestelmän, tuoteosan, suunnittelun, tarkastustoiminnan ja monitoroinnin tulosten ymmärrettävyys, hyödyllisyys, reaaliaikaisesti 24/7 * antaa tietoa käytetystä energiasta ja vedestä sekä niiden hintavaikutuksesta * kannustavuus energian oikeaan käyttöön * rajapinta: avoin, pilvipalvelut, serverit * hyödyntää myös mobiililaitteita * rakennuksen tietomalli ylläpitää ja siirtää rakennuksen tiedot elinkaarenajalle digitaalisessa muodossa. * Tietomallinnuksella kootaan kiinteistöistä sähköinen tietokanta sen suunnitteluun, rakentamiseen, ylläpitoon, korjaukseen ja huoltoon liittyvistä tekijöistä * älyrakennuksen 3D ja 4D - mallintaminen * järjestelmien välinen kommunikointi * toimivat saman käyttöliittymän alaisuudessa * tietoteknisesti avoin * integroitavuus * olemassa olevaa, kerättyä tietoa voidaan hyödyntää rakennuksen muissa järjestelmissä * järjestelmiä voidaan laajentaa, muokata ja yhdistellä * kyberturvallisuus * oppii käyttäjän toimista, ennakoi niitä ja ohjaa prosessia * huomioi tilassa olevien henkilöiden määrän ja ohjaa toimintoja sen mukaan * mahdollisuudet äly- ja pilvipalveluihin (kaksisuuntainen tiedonkulku * automaattinen etäohjattavuus pilvipalvelun analysoiman datan perusteella tai käyttäjän toimesta * ohjaa energian tehokkaaseen käyttöön * pyrkii tasaamaan sähkökuormia 7 8 Rakennusautomaatiolla ohjataan ja säädetään rakennuksen teknisiä järjestelmiä automaattisesti. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen automaatioon liittyvät järjestelmät ja palvelunohjauksen välineet on esitetty kuvassa 2.2. Järjestelmä koostuu erilaisista osajärjestelmistä kuten LVI-, valaistus- ja turvajärjestelmistä, joita on integroitu toiminnalliseksi kokonaisuudeksi. Älyrakennuksen järjestelmien välinen integraatio perustuu omistajan tahtotilan ja sitä palvelevan kiinteistöautomaation vuorovaikutukseen.

13 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 13 Kuva 2.2. Esimerkki älyrakennuksen integroidusta automaatiojärjestelmästä Vuorovaikutuksen tuloksena hyödynnetään tietojärjestelmiä tuottamaan etä- ja valvomokäyttöisiä palveluja, jotka liitetään palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin. Palveluja toteutetaan erilaisten yhdyskäytävien ja protokollien sekä rajapintojen kautta, perustuen erilaisten taloteknisten järjestelmien tuottamaan tietoon. Näiden tietojen perusteella tarjotaan erilaista palvelua kiinteistön käyttäjille (vrt. luku 4). Käyttäjälähtöisen älykkään teollisen rakentamisen koko kilpailukyky perustuu mahdollisuuteen toteuttaa näitä yleistavoitteita perinteistä rakentamista paremmin. 2.3 Älyrakennuksen käyttäjät Yleistä Älyrakennuksen käyttäjiä (kuva 2.3) ovat esim. - omistaja - osakas - asukas - työntekijä - huolto- ja kunnossapidon ammattilainen Kuva 2.3. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen käyttäjiä

14 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 14 Käyttäjiä käsitellään yhtenä kokonaisena ryhmänä. Vain niissä kohdin, joissa on välttämätöntä, mainitaan erikseen mistä käyttäjästä on kyse Käyttäjän roolit ja tarpeet Käyttäjälähtöisessä älyrakennuksessa asuu, käy tai työskentelee ihmisiä, joilla on oleskeluun tai toimimiseen liittyen erilaisia rooleja joihin liittyy omia tarpeita. Roolilla on tärkeä merkitys siihen, mitkä teknologiset vaihtoehdot ja palveluratkaisut ovat heille merkityksellisiä. Käyttäjän tarpeisiin älyrakennuksen on vastattava parhaalla mahdollisella tavalla. Digitaalisuuden lisääntymisen myötä on kasvanut käyttäjän kokeman oman kontrollin merkitys. Kun teknologia on mahdollistanut hyvin erilaisten digitaalisten palvelujen käytön missä ja milloin vain, käyttäjille on tyypillisesti tärkeää kokea, että hänellä on valta päättää käyttämistään palveluista ja niihin liittyvistä ominaisuuksista. Myös älyrakennuksissa käyttäjän olennainen tarve on määritellä henkilökohtaisia asetuksia, missä tämä vaan on mahdollista koskien. Rakennuksessa työskentelevällä huoltohenkilökunnalle tärkeintä on, että kehittynyt teknologia tukee heidän työtään Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen reagointi käyttäjään Käyttäjälähtöinen älyrakennus toimii vuorovaikutuksessa käyttäjän kanssa ja on reaktiivinen. Korkean älykkyyden omaava rakennus reagoi yksilöllisesti ja tunnistaa jopa yksittäisen käyttäjän käyttäjäprofiilin. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen mukana asumiseen ja tilan käyttöön tulee mahdollisuus valita yksilöllinen kokonaisvaltainen palvelukokemus. Henkilön huomaamaton ja helppokäyttöinen tunnistus on keskeisessä roolissa. Tunnistus menetelmä voi olla esimerkiksi mobiilipäätelaite, PIN-koodi, sormenjälkiskanneri tai tagi (RFID) eli radiotaajuinen etätunnistus kulunvalvonnassa. Älyrakennuksen ominaisuus on tallentaa käyttäjän yleisimmin toistuva käyttäytymismalli ja reagoida sen mukaan. Reagointi ja vuorovaikutteisuus liittyvät esimerkiksi lämmitykseen, vedenkäyttöön, ilmastointiin, valaistukseen energian mittaamiseen, sähköauton lataamiseen, hissiin, oviympäristöön, turvallisuuteen jne. joista informaation siirtyy yhteisen käyttöliittymän kautta käyttäjälle Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ominaisuuksia käyttäjäryhmittäin Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ominaisuuksia voidaan tarkastella eri käyttäjien näkökulmasta. Ominaisuudet voivat olla toiminnallisia, teknisiä tai taloudellisia. Taulukossa 2.2 ominaisuuksia tarkastellaan käyttäjäryhmittäin.

15 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 15 Taulukko 2.2. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ominaisuudet ja niiden merkitys eri käyttäjäryhmille (3 = suuri merkitys, 2= keskisuuri merkitys 1 = pieni merkitys, 0 = ei relevantti). Käyttäjä Käyttäjän kokema ominaisuus Asuintalon asukas Toimistohenkilöstö Huolto- ja kunnossapitohenkilöstö Toiminnalliset ominaisuudet käytön ymmärrettävyys ja kaikkien toimintojen helppo käytettävyys käyttäjän ei tarvitse puuttua rakennuksen/tilojen toimintoihin kannustaa taloudelliseen ja energiatehokkaaseen käyttäytymiseen tilojen toimivuus, terveellisyys ja turvallisuus järjestelmien varmatoimisuus Tekniset ominaisuudet helppo käytettävyys vuorovaikutteisuus säädettävyys (itsenäisesti, yksilöllisesti, yhdessä ja yhteisellä käyttöliittymällä) huollettavuus ja kunnossapidettävyys liitettävyys viereisiin taloihin, kortteliin, kaupunginosaan, kaupunkiin sekä valtakunnallisiin järjestelmiin järjestelmien muunneltavuus, vaihdettavuus, laajennettavuus ja päivitettävyys eri järjestelemien keskinäinen yhteensopivuus kyberturvallisuus mittausdatan avoin käyttö digitaalinen muunneltavuus ja joustavuus rakennustekninen terveellisyys ja turvallisuus rakenteellinen muunneltavuus energiatehokkuus ja vähäpäästöisyys ekotehokkuus eli luonnonvarojen tehokas käyttö kiinteistön ylläpitotietojen hallittavuus Taloudelliset ominaisuudet kustannustehokkuus kustannusten reaaliaikainen raportointi arvon säilyminen elinkaaren aikana elinkaariedullisuus (tuotteiden vaihdettavuus ja saatavuus, avoin teknologia) arvon tuottaminen käyttäjilleen Omistaja, Isännöitsijä 2.4 Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen luokitusperiaatteet Yleistä Käyttäjälähtöiselle älyrakennukselle on ohessa esitetty luokitustapa, jota voidaan hyödyntää esim. rakennuksen suunnittelun lähtökohtana (ks. kohta xxx). Luokittelun perustana käyttäjälähtöisyyden taso, tekniset ominaisuudet ja ominaisuuksien laajuus (vrt. taulukko 2.2). Luokittelu on rakennettu seuraaville lähtötiedoille; - RakMK;n mukainen energiatehokkuusluokitus, jossa normaali tämän päivän suunnittelun luokka on C (Liite 5) - Standardi SFS-EN Rakennusten energiatehokkuus /42/, luokkia (A, B, C ja D vastaavat automaatiotasot) (Liite 6)

16 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Älyrakennusten luokitus - uudisrakennus Taulukossa 2.3 on esitetty uuden käyttäjälähtöisen älyrakennuksen luokituksen periaate. Perustaso D vastaa tämän päivän normaalia toteutuksen tasoa. Ylempi luokka täyttää aina alemman luokan vaatimukset. Luokka D Luokka on normaali tämän päivän suunnittelua/toteutusta. Jokainen järjestelmä toimii automaattisesti itsenäisesti, mutta eivät kommunikoi toisten osajärjestelmien kanssa, joten kokonaistehokkuus ja kokonaisoptimointi eivät toteudu älykkäästi. Rakennuksen energiatehokkuusluokka on C sekä automaattiset säätöja ohjaustoiminnot ovat standardin EN D-luokkaa. Luokka C Osajärjestelmät optimoivat ominaisuuksia ja ne toimivat jollain tasolla yhdessäkin (esimerkiksi, että jäähdytys ja lämmitys eivät ole samanaikaisesti toiminnassa). Rakennuksen fyysiset ominaisuudet tukevat elinkaariedullisuutta. Rakennus on tietomallinnettu. Rakennuksen energiatehokkuusluokka on B sekä automaattiset säätö- ja ohjaustoiminnot ovat standardin EN C-luokkaa. Luokka B Yhteinen käyttöliittymä on suunniteltu kaikille osajärjestelmille. Kaikkia järjestelmiä pystytään hallinnoimaan ja raportoimaan yhteisen käyttöliittymän avulla ja käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ominaisuudet toteutuvat. Rakennuksen energiatehokkuusluokka on A sekä automaattiset säätö- ja ohjaustoiminnot ovat standardin EN B-luokkaa. Luokka A Älyrakennuksesta ovat yhteydet ympäristöön yhteisen käyttöliittymän kautta. Yhteistyö lisää alueellista energiatehokkuutta sekä automaattiset säätö- ja ohjaustoiminnot ovat standardin EN A-luokkaa. Taulukko 2.3. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen toiminnalliset -, tekniset -, taloudelliset ja käyttäjälähtöiset edut/hyödyt eri luokissa, uudisrakentaminen Luokka Tekniset ominaisuudet Käyttäjälähtöisyys Esimerkki Luokka D: Normaali osajärjestelmävarustetaso. Tämän päivän rakennusmääräysten mukaisesti toteutettu Automaattiset säätö- ja ohjaustoiminnot, manuaalinen käyttö Luokka C: Osajärjestelmät optimoivat ominaisuuksia; Tietomallinnuksella kootaan kiinteistöistä sähköinen tietokanta sen suunnitteluun, rakentamiseen, ylläpitoon, korjaukseen ja huoltoon liittyvistä tekijöistä. Helppo kommunikointi osajärjestelmien kanssa Tiedostettu tai tiedostamaton vuorovaikutus, kommunikointi eli viestintä. Rakennuksen fyysiset ja tiedolliset ominaisuudet tukevat elinkaariedullisuutta ja muuntojoustoa Tietomallinnettu LVIS järjestelmät reititetty Rakennuksen automaatiojärjestelmä Mittausdatan hyödyntämismahdollisuus, automaattiset säätö- ja ohjaustoiminnot Luokka B: Yhteinen käyttöliittymä kaikille osajärjestelmille Helppo kommunikointi rakennuksen kanssa, elinkaariedullinen. Rakennuksen automaatiojärjestelmä tukee Talotekniikan hallintajärjestelmä Yhteinen käyttöjärjestelmä

17 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 17 energiatehokkuutta, käyttäjäystävällisyyttä. Mittausdatan avoin hyödyntäminen, rakennuksen automaatiojärjestelmä Luokka A: Yhteydet digitaaliseen ympäristöön Helppo kommunikointi ympäristön kanssa, Vuorovaikutteinen ja suojattu avoin yhteys ympärillä oleviin rakennuksiin, talotekniikan hallintajärjestelmä Kuvassa 2.4 on esitetty graafisesti taulukon 2.1 neljä luokkaa. Kuva 2.4. Uuden käyttäjälähtöisen älyrakennuksen luokitteluperiaate Suunnittelussa valittava luokka luokkaa riippuu erikoisesti tilaajasta. Suunnittelijat, yhdessä osaavan tilaajan kanssa, määrittelevät markkinoilla olevista ratkaisuista tuotteet, järjestelmät ja palvelut. Tavoitteena on, että luokan ominaisuudet täyttyvät Älyrakennusten luokitus olemassa oleva rakennus Taulukossa 2.3 on esitetty olemassa olevan älyrakennuksen luokituksen periaate, jota voidaan käyttää suunniteltaessa peruskorjauksen tasoa. Perustaso D vastaa tämän päivän normaalia toteutuksen tasoa. Ylempi luokka täyttää aina alemman luokan vaatimukset. Luokka E Kiinteistössä ei investoida. Tällöin kiinteistön arvo laskee ja korjausvelka kasvaa. Luokka D Kiinteistöä peruskorjataan tämän päivän tasolle. Sen tekninen ja älyllinen taso säilyy. Tekniset järjestelmät ja niihin liittyvä tämän päivän automaatio otetaan käyttöön itsenäisesti toimivana järjestelmänä. Kiinteistön energiatehokkuutta parannetaan. Kiinteistön arvo säilyy. Luokka C Kiinteistöä parannetaan ja osajärjestelmät optimoivat käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ominaisuuksia, jolloin järjestelmien ja tuotteiden tulee toimia optimaalisesti. Putkiremontin yhteydessä käytetään varsinkin 1970-luvun tyyppitaloissa reitityksiä tai asennusseiniä. Rakennus tietomallinnetaan. Kiinteistön energiatehokkuutta parannetaan luokan D-tasosta.

18 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 18 Luokka B Kiinteistöä parannetaan ja toteutetaan yhteinen käyttöliittymä kaikille osajärjestelmille. Kiinteistön teknistä ja älyllistä tasoa nostetaan siten, että käyttäjälähtöisen älyrakennuksen eri järjestelmät ja tuotteet toimivat yhteen ja niitä hallinnoidaan yhden käyttöliittymän kautta. Energiatehokkuutta parannetaan luokan C-tasosta. Luokka A: kiinteistö liitetään älykkäästi ympäröivään yhteiskuntaan ja kiinteistö on vuorovaikutteisessa suhteessa ympäristönsä kanssa. Taulukossa 2.4 on esitetty käyttäjälähtöisen älyrakennuksen tekniset -, taloudelliset ja käyttäjälähtöiset hyödyt eri luokissa. Taulukko 2.4. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen tekniset -, taloudelliset ja käyttäjälähtöiset edut/hyödyt eri luokissa, olemassa oleva rakennuskanta Luokka Luokka E Luokka D Luokka C Tekniset ja taloudelliset hyödyt kiinteistön arvo laskee ja korjausvelka kasvaa. kiinteistöä peruskorjataan tämän päivän tasolle. Sen tekninen ja älyllinen taso säilyy. Normaali osajärjestelmävarustetaso. kiinteistöä parannetaan ja osajärjestelmät optimoivat käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ominaisuuksia, jolloin järjestelmien ja tuotteiden tulee toimia optimaalisesti. Putkiremontin yhteydessä käytetään varsinkin 1970-luvun tyyppitaloissa reitityksiä tai asennusseiniä. Rakennus tietomallinnetaan. Kiinteistön energiatehokkuutta parannetaan luokan D-tasosta. Osajärjestelmät optimoivat ominaisuuksia; Tietomallinnuksella kootaan kiinteistöistä sähköinen tietokanta Käyttäjälähtöisyys kiinteistössä ei tehdä mitään. Tällöin siellä ei investoida Tekniset järjestelmät ja niihin liittyvä tämän päivän automaatio otetaan käyttöön itsenäisesti toimivana järjestelmänä. Kiinteistön energiatehokkuutta parannetaan. Kiinteistön arvo säilyy. Tämän päivän rakennusmääräysten mukaisesti toteutettu Helppo kommunikointi osajärjestelmien kanssa Viestintä toimii. Rakennuksen fyysiset ja tiedolliset ominaisuudet tukevat elinkaariedullisuutta jatkossa. Esimerkki Tietomallinnettu, rakennusautomaation käyttö energiatehokkuuteen on EN standardin mukaisesi manuaalinen, Osajärjestelmät optimoivat, rakennusautomaation säätö- ja ohjaustoiminnot energiatehokkuuteen ovat EN standardin mukaisesi automaattiset,

19 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 19 sen suunnitteluun, rakentamiseen, ylläpitoon, korjaukseen ja huoltoon liittyvistä tekijöistä. Luokka B: kiinteistöä parannetaan ja toteutetaan yhteinen käyttöliittymä kaikille osajärjestelmille. Kiinteistön teknistä ja älyllistä tasoa nostetaan siten, että käyttäjälähtöisen älyrakennuksen eri järjestelmät ja tuotteet toimivat yhteen ja niitä hallinnoidaan yhden käyttöliittymän kautta. Energiatehokkuutta parannetaan luokan C-tasosta. Yhteinen käyttöliittymä kaikille osajärjestelmille. Luokka A: Yhteydet digitaaliseen ympäristöön Helppo kommunikointi rakennuksen kanssa, elinkaariedullinen. Rakennuksen automaatiojärjestelmä tukee energiatehokkuutta, käyttäjäystävällisyyttä sekä elinkaaritaloutta. Helppo kommunikointi olemassa olevan yhteiskunnan kanssa, rakennusautomaatiojärjestelmä on KNX tai vastaava standardin EN mukaisesi Yhteisellä käyttöliittymällä yhteydet ympäristöön, rakennusautomaatiojärjestelmä on talotekniikan hallintajärjestelmä standardin EN mukaisesi Olemassa olevassa rakennuksissa kiinteistön omistaja ja asunto-osakeyhtiöt määrittelevät suunnitteluperiaatteet kiinteistöstrategiansa avulla (kuva 2.5). Kuva 2.5. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen luokitusperiaate olemassa olevassa rakennuksessa, jossa on kiinteistöstrategia

20 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Älyrakennuksen suunnittelu ja toteutus tietomallipohjaisesti Älyrakennus-konseptiin liittyy kiinteästi rakennuksesta tuotettu BIM-malli eli rakennuksen tietomalli. Tietomallipohjainen suunnittelu ja siihen kuulua rakennuksen 3D-käsittely on jo vakiintunut suunnittelutapa. Malli syntyy suunnitteluprosessin aikana eri suunnittelijoiden yhteistyönä. Toteutusvaiheessa siihen voidaan liittää urakoitsijan as-built -tietoja. Tietomallin avulla rakennus voidaan havainnollistaa selkeällä ja ymmärrettävällä tavalla. Tuotemallipohjaisella suunnittelulla saadaan käyttäjät paremmin mukana ideoimaan ja määrittelemään tarpeitaan. Älyrakennuksen suunnittelussa on aiheellista saada eri käyttäjäroolia edustavia osapuolia mukaan kuvailemaan älyrakennusten toivottuja ominaisuuksia ja hyötyjä. Mallintamisen avulla voidaan esim. tehdä vertailuja eri vaihtoehtojen välillä ja kiinnittää paremmin huomiota laatutekijöihin, jotka vaikuttavat lopputuloksen tasoon ja taloudellisuuteen. Myös rakennuksen elinkaaritarkasteluja sekä energia- ja talouslaskelmia voidaan tehokkaasti tuottaa tietomaalin pohjalta eri toteutusvaihtoehdoille. Tavoitteena pitäisi olla, että tietomalli siirtyy käytön, ylläpidon ja huollon työkaluksi. Tämä on monessa suhteessa vielä kehitysvaiheessa, mutta edellytys älyrakennuksen korkeimman tason saavuttamiseksi. Ylläpitotietojen tallentaminen osaksi tietomallia takaisi tiedon säilyvyyden paremmin kuin nykyiset käytännöt. Olemassa oleva rakennus on myös mahdollista muuttaa korjaushankkeen yhteydessä älyrakennukseksi. On luontevaa tuottaa rakennuksesta samalla tuotetietomalli. Älyrakennuksen toteutus ei prosessiltaan poikkea tavanomaisen rakennuksen toteutuksesta. Toteutus on kuitenkin jokin verran vaativampaa, koska kehittyneemmät ja monimutkaisemmat tekniset järjestelmät luonnollisesti edellyttävät laadukasta toteutusta. Järjestelmien käyttöönottoon ja säätöön on varattava normaalia enemmän resursseja. 2.6 Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen haasteet ja niiden hallinta Haasteita on teknisiä, taloudellisia ja henkisiä mm. seuraavasti: Tekniset haasteet - osajärjestelmien keskinäinen toimivuuden hallinta - helppokäyttöisyyden varmistaminen - teknologian nopea kehitys vanhanaikaistaa järjestelmät - kyberturvallisuus älyrakennusten tietojärjestelmissä - standardien toimivuus ehdottoman yhteensopivuuden varmistamiseksi - Big Datan hallitsematon tulva Taloudelliset haasteet - kannattavuuden osoittaminen - älyjärjestelmien huolto- ja ylläpitokustannukset Henkiset haasteet - yhteistyö kiinteistöjen välillä - ryhmäkäyttö, eli jaettu yhteiskäyttö ympärillä olevien muiden kiinteistöjen kanssa

21 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 21 - älykkyys hyväksyttynä toimintamuotona - uuden teknologian pelko, skeptisyys hyödyistä, pelko sen haavoittuvaisuudesta, kalleus, toimivuus, - yksilön intimiteetin suoja teknologian maailmassa - ihmisten motivointi älykkääseen ympäristöön, kulutustottumukset ja saavutetut edut Turvallisuuteen liittyvät haasteet ja uhat Älykkään rakennuksen järjestelmät perustuva siihen, että yhteiskunta toimii. Yhteiskunnalliset toimintahäiriöt voivat vaikutta niiden toimintaan. Yhteiskunnan turvallisuusstrategiaan /17/ on koottu varautumistyön perustaksi uhkamalleja. Ne ovat kuvauksia tilanteista, jotka voivat vaarantaa yhteiskunnan turvallisuuden ja sen elintärkeät toiminnot. Älyrakennuksen toimintaan liittyviä uhkamalleja ovat esimerkiksi voimahuollon vakavat häiriöt, tietoliikenteen ja tietojärjestelmien vakavat häiriöt, yhdyskuntatekniikan vakavat häiriöt, kyberterrorismi ja muu yhteiskuntajärjestystä vaarantava kyberrikollisuus. Haasteiden hallinta Teknologian tuomat mahdollisuudet ovat joillekin elämää helpottavia ja toisille pelon ja epäilyksen aihe. Kun teknologisia vaihtoehtoja kyetään esittämään käyttäjille siten, että sen tuomat hyödyt ovat mahdollisimman ymmärrettäviä ja konkreettisia, kynnystä teknologian käyttöönotolle pystytään madaltamaan huomattavasti. Elämäntavoilla ja elämäntilanteella sekä työtehtävillä on suuri merkitys sille, mikä koetaan hyödylliseksi. Tekniset haasteet ratkaistaan mm. hyvällä ja tarkalla tuotekehityksellä, osaavalla suunnittelulla sekä yhteisillä standardeilla. Taloudellisiin haasteisiin vastataan osittamalla luotettavilla laskelmilla mitä älykkyys maksaa ja mitä mahdollisesti säästää sekä mitä lisäarvoa ja laadukkuutta saavutetaan. Henkiset haasteet saadaan useimmiten hallintaan asiallisella ja riittävällä informaatiolla. sekä normaalien käyttäjien kouluttaminen osaaviksi käyttäjiksi huomioimaan älyrakennuksen haasteet.

22 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 22 3 ÄLYKÄS YMPÄRISTÖ SMART CITY JA BIG DATA 3.1 Yleistä Smart City-käsite ymmärretään väljästi kuvaamaan kaupunkien innovatiivista kehitystä informaatio- ja kommunikaatioteknologiaa hyväksikäyttäen. Smart Citeissä pyritään ekotehokkuuteen ja elämänlaadun parantamiseen. Älysovellukset lisäävät datan määrää: Asioiden Internet ja erilaiset anturein dataa keräävät mittarit syöttävät nettiin jatkuvasti valtavia data-aineistoja. Tätä data-aineistoa kutsutaan älykkään kaupungin yhdeksi tärkeimmäksi rakennusaineeksi Big Dataksi. Yhteiskunta digitalisoituu valtavaa vauhtia ja palvelujen määrä digitaalisessa ympäristössä kasvaa. Euroopan Unioniin onkin määritelty digitaalistrategia /31/ jonka yleisenä tavoitteena on saada kestäviä taloudellisia ja yhteiskunnallisia hyötyjä nopeisiin ja ultranopeisiin internetyhteyksiin ja yhteen toimiviin sovelluksiin perustuvista digitaalisista yhtenäismarkkinoista. Tulevaisuudessa uudet teknologiat muuttavat ympäristöämme siten, että objekteista ympärillämme tulee osa digitaalista yhtenäismarkkinaa. Suuret internetyhtiöt ovat kiinnostuneita jo investoimaan teknologioihin, jotka integroituvat elinympäristöömme ja keräävät tietoa uusille palveluille. Esimerkkinä tästä voidaan mainita hakukoneyhtiö Googlen jätti-investointi älylaitteita asuntoihin kehittävään Nest:iin /32/. 3.2 Älykaupunkien kehitystilanne Älykkäitä kaupunkeja rakennetaan sekä Suomessa että maailmalla. Hankkeita on maailmalla käynnissä tuhansia ja Suomessakin kymmenittäin. Monet Smart Cityt ovat vasta kehityspolkunsa alussa, joten niiden menestystä on vaikea arvioida. Smart cityt eivät ole vielä yltäneet pitkän tähtäimen tavoitteisiinsa kuten hiilineutraaliuteen. Ruotsin Hammarby Sjöstad ja Abu Dhabin Masdar kokeilut ovat osoittaneet, että yksittäiset rajatut alueet ovat niin riippuvaisia muusta yhteiskunnasta, että eivät yksin pysty kääntämään hiilijalanjälkiä ja kulutustottumuksia toisiksi. Rio de Janeiron kontrollikeskus on osoittanut, että pelkkä tilannekuvadata ei riitä käyttäytymismuutokseen ja ruuhkien purkamiseen. Smart City-hankkeiden merkitys kokeilualustoina ja uusien ratkaisujen esikuvina on huomattava, mutta yhteiskunta omaksuu hitaasti SmartCity-hankkeiden tuloksia. Niinpä saattaa kestää vuosikymmeniä ennen kuin esimerkiksi älykkäiden sähköverkkojen (smart grid) ja sähköisen liikenteen hyödyt alkavat näkyä laajassa mittakaavassa /1/. Alueellisesti älyrakennus vaatii yhteyden kiinteistön ja kaupunginosan tietoverkkoon sekä laajempiin yhteyksiin, jolloin voidaan varmistaa tiedon mahdollisimman laaja käyttöalue. Lisäksi se pystyy toimimaan pilvipalveluympäristössä kyberturvallisesti. 3.3 Älykaupunki ja sen järjestelmät Yleistä Älykaupungin tarkoituksena on helpottaa käyttäjien arkea. Energia on vähäpäästöistä ja osa siitä tulee myös rakennuksiin integroiduista aurinkopaneeleista sekä muista lähienergialähteistä. Rakennuksia käytetään entistä monipuolisemmin ja liikenteen käyttövoimana on sähkö.

23 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 23 Älykäs kaupunki - Smart City verkosto (kuva 3.1) sisältää - olemassa olevan alueinfrastruktuurin ja rakennuskannan, - energiajärjestelmät, - älyverkot (tietoliikenneverkot, sähköverkot, missä data kulkee) - turvallisuuden - vesihuollon - liikenteen - järjestelmien integraation ja hallinnan - alueelliset, paikalliset ja järjestelmäkohtaiset palvelut. Kuvassa 3.1 on esitetty Smart Cityn verkosto. Kuva 3.1. Smart City verkosto Laajasti ymmärrettynä Smart City verkosto kuvaa innovatiivista älykaupunkikehitystä tieto-, informaatio- ja kommunikaatioteknologiaa hyödyntäen. Yhteistä kaikille Smart City kohteille on, että ne pyrkivät parantamaan - ihmisten elämänlaatua, - arjen toimivuutta, - hyvinvointia ja onnellisuutta samalla vähentäen ympäristön kuormitusta Älykkään kaupungin palvelut käyttäjälähtöiselle älyrakennukselle Älykäs kaupunki tuottaa sähköisiä kaupunkipalveluita, jotka helpottavat käyttäjien elämää ja liikkumista kaupungissa. Se on palveluiden ja palvelutuotannon ekosysteemi, joka hyödyttää koko kaupunkiyhteisöä eli käyttäjiä, kaupunkiorganisaatiota ja siellä toimivia yrityksiä. Älykäs kaupunki panostaa vahvasti julkisen tiedon avaamiseen: avoin data mahdollistaa uudenlaisten ja aiempaa monipuolisempien kaupunkipalvelujen syntymisen niin yksittäisten kehittäjien kuin alan yritystenkin tuottamina tai yhteistyössä eri toimijoiden kesken.

24 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 24 Uudet digitaaliset palvelut tarjoavat kaupunkilaisille esimerkiksi ajantasaista ja paikkakohtaista tietoa; - liikenteestä, - ympäristöstä ja - palveluista Älykkäässä kaupungissa käyttäjillä on riittävä tieto arjen valintojen tueksi ja käyttäjät voivat tehdä esimerkiksi ympäristön kannalta älykkäitä ratkaisuja omassa arkipäivässään. Yhteydet ja tieto Älykkäässä kaupungissa rakennusten tietojärjestelmät ovat yhteydessä toisiinsa, alueellisiin sekä globaaleihin tietojärjestelmiin. Koska rakennusten on toimittava kaikissa tilanteissa turvallisesti, on suositeltavaa, että jokaisessa rakennuksessa on oma paikallinen tietojärjestelmänsä, joka voi olla kahdennettu pilvipalveluun. Keskeistä järjestelmien tietoturvan kannalta on, että varsinaiset perustoiminnot toimivat autonomisesti ja niiden tilatietoja on mahdollista monitoroida, mutta ei suoraan ohjata palvelimen kautta. Kokonaisuuteen liitettyjen autonomisten ohjausjärjestelmien etäohjaus, esimerkiksi laitetoimittajan ylläpitopalveluna, on luonnollisesti sallittua. Rakennuksien paikalliset tietojärjestelmät hallinnoivat paikallista tietokantaa ja ne vaihtavat ja välittävät erityyppisiä datavirtoja, koottua informaatiota, historiatietoa sekä tarkasti määriteltyä kategorisoitua tietoa Älykkään kaupungin Big Data Big Datalla tarkoitetaan niin suuria ja monimutkaisia tietovarastoja, ettei niitä voida käsitellä perinteisillä menetelmillä. Big datan kriteerinä voidaan pitää esimerkiksi seuraavia asioita. - tiedon määrä on liian suuri perinteisin keinoin käsiteltäväksi - tieto on usein muodoltaan monitahoista (dataa, kuvia, tekstiä) - tietoa tulee jatkuvasti lisää valtavalla tahdilla - monimutkaisuus ja monimuotoisuus, - tietoa saattaa tulla eri lähteistä ja eri muodoissa Big Datan käsittelyyn tarvitaan korkeatasoisia data-analytiikan menetelmiä ja työkaluja. Big data ja kiinteistötietojärjestelmät /38/ Älyrakennukset ja toimijat sen ympärillä tuottavat paljon tietoa. Tietoa syntyy esimerkiksi seuraavista lähteistä; - kiinteistön toiminnanohjausjärjestelmän tapahtumat - automaatiojärjestelmien sensorit ja lokit - energiayhtiöiden kulutustiedot - yksittäiset energian kulutustiedot - käyttäjien tuottama tieto esim. valokuvat, sosiaalinen media. Kantamalla mukanaan älypuhelimia, sykeantureita ja käyttämällä älysovelluksia käyttäjät generoivat jatkuvasti paikkatietoja ja muuta dataa julkisiin verkkoihin. Jo neljällä miljardilla ihmisellä on matkapuhelin. - infrasta syntyvä tieto (liikenne, kadut, vesi- ja viemäröintijärjestelmä jne.) - sääennusteet ja -havainnot

25 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 25 Tiedon hyödyntäminen ja visualisoiminen ovat merkittävä haaste kaikkialla, kun tieto kasvaa. Vain visualisoimalla ja hyödyntämällä datasta voidaan luoda ymmärrystä. Kiinteistöön liittyvää tietoa voidaan hyödyntää; - kiinteistö voidaan mukauttaa yhä paremmin käyttäjänsä rytmiin, kun tiedetään miten se kokonaisuutena käyttäytyy - kiinteistö voidaan sulauttaa yhä paremmin ympäröivään infraan, kun tiedetään paremmin sen ominaisuudet - energiatehokkuutta voidaan parantaa hyödyntämällä tietoa laajemmin Datasetit Käyttäjät voivat itsekin muodostaa yhdistettyjä datasettejä. Esimerkiksi käyttäjät voivat mitata anturein ilmanpuhtauksia ja toimittaa yksittäiset havainnot palveluun, joka kokoaa erillisistä havainnoista koko kaupunkia koskevia karttoja. Vastapalvelukseksi käyttäjät voivat saada katukohtaisia tietoja ilmanlaadusta. Tällaiset laajat datasetit ovat suuri mahdollisuus mutta myös haaste, sillä on vaikeaa löytää relevanttia tietoa suuresta massasta. Esimerkiksi liikenteen reaaliaikaisten tilakuvien tuottamisessa pääkaupunkiseudulla käytetään noin kahtakymmentä erilaista datalähdettä. Osa näistä datajoukoista on Big Dataa, jota saadaan käyttäjien suostumuksella autojen navigaattoreista tai suoraan älypuhelimista. Kaikkien näiden erimuotoisen ja kokoisen datasetin yhdistäminen yhdeksi datasetiksi sekä sen käsittely vaativat edistyksellistä tietojenkäsittelyä ja kykyä kääntää hyviä hypoteeseja tehokkaiksi algoritmeiksi. Lopputuloksena saadaan palvelu niin liikenteenhallintaan kuin käyttäjillekin: tiedot kullakin hetkellä sopivimmista reiteistä, ruuhkista ja nopeimmista julkisista liikenneyhteyksistä. Digitaaliset ratkaisut Big data liittyy tiedon käytön näkökulmasta läheisesti avoimen datan edistämiseen. Tietoaineistojen vapaalla saatavuudella tavoitellaan innovatiivisten sovellusten lisäksi yhteiskunnallista tehokkuutta ja läpinäkyvyyttä. Tiedon käytön edistäminen on tarkoituksenmukaista, jos tietomassoista voidaan jalostaa hyvinvointia. Teknisesti digitaaliset (data) ratkaisut ovat jo periaatteessa kaikkien ulottuvilla, joten kehityksen esteenä ovat lähinnä valmiudet toimia. Digitaalisten ratkaisuiden mahdollistamat uudet toimintatavat tehostavat suunnittelu- ja rakentamisvaiheessa niin alan omia kuin viranomaistenkin prosesseja. Syitä tähän ovat; - mobiili ja langattomien verkkojen tiedonsiirtokapasiteetin kasvu, - päätelaitteiden laskentatehon kasvu - pilvipalveluiden tarjonnan kasvu - ICT-alan standardien parantuminen. Olemassa olevassa rakennuskannassa energia- ja olosuhdetehokkuutta voidaan helposti parantaa digiratkaisuiden kautta jopa 20 prosenttia/57/. Energian käyttö

26 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 26 Vastaavalla tavalla voidaan muodostaa reaaliaikainen tilannekuva energiankäytöstä. Koko kaupungin niin julkinen kuin yksityinenkin energiankulutus voidaan yhdistää Big Data -aineistoksi, jota tutkimalla voidaan ennustaa kulutuspiikkejä. Yksittäiset kuluttajat ja taloyhtiöt voivat tarkkailla omaa kulutustaan suhteessa koko kaupungin kulutustasoon Käyttäjät mukana kehittämisessä Alueiden kehittämisessä siirrytään yhdessä tekemiseen pitkäjänteisten prosessien avulla kommunikaatioteknologiaa hyödyntäen. Tällöin älykkään kaupungin tunnistaa siitä, että se pystyy reagoimaan uhkaan tai mahdollisuuteen nopeasti. Se perustuu siis luottamukselliseen dialogiin kommunikaatiojärjestelmiensä kautta. Kehittämisprosessissa ydinkysymyksenä on, miten asuinalueiden taloudelliset ja henkiset resurssit saadaan mukaan edistämään positiivista kierrettä sekä miten alueilla voidaan synnyttää uusia, innovatiivisia käytäntöjä. Ei ole kysymys vain teknologiasta, vaan myös sen takana ja sitä hyödyntävistä käyttäjistä. Älykkään kaupungin on myös annettava käyttäjilleen mahdollisuuden olla tietämättä mitään älykkyyden mahdollisesti ärsyttävästä kaikkitietävyydestä. Sen on toimittava siten, että se ei pakota, vaan mahdollistaa myös siitä irtoamisen tarvittaessa. Julkisen sektorin resurssit eivät lisäänny, joten älykkään kaupungin ratkaisujen pitäisi perustua tehokkaampiin toimintatapoihin. Nopeasti kasvavat kaupungit tuottavat seurannaisongelmia. Kaupunkisuunnittelussa ja infrastruktuurissa on otettava lisääntyneet ihmismassat huomioon. Myös sosiaalinen eriarvoisuus, turvattomuus, rikollisuus ja osattomuuden kokemukset voivat ainakin väliaikaisesti lisääntyä. Näihin kaikkiin haasteisiin älykkäissä kaupungeissa etsitään ratkaisuja. Alueellinen kommunikointi ja nopea tiedonvaihto auttavat muodostamaan eri osapuolten välille plussummapelitilanteita ja ne ovat myös apuna prosessien ohjauksessa. Tällöin prosesseissa voidaan edetä askel askeleelta. Vaikeiden ja monimutkaisten ongelmien ratkaiseminen helpottuu, kun ratkaisuideoita ja toisaalta faktaideoita voidaan kerätä yhteen ja kaikkien hyödynnettävissä olevaan pilveen. Päätöksentekijöille ja käyttäjille voidaan antaa palautetta, jotta nämä voisivat tehdä kokonaisuuden kannalta järkeviä valintoja Älykkäiden rakennusten ja alueiden yhdistäminen rakennuskantaan Vanhojen kaupunginosien uudistaminen on aina monin verroin kalliimpaa ja hankalampaa kuin uuden rakentaminen. Kuitenkin asuntojen energiatehokkuuden parantaminen ja älyverkkojen vetäminen vanhoihin kiinteistöihin saattaa nopeasti maksaa itsensä takaisin vähentyneenä energian kulutuksena (vrt. Case 8). Energiakäyttäytymiseen ja kiinteistöautomaatioon liittyvä älyllistäminen on melko helposti perusteltavissa ja toteutettavissa muuallakin kuin älykaupungeissa. Helsingin Jätkäsaaressa ja Kalasatamassa sekä Oulun Hiukkavaarassa pyritään laajentamaan älykaupunkia vanhaan kaupunkirakenteeseen. Kehitystyössä pyritään huomioimaan esimerkiksi; - sähköautojen latausverkosto, - jätteiden putkikeräys, - kaukokylmä, - älyverkot, miten ne saadaan ulotettua myös naapuristoon.

27 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 27 Älykaupunkisovellukset vaativat ympärilleen vähintäänkin tiivistä kaupunkirakennetta. Jätteen putkikeräys ei tuo hyötyjä väljästi asutuille alueille kuten pientalovaltaisiin lähiöihin. Jaettuja tiloja tai ajoneuvoja käyttämään tarvitaan riittävä massa riittävän tiiviisti asuvaa väestöä. Sähköautojen latauspisteitä taas on oltava riittävän tiheässä niillä alueilla, joilla sähköautoillaan. Erilaiset logistiikkapalvelut ja joukkoliikenteen älyllistäminen hyödyttävät eniten tiiviisti asuttuja alueita. Jälkiasennus sopii useimmiten vanhoihin tiiviisiin kaupunkialueisiin ja riittävän isoihin kerrostalovaltaisiin lähiöihin /1/ Älykkäiden alueellisten sähköverkkojen vaikutus älyrakennukseen Älykkäillä sähköverkoilla (Smart Grid) tarkoitetaan jakeluverkkoja, jotka hyödyntävät automaatio-, tieto- ja viestintäteknologiaa sekä käyttäjän ja sähkömarkkinoiden välistä kahdensuuntaista tiedonkulkua /11/. Käyttäjien on mahdollista olla tulevaisuudessa entistä aktiivisempia toimijoita sähkömarkkinoilla. Älykkäässä sähkönsiirtojärjestelmässä sähköverkon siirtokapasiteetti on myös mahdollista hyödyntää nykyistä paremmin. Smart Grid vaikutukset voidaan havaita ja todentaa lyhyellä aikavälillä. Esim. sähkönjakelun automaatiolla voidaan minimoida sähkökatkojen vaikutuksia ja kysynnän joustolla voidaan tasata kulutuspiikkejä mikä muuten johtaisi tuotanto- ja jakelukapasiteetin lisäämiseen. Älykkään sähköverkon ratkaisut mahdollistavat sähkön käytön tarkan mittauksen ja ohjauksen sekä helpottavat käyttäjien omatoimista sähköntuotantoa. Älykkäällä sähköverkolla voi myös olla tärkeä rooli sähkön kulutushuippujen tasaamisessa. Tulevaisuudessa kysynnän sovittaminen tarjonnan mukaan tulee entistä tärkeämmäksi, kun uusiutuvan energian osuus sähkön tuotannossa kasvaa. Käyttäjien aktiivisuus saadaan heräämään toimivien ja tarpeenmukaisten palvelujen avulla. Viitteen /10/ raportti tarjoaa näkökulmia älykkään sähköverkon palveluihin. Siinä on arvioitu ulko- ja kotimaisia pilotteja ja toimintaympäristön kehitystä sekä kerätty älykkään sähköverkon palvelun edelläkävijäasiakkaiden toiveita ja ehdotuksia palvelujen tarjontaan. Kysyntäjousto Älykkään sähköverkon ansiosta kulutusta voidaan jatkossa sopeuttaa sähkömarkkinoiden tilapäisiin vaihteluihin entistä pienemmissä kohteissa. Tätä kutsutaan kysyntäjouston lisäämiseksi. Suurilla sähkönkäyttäjillä vapaaehtoinen kysyntäjousto on jo nyt käytössä tasaamassa huippukulutuksen aiheuttamia hintapiikkejä tai parantamassa ääritilanteissa sähkön toimitusvarmuutta. Suurin osa älykkäiden sähköverkkojen edellyttämistä komponenteista ja järjestelmistä on jo olemassa. Nykyisen sähköjärjestelmän päivitystyö älykkääksi sähköverkoksi on jo aloitettu. Suomessa lähes kaikille sähkönkäyttäjille on asennettu etäluettava reaaliaikainen tuntitehomittausjärjestelmä vuoden 2013 aikana. Se tekee mahdolliseksi käyttäjille suunnatut monipuoliset energiapalvelut, joista hyötyvät sekä sähkön käyttäjät että jakeluverkkoyhtiöt. Lisäksi energiakulutuslukemat vapaana Big-datana mahdollistaa palvelujen lisääntyvän tarjonnan alueella. Helsingin Kalasatamaan rakennetaan älykkään sähköverkon mallialuetta (kuva 3.4).

28 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 28 Kuva 3.4. Kalasataman älykkään sähköverkon mallialue (Kuva: Helsingin Energia/ Matias Teittinen) Sähkömarkkinoihin kohdistuu uusia paineita, kuten uusiutuvan energian integrointi sähköjärjestelmään. Tekniikka mahdollistaa entistä tarkemman sähköverkon kaksisuuntaisen seurannan ja ohjauksen. Käyttäjän rooliin älykkäässä sähköverkossa kohdistuu monia odotuksia. Käyttäjien halutaan osallistuvan sähkömarkkinoiden toimintaan nykyistä aktiivisemmin. Käyttäjän kiinnostus ja aktiivisuus saadaan lisääntymään, mikäli heille pystytään tarjoamaan sellaisia hyötyjä, joita he arvostavat (moraalisia, sosiaalisia, ekonomisia jne.). Energian hinnan nousu sekä julkinen keskustelu energia-asioista vaikuttavat myös käyttäjien suhtautumiseen. Lisäksi tulevaisuudessa uskotaan olevan enemmän niitä käyttäjiä, jotka vaativat sähköyhtiöiltä toimia ympäristöasioiden suhteen ja ovat myös itse valmiita toimimaan ympäristön hyväksi.

29 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 29 4 ÄLYKKÄÄT TALOTEKNISET JA RAKENNETEKNISET OSAJÄRJESTELMÄT 4.1 Yleistä Talotekniset osajärjestelmät, jotka sisältävät tämän ohjeen mukaista älykkyyttä ovat; - lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät - käyttövesijärjestelmät - ilmastointijärjestelmät - lämmöntaiteenottojärjestelmät - valaistus- ja valaisinratkaisut - energian tuottojärjestelmät - sähköenergian jakelu- ja käyttöjärjestelmät - reititystekniset järjestelmät ja moduulit Järjestelmien ominaisuudet, ks. kohta 2.2. Älykkäät talotekniset osajärjestelmät - vähentävät energiakulutusta ja kustannuksia - tuottavat vähemmän CO2-päästöjä - niiden sensoreita ja antureita voidaan joustavasti lisätä ja laajentaa, - niillä voidaan toteuttaa huoneistokohtainen mittaus ja säätö - ne keräävät tietoa ja sitä voidaan jalostaa edelleen rakennuksen eri toimintojen optimoimiseksi - niitä voidaan integroida muiden järjestelmien kanssa - niitä voidaan ohjata yhteisen käyttöliittymän avulla Rakennuksen älykkäät rakennetekniset ominaisuudet ovat - muunneltavuus - ekotehokkuus - elinkaariedullisuus - esteettömyys. 4.2 Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät Yleistä Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmissä älykkäitä ominaisuuksia ovat - säädettävyys itsenäisesti ja yksilöllisesti, - säätilan ennakointi - tarpeenmukainen tilanneohjaus, poissa/läsnä Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmiä on monenlaisia; - suora sähkölämmitys - uusiutuviin lähienergioihin perustuva lämmitys vrt. luku 6 ja viite /55/ - vesikiertoiset järjestelmät (radiaattori- ja lattialämmitys) - kaukojäähdytys - hybridijärjestelmät Ne saadaan älykkäästi erilaisilla ohjaus-, säätö-, raportointi- ja valvontajärjestelmillä.

30 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 30 Vesikiertoisen järjestelmän älykkyyttä kuvaa sen laaja mahdollisuus sekä lämmitys- että jäähdytysratkaisuksi. Suljetun vesi/nestekiertoisen lattialämmitystavan etu on putkiston hyödyntäminen huoneilman jäähdytykseen kesäisin lämpöaaltojen aikaan. Perinteisiin radiaattoripattereihin verrattuna lattiarakenteeseen integroidun putkiston suurin etu on, ettei putkiston pintaan eikä rakenteeseen tiivisty vettä. Etuna on myös se, että käyttäjä pystyy käyttämään matalalämpötilatekniikoita. Lattialämmityksen ansiosta huonelämpötilaa voi laskea muutamalla asteella joutumatta tinkimään hyvinvoinnista ja mukavuudesta. Lattialämmitys sopii sekä betoni- että puulattiaan. Matalan käyttölämpötilan ansiosta se sopii asennettavaksi minkä tahansa lattiapintamateriaalin kanssa Vesikiertoisen lämmitysjärjestelmän ohjaus Termostaatit Kun huonekohtaiset termostaatit ovat esimerkiksi KNX väyläohjattuja (kuva 4.1), voidaan huoneistotasolla sisätilan lämpötilalle asettaa erilaisia tavoitetasoja viikonpäivän ja vuodenajan mukaan. Yö ja päivälämpötilojen asetusarvot voivat poiketa useita asteita. Pidemmän poissaolon ajaksi huoneiston lämpötila voidaan laskea kokonaan omalle tasolleen. Kuva 4.1: KNX - väyläohjattu huoneistokohtainen termostaatti Vesikiertoisen lämmitysjärjestelmän ohjaamiseen käytetään sekä langallisia että langattomia ratkaisuita. Langalliset termostaatit vaativat johdotukset keskusyksikön ja termostaattien välille. Langattomassa järjestelmässä tätä lisätyötä ei tarvita. Soveltuvalla jakotukkijärjestelmällä langattomat huonetermostaatit voidaan saada ohjaamaan kunkin putkipiirin toimilaitteen avautumista ja sulkeutumista. Radio-ohjatussa ohjausjärjestelmässä termostaatit toimittavat reaaliaikaista tietoa huoneen lämpötilasta keskusyksikölle. Keskusyksikkö kerää tietoa eri huoneiden lämmitystarpeesta, ja oppii ennakoimaan huonelämpötilan muutoksia. Se muuttaa huonetilaan vietävää lämmitystehoa dynaamisesti olosuhteiden muuttuessa. Etuna saavutetaan parempi säätötarkkuus huonelämpötilojen hallinnassa. Automaattinen tasapainotus poistaa riskin väärin säädetystä jakotukista ja vähentää tutkimusten mukaan sitä kautta lämmitykseen tarvittavaa energiaa 5-8 %. Ts. automaattinen tasapainotus mukautuu todellisiin lämmitys-/viilennystehon tarpeisiin. Ohjausjärjestelmä sisältää myös lukuisia muita hyödyllisiä toimintoja kuten; - Huoneseuranta, joka tarkastaa, että termostaatit on asennettu ohjaamaan oikeita putkipiirejä.

31 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 31 - Kiertoveden seuranta, joka antaa hälytyksen, mikäli järjestelmä toimii joko liian korkealla tai alhaisella syöttöteholla. - Mukavuusasetuksessa lattialämmitystä voidaan pitää päällä mm. kesäaikaan esim. märkätiloissa. Se myös ehkäisee laatan jäähtymisen ulkoisen lämmönlähteen vuoksi (esim. takka). Lisäksi sitä voidaan käyttää lattia-anturin korvaavana toimintona. - Jakotukin pakotettu kierto voidaan asettaa yhdelle piirille per keskusyksikkö. Piiri aukenee, mikäli kaikki muut piirit ovat kiinni. Lämmityspiirit on suunniteltava rakennuksen moduulijaon mukaisesti, jotta tilajaon yhteydessä saadaan lämmitys/jäähdytysjärjestelmä ohjelmoitua vastaamaan uutta tilajakoa Lämmön mittausjärjestelmät Lämmityksen mittaus tapahtuu sähköisesti huonekohtaisilla termostaateilla. Tällöin mitataan huoneen lämpötilaa, ei ulkoseinän tai tuuletusikkunasta tulevan korvaus/tuuletusilman lämpötilaa. Mitatun tiedon huonekohtainen tallennus tehdään rakennuksen sisällä fyysisesti sijaitsevaan paikalliseen tietokantaan keskitetysti. Kaikki informaatio varmennetaan kahdennettuna. Jotta saavutetaan älykkään rakennuksen taso, tulee paikallisen tietojärjestelmän pystyä vaihtamaan tietoa ympäristön tietojärjestelmien kanssa ja tallentamaan sitä omaan tietokantaansa. Liityntäpintana tulee olla esimerkiksi ilmatieteenlaitoksen tietojärjestelmä sekä sen avoin sääennuste tietokanta. Rakennuksen ohjausjärjestelmä pystyy hyödyntämään sääennustetta, jolloin rakennus aloittaa ennakoidut säädöt ennen myrskyä/sadetta/lämmintä tai kylmää jaksoa tai niiden yhdistelmiä. Älykkäässä rakennuksessa on vähintään lämmityksen / jäähdytyksen säätöjen perusteena oma sääasema kuten kuvassa 4.2. Kuva 4.2: Älyrakennuksen sääasema Sääasema on liitetty paikallisesti kenttäväylällä ohjausjärjestelmään. Ohjausjärjestelmä huomioi sääennusteen sekä liittää rakennuksen oman sääaseman tiedot aikaleimalla tietokantaan. Ympäristön olosuhteisiin automaattisesti reagoiva rakennus vähentää lämmitys/jäähdytys kokonaisenergian tarvetta. 4.3 Käyttövesijärjestelmät Yleistä

32 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 32 Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen käyttövesijärjestelmän älykkyyttä voi lähestyä ainakin kolmesta eri näkökulmasta /36/ 1. käyttöön liittyvä älykkyys, 2. materiaaleihin, tuotteisiin ja ratkaisuihin liittyvä älykkyys, 3. veden laatuun liittyvä älykkyys 4. vesivahinkojen estämiseen liittyvä älykkyys Nämä eri tasot voivat toteutua joko yhdessä tai erikseen, mutta yksinäänkin ne lisäävät kiinteistön käyttövesijärjestelmän älykkyyttä niin sanottuun normaalikiinteistöön verrattuna. Käyttövesijärjestelmissä erikoisesti älykkäitä ominaisuuksia ovat - hanoja ohjataan sähköisesti - niissä on selkeä viannäyttö mm. vuotoilmaisimet Käyttöön liittyvä älykkyys Käyttöön liittyvä älykkyys tarkoittaa älykästä tapaa käyttää ja hallinnoida kiinteistön käyttövesijärjestelmää. Siihen liittyvät käyttäjälähtöisen älyrakennuksen toiminnalliset ominaisuudet. Kiinteistön käyttövesiverkosto tulee suunnitella ja rakentaa siten, että sen älykäs käyttö on yleensä edes mahdollista. Kiinteistön vesijohtoverkoston tulee olla helposti saavutettavissa ja luonnollisesti myös resurssi- ja energiatehokas. Koska kyseessä on juomavettä ihmisille toimittava järjestelmä, myös sen terveellisyys ja turvallisuus ovat ensiarvoisen tärkeitä. Käyttövesiverkoston käyttöön liittyvää teknistä älykkyyttä on esimerkiksi verkoston vedenpaineen hallinnointi paineenalennus tai -korotusventtiilillä; liian korkea paine voi aiheuttaa esimerkiksi materiaalin kulumista ja liian alhainen taas esimerkiksi biofilmin kasvua. Veden kulutuksen ja esimerkiksi lämpimän veden kierron seuraaminen etäluettavilla vesimittareilla on myös esimerkki verkoston älykkäästä hallinnoinnista. Molempiin edellä mainittuihin voi ohjelmoida soveltuvan, poikkeavasta tilanteesta syntyvän, hälytyksen. Esimerkiksi senioreille suunnatussa talossa voidaan seurata asuntokohtaista vedenkulutusta ja reagoida nopeastikin poikkeavaan vedenkulutukseen. Energiaa, resursseja ja vettä säästävät ratkaisut ja tuotteet kuuluvat älykkääseen kiinteistön käyttövesijärjestelmään. Esimerkkinä vaikkapa vuotovahti, joka tarkkailee ja ilmoittaa mahdollisista verkoston vuodoista tai elektroninen hana, joka vähentää vedenkulutusta Materiaaleihin, tuotteisiin ja ratkaisuihin liittyvä älykkyys Materiaaleihin, tuotteisiin ja ratkaisuihin liittyvä älykkyys ilmenee esimerkiksi siten, että käyttövesijärjestelmässä kiinteistöön tulevan käyttövesiverkoston materiaalien mahdolliset vuorovaikutukset on huomioitu. Kiinteistöön tulevan käyttöveden laadun asettamat rajoitteet voi huomioida kiinteistöverkoston materiaalivalinnoissa, tai tulevan veden laatua voi muuttaa materiaaleille soveltuvaksi. Esimerkiksi pehmeä (< 1,0 mmol/l)) ja hapan (ph < 6,5) vesi katsotaan aggressiiviseksi metallimateriaaleille. Toisaalta kupari tunnistetaan antimikrobiseksi materiaaliksi /33/ eli kupariputkien käyttö kiinteistön käyttövesijärjestelmässä voi alentaa verkoston mikrobikuormaa. Älykkään materiaalivalinnan lisäksi älykäs tuotesuunnittelu ja -muotoilu voi vaikuttaa positiivisesti käyttövesiverkoston vuorovaikutuksiin. Oikea muoto voi vähentää esimerkiksi mikrobikasvua tai vähentää materiaaleja kuluttavaa veden turbulenssia. Vesijärjestelmien näkökulmasta ajatellen yksi edellytys älykkäälle kiinteistölle on mahdollisuus seurata käyttövesijärjestelmän materiaalien kuntoa. Käyttövesiverkoston veden ja materiaalien vuorovaikutuksia

33 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 33 on tutkittu Suomessakin /34,35/. Materiaalien tutkimus on mahdollista verkostoon asennettavien putkikeräinten eli liittimin ja venttiilein varustettujen vaihdettavien putkipalojen avulla. Tulevaisuudessa jokaisessa rakennettavassa kiinteistössä voisi oletuksena olla viisi putkikeräintä, joita vaihtamalla, esimerkiksi kymmenen vuoden välein, voisi tarkkailla putki- ja liitinmateriaalien kuntoa. Putkikeräimet ovat samaa vesijohtoputkea ja samoja liittimiä kuin kiinteistön muukin käyttövesiverkosto eli niiden sisällyttäminen kiinteistön käyttövesijärjestelmään ei aiheuta merkittäviä ylimääräisiä kustannuksia Veden laatuun liittyvä älykkyys Suomalaiseen kiinteistöön tuleva käyttövesi tulee useimmiten vesilaitokselta, jolloin vesi on laitokselta lähtiessään ollut talousvesiasetuksen mukaista. Vesi kulkee vaihtelevan matkan jakeluverkostossa, jossa sen laatu joko pysyy vesilaitoksen lähtötasolla tai joissakin tapauksissa saattaa heiketä esimerkiksi pitkän viipymän vuoksi. Veden seisominen verkostossa heikentää veden mikrobiologista ja kemiallista laatua. Kiinteistössä veden laatua voidaan parantaa esimerkiksi juoksutuksella joko käsin tai automaattisesti. Automaattijuoksutukset esimerkiksi toimistokiinteistön loma-aikana parantavat veden laatua ja säästävät myös verkoston materiaaleja; seisova vesi ei tee hyvää millekään materiaalille. Veden laatuun liittyvä älykkyys keskittyy verkostossa kulkevan veden laatuominaisuuksiin, veden laadun monitorointiin ja muokkaukseen tarpeen mukaan. Älykkäässä kiinteistössä sisään tulevan veden laatua monitoroidaan esimerkiksi jatkuvatoimisella anturilla, joka seuraa muutamaa indikaattoriominaisuutta. Esimerkiksi ph ja sameus muuttuessaan normaalitasosta voivat ilmaista veden laadun heikkenemistä. Veden laatua on tarvittaessa mahdollista parantaa myös kiinteistön verkostossa erilaisin vedenkäsittelymenetelmin, jotka on mahdollista kytkeä suoraan putkilinjaan. Desinfiointilaitteisto ja mikrobiologia Vedenkäsittelylaitteet ovat nykyaikaistuneet eivätkä enää tarvitse paljon tilaa, myös niiden käyttö on yksinkertaistunut. Kiinteistön verkostoon on mahdollista kytkeä myös esimerkiksi desinfiointilaitteisto, jolloin mahdollisen mikrobiologisen saastumisen sattuessa desinfiointivalmius on heti käytettävissä. Mikrobiologisen saastumisen havaitsemiseen on kehitteillä jatkuvatoimista online-monitorointia, joka valmistuessaan parantaa kiinteistön vesijärjestelmien älykkyyttä merkittävästi. Vesijärjestelmien kenties näkyvin ja tunnetuin uhka on mikrobiologinen saastuminen, joka voi aiheuttaa ihmisille sairastumisia, esimerkiksi vatsatautia. Toisaalta mikrobiologisen saastumisen havaitseminen nykymenetelmillä kestää nopeimmillaankin useita tunteja, luotettava tulos päiviä. Jos mikrobiologinen saastuminen voidaan havaita reaaliaikaisena suoraan verkostosta, ongelmaan voidaan tarttua välittömästi Vesivahinkojen estämiseen liittyvä älykkyys Vesivahingot voivat aiheuttaa suuria ja kalliita remontteja. Vuotojen havaitseminen voi olla usein hankalaa jos vuoto on pientä, mutta pidemmän ajan kuluessa vauriot voivat levitä laajallekin alueelle. Vesivahinkojen estämiseen on esimerkiksi nettiyhteys ja tietokoneohjelmisto sekä kosteusanturi. Kosteusantureita voi olla niin monta kuin tarvitaan. Ohjelmistoa voi käyttää myös selaimena ja sen avulla pystyy määrittelemään halutut hälytykset. Lisäksi on veden kulutuksen seurantajärjestelmä, joka seuraa veden kulutusta sekunneittain. Mikäli järjestelmän mittayksikkö havaitsee epätavallista korkeampaa vedenkulutusta tai asetetut raja-arvot ylittyvät, sulkee järjestelmä veden tulon ja minimoi näin vesivuodosta aiheutuvan vahingon. Lisäksi järjestelmän

34 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 34 avulla voidaan reaaliajassa tarkkailla vedenkulutusta ja saada tietoa mahdollisista putkiviasta suoraan tekstiviestinä kännykkään tai sähköpostiin Käyttöveden mittausjärjestelmä Huoneistotasolla on tarkoituksenmukaista mitata erityisesti lämpimän käyttöveden kulutus esimerkiksi kenttäväylään liitettävällä vesimittarilla. Älykkäässä rakennuksessa käyttäjä voi halutessaan asettaa käyttöliittymän avulla päivittäisen lämpimän käyttöveden kulutuksen tavoitetason. Kaikkein suurimmat huoneistokohtaiset energiasäästöt voidaan saavuttaa yksinkertaisella mittaus-merkkivalo yhdistelmällä. Kun mitattu tavoitetaso lähestyy, järjestelmä indikoi merkkivalolla ja äärimmäisissä tilanteissa katkaisee lämpimän käyttöveden syötön KNX-väyläohjatulla magneettiventtiilillä. Jatkossa älyverkkojen avulla vettä kulutetaan entistä joustavammin. Samalla käyttäjät saavat aiempaa tarkempaa tietoa veden kulutuksestaan. Teknisten ratkaisujen huoltotarve tulee automatisoida siten, että laitteet eivät lakkaa toimimasta huollon puutteesta johtuen. Energiakustannusten määrä on tavanomaisessa kerrostalomuotoisessa asunto-osakeyhtiössä yli kolmasosa kaikista hoitokuluista. Veden lämmityksen osuus näistä energiakustannuksista on noin kolmannes, siis tyypillisesti % kaikista hoitokuluista. Veden säästöön on lukuisia teknisiä keinoja, mutta suurimmat säästöt saadaan kulutustottumuksia muuttamalla hygieniasta tai asumismukavuudesta tinkimättä. Huoneistokohtainen vedenkulutuksen mittaus ohjaa kerrostaloissa oikeudenmukaiseen veden säästöön. Mittareiden asennus tehoaa tuoreen selvityksen mukaan kuitenkin vain, jos; - vesikalusteet ovat ajanmukaiset, - vesiverkoston paineet ovat kohdallaan - asukkaat on motivoitu asiallisen viestinnän avulla veden säästöön Käyttökokemusten seurauksena käyttäjät alkavat kiinnittää huomiota veden kuluttamiseen tultuaan tietoiseksi sen hinnasta. Monille oman vedenkulutuksen määrä ja hinta ovat tulleet suurena yllätyksenä. Ensimmäinen vesilasku on saattanut olla järkytys, mutta sen jälkeen käyttötottumukset ovat muuttuneet välittömästi. Käytön mukainen laskutus alentaa kulutusta % Ympäristöministeriön julkaisema raportti vahvistaa, että kulutukseen perustuva laskutus on alentanut vedenkulutusta tyypillisesti %. Pitkäaikaisseurannassa (kuva 4.3) olleissa taloyhtiöissä on havaittavissa, että säästötoimenpiteiden vaikutukset ovat pysyviä. Veden ominaiskulutus on ollut ennen mittareiden asentamista vuosittain samalla tasolla ja asettunut mittareiden asennuksen jälkeen uudelle, alemmalle tasolle; vieressä kuvatussa todellisessa esimerkkikohteessa säästö on luokkaa 40 % (vrt. myös CASE 2).

35 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 35 Kuva 4.3: Pitkäaikaisseurannan kuva Laskutukselle on suunniteltava ja hankittava kustannustehokas tapa toteuttaa se. Käyttäjälähtöiset vesimaksujen hallintajärjestelmät tarjoavat seuraavia hyötyjä; - ajantasaiset tiedot ovat kaikkialla missä internet - kulutustiedot on helppo lukea - laskutusjärjestelmät ovat ymmärrettäviä ja helppokäyttöisiä - useiden asuntoyhtiöiden yhtiö- ja asuntokohtaiset tiedot saatavilla yhdestä paikasta - hälytykset vuodoista ja muista häiriöistä näkyvät suoraan päätteellä, asuntokohtaisesti. - huoltotilauksen voi välittää suoraan huoltoyhtiölle. - raportit voidaan muokata yhtiö- ja asuntokohtaisesti eri aikajaksoille. - vesilaskut voidaan kohdentaa myös taannehtivasti tarkasti päivälleen. - käyttäjä voi myös itse seurata lämpimän ja kylmän veden kulutustaan Suunnittelu ja toteutus Suunnittelun lähtökohtana on pidettävä sitä, että vedenkäytön kustannukset (myös käyttöveden lämmityskustannus) voidaan jakaa oikeudenmukaisesti, siis todelliseen kulutukseen pohjautuen, kaikkien käyttäjien kesken. Lisäksi mittaroinnin on tuotettava ymmärrettävää tietoa veden kulutuksen käytöstä ja ohjattava käyttöä oikeaan suuntaan. Asunto- ja liikerakentamisessa tämä tulee toteuttaa tilakohtaisin vesimittarein. Etäluettavat mittarit voidaan lukea esimerkiksi taloyhtiön kellarista tai internetin kautta. Paikalla luettavat vesimittarit on suositeltavaa asentaa huoneiston ulkopuolelle, esimerkiksi porrashuoneeseen /7/. Etäluentaratkaisun on perustuttava avoimiin standardeihin ja rajapintoihin. Nämä ominaisuudet yhdessä järjestelmän skaalautuvuuden kanssa takaavat joustavuuden myös tulevaisuudessa. Lämpimän käyttöveden kierto vaikeuttaa joskus vedenmittauksen toteutusta. Lämpimän veden odotusajan lyhentämiseksi samalle huoneistoyksikölle voi kytkeä kaksi tai kolme lämpimän veden virtausanturia. Tällöin älykäs huoneistoyksikkö laskee automaattisesti yhteen samaan huoneistoon kuuluvien virtausanturien lukemat. Kylmä vesi voidaan yleensä mitata vain yhdellä virtausanturilla. Virtausanturit tulee sijoittaa siten, että niiden huoltaminen on helposti suoritettavissa. Mikäli laitteet sijaitsevat esim. kotelossa tai alakatossa tulee niiden kohdalle asentaa huoltoluukku, jonka on oltava kooltaan vähintään 500 x 500 mm. Laitteiden asentamista esim. keittiökaapin sokkeliin tai muuhun ahtaaseen

36 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 36 tilaan ei suositella. Jos vesimittaritilassa ei ole lattiakaivoa, tulee virtausanturin jälkeen asentaa erillinen sulkuventtiili. Keruulaite asennetaan sopivalle luentakorkeudelle sähköpääkeskukseen. Laitteen eteen on varattava riittävästi vapaata tilaa, jotta laitteen lukeminen olisi helppoa. Kaukoluentayksikkö asennetaan keruulaitteen läheisyyteen. Kaukoluentayksikkö siirtää mittausdatan palvelimelle, jolloin päiväkohtaiset kulutustiedot ovat luettavissa sekä numeraalisessa että graafisessa muodossa internetselaimella. Laskutusta varten mittausdata siirretään esimerkiksi isännöintiohjelmistoon yhteensopivan siirtotiedoston avulla. Huoneistokohtaisten vesimittarien asentaminen saneerauskohteisiin tuli pakolliseksi syyskuun 2013 alusta lähtien. Ympäristöministeriön asetus 4/13 rakennuksen energiatehokkuuden parantamisesta korjaus- ja muutostöissä Annettu Helsingissä 27 päivänä helmikuuta 2013 edellyttää 6, että Vesi- ja/tai viemärijärjestelmien uusimiseen sovelletaan, mitä uudisrakentamisesta säädetään. Mittareita ei siis tarvitse asentaa erikseen, mutta ne pitää asentaa esim. putkiremontin yhteydessä. Uudet määräykset koskevat niitä taloyhtiöiden korjaushankkeita, joiden rakennuslupa on leimattu 1. syyskuuta 2013 tai myöhemmin. Määräyksiä sovelletaan sellaisiin luvanvaraisiin rakennushankkeisiin, joiden yhteydessä voidaan parantaa energiatehokkuutta osana muusta syystä johtuvaa korjaus- tai uudistustyötä. Uudisrakennuksissa huoneistokohtainen mittaus on ollut pakollista jo vuodesta Mitä vesimittarilta kannattaa vaatia Vesimittarien asentaminen on taloyhtiölle (asuintalo) merkittävä toimenpide. Mittaustapaa ja järjestelmää valitessa kannattaa pohtia - järjestelmän käytettävyyttä, - toimintavarmuutta - kustannusvaikutuksia pitkällä aikavälillä Yllä mainitut asiat ovat mahdollisia, kun vesimäärien mittauksissakin käytetään älykkäitä mittareita (ei pulssikeruuta). Oikein valittu mittari tuottaa vuosien varrella säästöjä ja helpottaa vedenmittausta huomattavasti. Liitteessä 8 on esitetty tarkistuslista erilaisten vesimittarien vertailemiseksi. 4.4 Ilmastointijärjestelmät Yleistä Nykyisten ilmastointijärjestelmien kyky hallita sisäilman laatua on kehitetty jo lähes sille tasolle, mille nykyisillä käytännöillä voidaan tavanomaisissa tiloissa kohtuudella päästä kustannustehokkaasti. Ilmastoinnin merkitys sisäilman laatuun ja rakennusten energian käyttöön on merkittävä. Etenkin energiakysymykset ilmastoinnin jäähdyttämisen osalta tulevat korostumaan, kun rakennusten vaipan energiahäviöt on rajoitettu minimiin /6/. Käyttäjät toimivat sisällä yhä tiiviimmissä rakennuksissa. Tällöin on tärkeätä, että ilmanvaihtoa ohjataan oikein ja että käyttäjät osaavat käyttää ilmanvaihtoa järkevästi ja ymmärtävät toimenpiteittensä vaikutukset. Tavoitteena on sisäilman raikkaus ja terveellisyys niin käyttäjän kuin rakenteiden kannalta tarkasteltuna. Oikein suunniteltu, asennettu, säädetty ja käytetty ilmanvaihto on myös energiantehokas. Älykkyyttä lisäävät lisäksi esimerkiksi, että niitä voidaan säätää ja ohjata myös yksilöllisellä tavalla.

37 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Ilmanvaihdon ohjaus Käyttäjälähtöinen älyrakennus on helppokäyttöinen myös ilmanvaihdon ja ilmastoinnin osalta. Optimaalinen tilanne on sellainen, että käyttäjän ei tarvitse välittää ilmanvaihdosta ollenkaan, korkeintaan hienosäätää sisäilman lämpötilaa ja huolehtia siitä, että ilmansuodattimet tulevat vaihdetuiksi tarpeeksi usein. Järjestelmä voi muistuttaa myös tästä. Tällöin se neuvoisi käyttäjää. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen ilmanvaihdon ohjauksella on monta tärkeää tehtävää niin kotona kuin työpaikalla, kuten; - huolehtia ilmanlaadusta o ilman pitää vaihtua tarpeeksi usein, jotta esimerkiksi partikkeli-, CO 2- ja kosteustasot eivät nouse liian korkeaksi. Tämä voidaan hoitaa esim. tehostamalla ilmamäärää CO 2, suhteellinen kosteus - RH % tai läsnäoloanturin mittauksen avulla. - huolehtia hyvästä perusilmanvaihdosta ja tarpeenmukaisesta tehostuksesta - ohjata lämpötiloja o lämpötilanhallinta on ilmanvaihtokojeohjauksen päätehtäviä sillä ulkolämpötilat ja sisälämpötilakuormat vaihtelevat suuresti vuoden aikana. Älykäs ohjaus varmistaa, että asetetut/halutut lämpötilat toteutuvat mahdollisimman huomaamatta ja energiansäästävästi. - huolehtia lisälämmityksen ja jäähdytyksen käytön optimoinnista o käyttäjälähtöinen älyohjaus ottaa huomioon myös muut talossa olevat lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät (ei ei-toivottua päällekkäisyyttä) - minimoida energiankulutus o käyttää joka tilanteessa mahdollisen vähän energiaa saavuttaakseen toivotun tilan tai toiminnon pitääkseen käyttäjät tyytyväisinä ja rakenteet terveinä. - hyödyntää mahdollisimman hyvin lämmön talteenottoa - auttaa ja opastaa teknistä henkilökuntaa tai käyttäjää käytön ja huoltotoimenpiteiden kanssa o käyttäjälähtöinen älyohjaus on usein monimutkainen asennus- ja käynnistys/viritysvaiheessa, sillä toimintoja ja asetusmahdollisuuksia on useita. Väärin viritetty ilmanvaihtokoje on usein energiasyöppö ja tuleva ongelmalähde. Sen takia on tärkeätä, että automatiikassa on hyvä opastus oikeanlaiseen viritykseen. o tilanneohjaukset (pikavalinnat) auttavat käyttäjää valitsemaan erilaisten tarpeiden välillä (esim. kotona, poissa, juhla ym.). Samalla tämä vähentää käyttäjän riskejä sekoittaa tai tuhota hyvän ilmanvaihdon asetuksia. Käyttäjälähtöinen automatiikka - hälyttää /muistuttaa suodatinvaihdosta - antaa hälytyksiä vikatilanteissa, mielellään selityksineen - mahdollistaa ilmanvaihdon etäseurannan esim. Webin yli, joko loppukäyttäjän tai huoltoyrityksen tarpeisiin (seuranta, asetukset, vikahälytykset). - antaa tarvittaessa käyttäjälle joustavuutta ja monipuolisia säätömahdollisuuksia. Mahdollisimman optimaalinen toiminta eri olosuhteissa edellyttää, että ilmanvaihto tai ilmastointi on viritetty/asetettu käyttäjälle, käyttöympäristölle ja käyttötarkoitukselle sopivilla asetusarvoilla ja ohjausparametreilla. Käyttäjälähtöisesti tehty ilmanvaihtosuunnitelma ottaa huomioon ja minimoi ilmanvaihdosta tulevat äänet asuin/työtilaan ja ympäristöön.

38 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 38 Ilmanvaihdon määrä Huoneistokohtaisen ilmanvaihdon määrää, väyläohjatuissa kohteissa voidaan huolellisen ilmakanavasuunnittelun lisäksi täydentää, ohjaamalla ilmakanavan laippaventtiili kiinni esimerkiksi viikonlopun tai lomamatkan ajaksi älykkään kotona/poissa KNX-seinäkytkimen käskyttämänä. Kun rakennuksessa kerätään erityyppisillä liiketunnistimilla ja kotona/poissa kytkimien viesteillä rakennuksessa olevien henkilöiden määrät voidaan taajuusmuuttajaohjattua IV-konetta ohjata ilmanvaihdon osalta. Luonnollisesti älykkäässä rakennuksessa korvausilma tulee rakennuksen varjoisimmalta puolelta, ilmanvaihtojärjestelmään, ja sitä esilämmitetään esimerkiksi edellä esitetyn lämpövaraston avulla Hybridi-ilmanvaihto Hybridi-ilmanvaihdossa koneellisen ja painovoimaisen ilmanvaihdon tekniikka yhdistyvät eri tavoin. Tyypillinen esimerkki on apupuhaltimen käyttö painovoimaisessa ilmanvaihdossa lämpimänä vuodenaikana. Hybridi-ilmanvaihtoon on liitetty käyttäjän kannalta positiivisia tekijöitä kuten mahdollisuus vaikuttaa ilmanvaihtoon sekä luonnonmukaiseksi koettava meluton ympäristö /5/ Lämmön talteenotto Käyttäjälähtöisessä älyrakennuksessa on tehokas ja älykkäästi ohjattu ilmanvaihdon lämmöntalteenotto. Poistoilman ja hukkalämmön talteenotto on tehokas ja järkevä tapa säästää energiaa. Huonosti ohjattu lämmöntalteenotto tuhlaa energiaa ja voi esim. pohjoisissa olosuhteissa kovilla pakkasilla ja kosteuskuormilla jäätyä, mikä taas aiheuttaa lisälämmitystarpeita ja sulatuskuluja. Hybridiratkaisuilla, esimerkiksi yhdistämällä pyörivää lämmöntaiteenottoroottoria ja sisäänrakennettua lämpöpumpputekniikkaa, voidaan saavuttaa korkeakin lämmöntalteenotto. Hybriditekniikassa älyohjaus on avainasemassa. Passiivi- matalaenergia- ja nollaenergiarakennuksissa syntyy paljon ylimääräistä hukkalämpöä, sillä talot/tilat ovat niin tiiviitä, että pienetkin sisäiset lämpökuormat nostavat talon sisäilman lämpötiloja. Tuuletus tai jäähdytystarve voi alkaa jo aikaisin keväällä ja päättyä myöhään syksyllä. Älykäs talo ottaa nämäkin asiat huomioon. 4.5 Valaistus- ja valaisinratkaisut Yleistä Maailmanlaajuisesti kulutetusta sähköstä jopa noin 19 % kuluu valaistukseen /56/. Tämän voi pudottaa noin neljännekseen nykyisestä siirtymällä tehokkaisiin valonlähteisiin ja lisäämällä älyä. Koulutusta ja neuvontaa tarvitaan vielä runsaasti päättäjien ja kuluttajien parissa energiatehokkuuden lisäämiseksi valaistuksessa. Suurin osa julkisista kohteista, teollisuudesta ja kulkuväylistä valaistaan edelleen suurpainenatriumlampuilla. Valon energiatehokkuus ei pelkästään riitä taloudellisen energiankäytön tavoitteluun. Valo pitää myös suunnata kohteeseen, jossa sitä tarvitaan. Suurin osa tuotetusta valosta hajautuu avaruuteen. Valon ohjaaminen peileillä, heijastimilla, varjostimilla ja linsseillä kuuluu myös energiatehokkaaseen valaistukseen.

39 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 39 Teknologia kehittyy sensoreissa ja tilannetietoisuus kasvaa älykkään hallinnan avulla. Kolmiulotteinen paikka- ja asentotieto auttavat suuntaamaan valon oikein. Usean sensorin yhdistelmällä saadaan tarkempaa kuvaa läsnäolosta ja käyttötilanteesta. Valon suuntaa säätävät valaisimet kohdistavat valon haluttuun paikkaan. Älykäs valaistus on; - interaktiivinen eli käytön mukaan kaksisuuntainen kommunikaatio valaistuksen kontrolliyksikön ja valaisimien välillä - mukavuutta lisäävä ja valolla on suora vaikutus vireystilaan. - automaattinen ja sitä ohjataan ennalta asetettujen parametrien (mm. auringon nousu- ja laskuajat, kellonaika) avulla. - energiaa säästävä, - opastava, viestivä Laitteiden lisäksi on palveluja, ohjelmistoja LED-valonlähde LED-tekniikalla voidaan säästöissä päästä jopa puoleen verrattuna perinteisiin valaistustapoihin. Kun LEDjärjestelmään liitetään älykkyys, energian säästön taso voi nousta hyvinkin korkeaksi vanhoihin ratkaisuihin verrattuna. LED-järjestelmää voidaan ohjata perinteisillä sensoreilla, jotka tunnistavat - liikkeen, - läsnäolon, - liikenteen määrän tai - valon määrän Sensori toimii silloin kytkimenä, joka sytyttää valot, kun valaistuksen taso tilassa laskee tietylle tasolle ja käyttäjä saapuu sensoroidulle alueelle. Kun tilassa ei tunnisteta liikettä, valo sammuu käyttäjän asettaman ajan kuluttua. Kun tähän perinteiseen järjestelmään lisätään älykkyys, toimintojen ja valaistusta säätävien parametrien määrää voidaan lisätä käyttäjälähtöisesti moninkertaiseksi. Jokaisella valaisimella on oma ID. Identiteetti, joka sidotaan paikkaan käyttöönoton yhteydessä. Valaisimen toimintaa ohjaa valaisinkohtainen siru, pienoistietokone, johon on asetettu mm. kello, paikannustiedot ja käyttäjän määrittelemä toiminnallisuus. Valaisin käyttää langatonta kaksisuuntaista kommunikaatiota keskustellessaan muiden valaisimien, järjestelmän ja verkon kanssa. Omaa ohjauskaapelointia ei näin järjestelmälle tarvita, eikä sitä tarvitse suunnitella muun rakennussuunnittelun ohessa. Järjestelmän ryhmittelyjä ja ohjausta voidaan muuttaa jälkeenpäin niin usein, kun on tarvetta ilman fyysisiä kytkentämuutoksia Valaistus kiinteistöautomaation yhteydessä Valaistus voidaan joiltakin osin kytkeä myös kiinteistöautomaatiojärjestelmiin. Käyttäjä voi hallita älykästä järjestelmää joko alueellisen yksikön kautta tai Internet-verkossa selainpohjaisella hallintaohjelmalla. Internetin yli tapahtuva hallinta voidaan tehdä käyttäjän sijainnista riippumatta. Paikannusjärjestelmä hakee verkosta valaisimen sijainnin perusteella paikkakohtaiset auringon nousu- ja laskuajat. Ohjaus voi tapahtua myös kiinteistössä olevan valoisuusanturin perusteella. Käyttäjä voi asettaa

40 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 40 halutun valaistustason ennalta eri vuorokauden ajoille esimerkiksi alueen käyttäjämäärien mukaisesti. Esimerkiksi yöllä liikkujille voidaan näin asettaa alhaisempi valaistustaso kuin päiväkäyttäjille. Valaistus voidaan ohjelmoida vähenemään portaittain auringonvalon lisääntyessä aamuisin ja vastaavasti lisääntymään valon vähentyessä iltaisin. Kun käyttäjiä ei ole, valaistus voidaan asettaa joko sammumaan tai pysyttelemään hyvin alhaisella tasolla. Alueita ei näin valaista turhaan, kun valon tarvetta ei ole. Järjestelmä voidaan asettaa myös pitämään tietty vakiovalaistustaso alueella. Älykkäällä valaistusjärjestelmällä voi olla myös kyky oppia käyttäjien rutiinit ja vakiomuutokset ajassa tarkastellulla alueella. Järjestelmä seuraa ja rekisteröi tapahtumia tietyn ajanjakson yli ja säätää omaa toimintaansa muodostamalla ennusteen rekisteröityjen tietojen pohjalta. Valaistusjärjestelmän laajennettavuus Käyttäjälähtöinen älykäs valaistusjärjestelmä on laajennettavissa. Yksittäiset valaisimet voidaan konfiguroida valaisimien ja sensoreiden ryhmiin ja niitä voidaan hallita ryhmäkohtaisesti. Järjestelmän muutokset ja uudelleenryhmittelyt toteutuvat, koska fyysisiä kytkentämuutoksia ei tarvita. Valaisinryhmät voidaan laajentaa rakennus- ja aluetason älykkääseen ohjaukseen. Tarpeen mukaan kohteita voidaan kontrolloida etähallinnan alueella. Älykkään järjestelmän etuna on lisäksi järjestelmän suuri kapasiteetti. Yhdellä järjestelmällä voidaan sopivasti valaisimia ja sensoreita ryhmitellen hallita jopa kokonaisen kaupungin kokoisia alueita. Huolto- ja kunnossapito Kaikki valonlähteet menettävät ajan mittaan valotehostaan osan vanhenemisen myötä. Älykkäässä LEDvalaistuksessa valon määrän hiipumista voidaan kompensoida ohjelmallisesti asettamalla virtalähteet syöttämään suurempaa virtaa elinkaaren loppupäässä, kun valovirrasta on alentunut 10 %. Valaisimen valovirta pysyy vakiona elinkaaren loppuun saakka eikä valovirran alenemaa tarvitse järjestelmässä huomioida. LED-tekniikan hyötyjä on myös huollettavuus. Pitkä elinkaariodotus mahdollistaa pitkät huoltovälit ja vapauttaa huoltohenkilöstön valonlähteiden massavaihdoista, jotka joissakin tapauksissa saattavat nousta kustannuksiltaan suuriksi käyttökatkojen ja toimintaseisokkien vuoksi. LED-valaisimien huolto käsittää yleensä pelkät puhdistustoimenpiteet normaalin likaantumisen vuoksi. 4.6 Toimistojen ja liiketilojen sähköenergian jakelu- ja käyttöjärjestelmät Yleistä Älyrakennuksessa on pystyttävä ryhmittelemään pienet ja isot kuormat siten, että tarvittaessa kuormia voidaan pudottaa verkosta, energiatasesopimuksen eli kysynnän jouston mukaisesti. Sähkömarkkinajärjestelmässä pystyttiin jo vuonna 2014 havaitsemaan muutossuunnat vuorokausi etukäteen, joten tulevaisuudessa älykkäiden rakennusten ylimmän ohjausjärjestelmän ja sen osajärjestelmien pitää pystyä reagoimaan ennakoidusti, säätämällä kuormia tilanteen mukaan sekä tiedottamaan asianosaisille. Jotta järjestelmä on tulevaisuudessa yhteensopiva, pitää ohjausjärjestelmän sisältää algoritmeja eli älykkyyttä, joissa yhdistyy - historiatieto, - ulkopuolinen suodatettu tieto ja - paikallinen mitattu tieto.

41 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 41 Varsinainen säädön optimointi perustuukin juuri pitkäaikaiseen historiatietoon. Suositeltavin rakenne ylemmän tietojärjestelmän osalta on paikallinen kahdennettu, UPS-varmennettu tietokantapalvelin, jolloin järjestelmä toimii itsenäisesti kaikissa tilanteissa. Vaikka ulkoinen palvelinpohjainen järjestelmäarkkitehtuuri voi vaikuttaa houkuttelevalta, on otettava huomioon, etteivät kaikki toiminnot ole käytettävissä, jos tietoliikenneyhteys tai ulkoinen palvelin ei ole käytettävissä. Kaikki kerätty yksilö-, huoneisto- ja rakennuskohtainen tieto sisältää lisäksi yksityisyyden suojaan liittyviä yksityiskohtia. Tällöin käyttäjän on voitava valita, millä periaatteella yksilötason tietoja luovutetaan. Kuvassa 4.4 esitetty yksinkertaistettu kuvaus pitää sisällään kerättyjen tietovirtojen useita rinnakkaisia/vaihtoehtoisia käyttötapoja. Tällöin esimerkiksi yksittäinen KNX-väylään (vrt. liite 4) liitetty liiketutka voi toimia varashälyttimenä tai aktiivisuudenmittauslaitteena, vaihdellen käyttäjäprofiilin ja käyttötilanteen mukaan. Kaikille tapahtumille, joita järjestelmä tallentaa, pitää olla yksiselitteinen aikaleima sekä kategorisoitu merkitys eli ylläpitosopimus tietojärjestelmän toiminnasta. Kuva 4.4. Tiedonkeruu älykkäässä rakennuksessa; - huoneistokohtainen mittaus ja ohjaus vihreä rajaus, rakennustason asynkroninen tiedon siirto ryhmäkeskuksista ja osajärjestelmistä punainen rajaus, liitynnät rakennuksen ulkopuolisiin tietojärjestelmiin violetti rajaus Älykkäällä rakennuksen sähkönjakelujärjestelmällä on useita tekijöitä; - käytönjoustavuus hajautetun sähkönjakelujärjestelmän avulla - asunnon sähköverkko on ryhmitelty ryhmäkohtaista mittausta ja kuorman tunnistusta varten esim. sauna, kodinkoneet, valaistus, viihde-elektroniikka ym. (tulevaisuudessa voi olla tarve vuorovaikutteiseen ohjausmahdollisuuteen edellä mainittuihin kuormiin) (vrt. Case 3) - energiantehokas käyttömahdollisuus o valaistuksen, o työpisteiden ilmanvaihdon, o lämmityksen ja jäähdytyksen säädöillä. - älykäs sähköautonlataus, samoin niihin liittyvät ohjaukset sekä informaatio akuston tilasta - sähkön laatutekijöiden, kuten epäsymmetriat, kokonaissäröt, välkyntä jne. seuranta Pistoliitännäinen sähkönjakeluverkko Nopeasyklinen liike-elämä asettaa nykyaikaiselle rakennustuotannolle yhä vaativampia haasteita. Tilojen käytön mallit ja käyttäjät vaihtuvat viime hetkiin saakka edellyttäen ratkaisuilta joustoa ja muunnelta-

42 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 42 vuutta. Tässä ympäristössä käyttäjällä tarkoitetaan yritystä tai muuta toimijaa, joka haluaa muokata työskentely-ympäristöä kuhunkin tilanteeseen sopivalla tavalla. Sähköistys, ohjaukset ja ATK- pisteet muuntuvat mukana. Kaikki toiminta työympäristössä vaatii sähköä käyttöönsä. Sen jakelu eri jännitteisenä tai muotoisena, ohjattuna, turvallisena ja helppokäyttöisenä voidaan toteuttaa pistoliitännäisellä sähkönjakeluverkolla. Pistoliitännäisten jakeluverkkojen keskeisin toimintatavoite on käyttäjälähtöisyys. Esivalmisteltujen komponenttien ja erilaisia toimintoja sisältävien laitteiden määrä kasvaa jatkuvasti. Niihin sisältyy nopean asennuksen, sähkönkytkennän ja muunneltavuuden elementti. Hajautettu sähkönjakelujärjestelmä Kymmenien käyttövuosien aikana rakennuksen tilojen käyttäjät tai käyttötarkoitus saattavat muuttua useita kertoja. Tila voi olla yhden tai useamman eri toimijan käytössä. Työympäristöön kohdistuva muutos johtaa edelleen jakeluverkon muutoksiin. Kuvassa 4.5 on esitetty hajautetun sähkönjakelujärjestelmän tilanjakokaavio, joka kuvaa jakelujärjestelmän joustavuutta. Kuva 4.5. Hajautettu sähkönjakelujärjestelmä Hajautettu sähköjärjestelmä mukautuu käyttäjän tai useamman käyttäjän tarpeisiin tiloja jaettaessa. Pistoliitännäinen sähkönjakeluverkko on silloin yksinkertaisin ja nopein tapa siirtää, laajentaa tai kytkeä uuteen muotoon olemassa olevaa verkkoa. Mitään poisheitettävää, kustannuksia aiheuttavaa romua ei synny. Tällöin myös ympäristöystävällisen elinkaariajattelun tavoite toteutuu. Sillä voidaan toteuttaa myös sähköenergian mittaus alueittain ja esimerkiksi valaistuksen sekä käyttösähkön mittaus erikseen. Hajautettu sähkönjakelujärjestelmä soveltuu - valaistuksen sähkösyöttöihin ja ohjaukseen - pistorasioiden sähkösyöttöihin - lämmityksen ja jäähdytyksen sähkösyöttöön ja ohjaukseen - ilmanvaihdon sähkösyöttöön ja ohjaukseen - energian mittaussovelluksiin

43 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 43 Hajautetun sähkönjakelujärjestelmän edut käyttäjälle - tilan jako luontevaa - nopeasti muunneltavissa - helppo ja nopea asentaa - rakennuksen käytön tehokkuus - matalat elinkaarikustannukset - alueellinen valaistusohjaus ja työpisteiden sähkösyöttö helppo järjestää - energianmittaus alueittain tai esim. valaistukselle - suunnitelmat ja asennukset voi monistaa - nousukeskus yksinkertainen ja kompakti - säästöt syöttö- ja ohjauskaapeloinnissa Kuvassa 4.6 a ja b on esitetty perinteisen keskitetyn järjestelmän ja hajautetun pistoliitännäisen sähköverkon ero. Kuvasta näkyy mm. kaapeloinnin vähäisempi tarve. Kuva 4.6: a ja b on esitetty perinteisen keskitetyn järjestelmän ja hajautetun pistoliitännäisen sähköverkon ero Sähköenergian mittausjärjestelmä Etäluettavilla älykkäillä sähköenergiamittareilla voidaan toteuttaa kiinteistön monipuolinen sähköenergianmittausjärjestelmä. Älykkäällä sähkömittarilla voidaan valvoa ja seurata kiinteistöön tulevan ja kiinteistön sisäisen verkon sähkön laatua. Mittalaite mittaa useita eri sähkön laatusuureita. Sähköenergian ja sähkön laadun mittauksen lisäksi älykäs sähkömittari erottelee mitatusta sähköstä halutut sähkökuormat. Kuormien tunnistus perustuu mittarille annettaviin eri laitteiden antamiin sähköisiin sormenjälkiin. Näin ollen asuntokohtainen sähkölaitteiden kulutuksen mittaus sekä käytön seuranta ja valvonta voidaan suorittaa yhdellä mittalaitteella yhdestä pisteestä, joten erillisiä asuntoon asennettavia mittareita ja antureita ei tarvita. Kuvassa 4.7 on esitetty erään älymittarin mittaama laitekohtainen päiväkulutus.

44 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 44 Kuva 4.. Älymittarin tulostus laitekohtainen päiväkulutus Ominaisuudet - kiinteistön sähkön laadun mittaus: jännitetasot, - alenemat, -säröt, välkyntä, jne. - ryhmäkeskusten yksityiskohtainen kokonaiskulutuksen mittaus sekä siihen liittyvien erillislaitteiden sähkönmittaus ja käytönseuranta - kulutustiedot siirrettävissä eri kohderyhmille - sähköenergian kokonaiskulutuksen mittaus - laitekohtainen kuormien erottelu - jännitteen laadun mittaus - häiritsevät/vialliset sähkölaitteet saadaan selville ennen kuin ne aiheuttavat ongelmia muille laitteille - tehotapahtumien rekisteröinti - havaitaan muutokset laitteiden toiminnassa, esim. vikaantumisen yhteydessä - mahdollistaa seniorikohteissa asukkaiden aktiivisuuden seurannan ilman erillisiä antureita (CASE 9) Käyttäjälähtöisyys - reaaliaikainen sähkönkulutustieto - informaatio sähkön kokonaiskulutuksen jakautumisesta laitteittain - auttaa löytämään säästökohteita sähkönkulutukseen - tarkka mittausdata luo mahdollisuuden järkevään sähkönkäyttöön, kaikki energiasuureet jokaisessa mittauksessa - viallisten laitteiden havainnointi - hyvälaatuisen jakelujännitteen varmistaminen - etäohjattavuus automaattisesti pilvipalvelun analysoiman datan perusteella tai käyttäjän toimesta - graafinen käyttöliittymä älypuhelimelle tai tablettitietokoneelle 4.7 Rakennetekninen älykkyys Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen rakennetekninen älykkyys ilmenee mm. normaalia helpompana ylläpitona ja huoltona. Älykkäät rakennetekniset ominaisuudet ovat - muunneltavia - esteettömiä - elinkaariedullisia

45 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 45 - ekotehokkuus - rakenteisiin integroidut energialähteet, kuten aurinkopaneelit Muunneltavuus Rakentamisen ja asumisen kustannusten näkökulmasta varautua moniin mahdollisiin tilaratkaisuihin nostaa kustannuksia. Tästä syystä todennäköiset muuntelutarpeet olisi arvioitava noin 20 vuoden aikavälillä ja suunniteltava tilat sekä rakennus- ja talotekniset ratkaisut niin, että muutokset ovat helposti ja nopeasti tehtävissä/54/. Pitkäjänteistä muuntojoustavuutta tukevat parhaiten sellaisten rakenneratkaisujen käyttäminen, joilla tiloja voidaan yhdistellä ja muuttaa kantaviin rakenteisiin puuttumatta. Elinkaariajattelu Elinkaariajatteluun perustuvaa kestävän rakentamisen teknis-taloudellista konkretisointia kutsutaan elinkaaritekniikaksi. Elinkaaritekniikan avulla toteutetaan sekä pitkäaikaisen käytettävyyden että taloudellisesti, sosiaalisesti, kulttuurisesti ja ekologisesti kestävän kehityksen tavoitteita. Rakennusten ja rakenteiden elinkaaritekniikan tärkeimpiä sovellutusalueita ovat: - elinkaarikustannusten optimoiva hallinta - energiatehokkuuden optimointi elinkaariperiaatteella energiantarpeen ja energianhankinnan vaihtoehtoja vertailemalla - ympäristövaikutusten minimointi - materiaalitehokkuuden hallinta - pitkäaikaiskestävyyden, käytettävyyden ja terveellisyyden varmistaminen. Rakennusalalla elinkaariajattelun toteuttaminen on poikkeuksellisen vaativaa, koska rakennukset ja rakenteet ovat yhteiskuntamme pitkäikäisimpiä tuotteita. Elinkaariajattelun toteuttamisessa tarvittavien suunnittelumenetelmien ja toteutustapojen tuntemus onkin alan asiantuntijoille äärimmäisen tarpeellinen ammatillinen osaamisalue sekä uudisrakentamisessa että ylläpito-, korjaus- ja muutosrakentamisessa /58/. Elinkaariedullisuus Rakennuksen elinkaariedullisuutta voidaan mitata vertaamalla rakennuksen käyttökelpoisuutta sen elinkaaren ajalta elinkaarikustannuksiin. Kestävän kehityksen tavoitteiden mukaisesti, rakennuksen elinkaaren pituudeksi olisi mitoitettava vähintään 100 vuotta /54/. Siksi käytettävien materiaalien laatuun, kestävyyteen, niiden ympäristövaikutuksiin ja kierrätettävyyteen olisi kiinnittävä erityistä huomiota. Ekotehokkuus Elinkaariajattelu sisältää myös ekotehokkuusvertailun, jossa rakennuksen kelpoisuutta ja ominaisuuksia verrataan rakennuksen elinkaarensa aikana aiheuttamiin ympäristövaikutuksiin. Tässä mielessä merkittävä vaikutus on rakentamisen sijoittumisella yhdyskuntarakenteessa suhteessa työpaikkoihin, palveluihin ja liikenneverkkoon ja maankäyttöön. Toinen merkittävä seikka ekotehokkuuden kannalta on rakennuksen energiatehokkuus sekä tarvittavan energian tuottotapa, jossa tulisi suosia primäärisesti edullista energiaa /54/. Esteettömyys

46 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 46 Esteettömyys koskee - lähiympäristöä kuten o piha o pihaväylää o paikoitusaluetta o porras- ja liikennetiloja (portaat, aulat, sisäänkäynnit, hissi, terassit, kuistit). - asuin- ja toimistotiloja kuten o asunnot, o asuin- ja toimistotilat o parvekkeet o wc- ja peseytymistilat Esteettömyyden suunnittelussa, toteuttamisessa ja ylläpidossa on huomioitava myös muut esteettömyyden osa-alueet kuin pelkästään liikkuminen. Näitä ovat liikkumisen, näkemisen, kuulemisen, hahmottamisen ja ymmärtämisen esteettömyys sekä viihtyisyys ja turvallisuus. Esteettömyys ratkaisee monia toiminnallisia ongelmia, jotka liittyvät elämän eri osa-alueisiin. Mitoituksessa on otettava huomioon pyörätuolin tai liikkumisen apuvälineiden käyttämisen lisäksi toisen ihmisen apu; fyysinen avustaminen ja ohjaus sekä neuvonta Rakennetekninen terveellisyys ja kosteusongelmien havainnointi Yleistä Rakennuksen sisäilman terveellisyyteen vaikuttaa merkittävästi rakennukseen liittyvä kosteudenhallinta. Kosteusvaurioita tulee estää paitsi terveyssyistä myös niiden rakenteita turmelevasta vaikutuksesta. Rakennuksissa tulee aina suunnitella ratkaisuja, jotka estävät tai vähentävät rakenteisiin kohdistuvaa kosteusrasitusta. On suunniteltava ratkaisuita, jotka kykenevät kestämään epäedullisia olosuhteista nykyistä paremmin, jolloin ylimääräisestä kosteusrastituksesta ei automaattisesti seuraa vaurioita. Erityisesti on kiinnitettävä huomiota /62/ - huolelliseen toteutukseen maata vasten rakennettaessa - vesikattojen ja julkisivujen rakenteisiin - kosteuden eristämiseen sekä ilmanvaihdon varmistamiseen - hyvään rakentamistapaan (vrt. RIL- ohjeisto, RT- ohjekortit, RYL- vaatimukset, oppikirjat, VTT:n julkaisut, rakennustarvikevalmistajien julkaisemat ohjeet jne.) Lisäksi tulee sisäilmaongelmien välttämiseksi huolehtia rakennuksen ulkovaipan sisäpinnan tiiviydestä sekä valita vähäpäästöisiä pintamateriaaleja. Kosteuden seuranta anturitekniikalla Kosteusvaurio voi johtua rakenteiden virheistä rakenteiden tai käyttöiän loppumisesta (julkisivu, märkätila), putkistovuodoista tai muista äkillisistä vesivahingoista.

47 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 47 Älyrakennuksessa voidaan käyttää kosteusantureita, jotka antavat informaatiota rakenteiden terveellisyyden varmistamiseksi. Anturiteknologialla voidaan tutkia, valvoja ja hälyttää rakennusosien kosteudesta ja pintakosteuksista. Anturimoduulia voidaan käyttää rakennusvaiheessa seuraamaan esimerkiksi lattiavalun kuivumista. Näin lattian pinnoitustyö voidaan aloittaa oikea-aikaisesti ja myöhemmiltä kosteuteen liittyviltä ongelmilta vältytään. Anturi voi käyttää radiolinkkinä standardinmukaista Bluetooth-radiota, ei erillistä vastaanotinyksikköä välttämättä tarvita rakennustyömaalla, vaan anturi voidaan ohjelmoida lähettämään mitattu tieto suoraan kannettavaan tietokoneeseen tai kännykkään. Vastaanottoon tarvitaan vain standardinmukainen Bluetooth - vastaanotin ja terminaaliohjelma. Anturin lähettämää dataa voidaan tallentaa ohjaamalla se suoraan tietokoneen tiedostoon. Kosteustiedot ovat aika- ja paikkamerkittyjä, jolloin ne voidaan kerätä talteen useiden vuosien ajalta. Näitä tietoja voidaan sitten käyttää hyväksi esimerkiksi korjausten suunnittelussa sekä mahdollisen kiinteistökaupan yhteydessä. Myös uusien rakennusten kohdalla, rakennusliike voi näyttää kosteusarvojen olleen koko rakennusajan vaadittujen kosteusarvojen alapuolella kosteusseurantatiedon avulla. Vanhoissa, seitsemänkymmentä- ja kahdeksankymmentäluvun rakennuksissa on havaittu esiintyvän runsaasti kosteusvaurioita. Saneerauskohteissa anturi on helppo asentaa, koska radiolinkki säästää johdotustyötä. Myöskään mittauskohta ei pääse kuivamaan porausaukkojen kautta, joita voi olla vaikea kunnolla tiivistää. Langattomilla antureilla ei myöskään ole riskiä, että kosteus pääsisi tunkeutumaan yhä syvemmälle rakenteisiin juuri antureiden porauskohdista. Yksi tärkeimmistä käyttötarkoituksista on pitkäaikaisempi seuranta homekasvun ja vesivahinkojen tai rakennusvirheiden havaitsemiseksi. Vaikka anturin akku menettääkin varauksensa vuosikymmenten kuluessa, voidaan anturi yhä käynnistää yksittäisen mittauksen ajaksi langattomalla latauslaitteella. Jokaisessa anturissa on useita kosteus- ja lämpötila-antureita, jotka asennetaan seinän, katon tai lattian eri rakennusmateriaalikerrosten rajapinnoille. Mittaustuloksista voidaan siten myös määrittää lämpötila- ja kosteusprofiileja, eli miten kosteus ja lämpötila muuttuvat eri syvyyksillä ja kuinka kostuminen tai kuivuminen etenee seinässä tai lattiassa. Myös lämpötilatiedoista voidaan tehdä tarkempia analyysejä energiatehokkuuden lisäämiseksi. Anturia voidaan sellaisenaan käyttää myös sisäilman tai vaihtoehtoisesti myös ulkoilman kosteuden ja lämpötilan seurantaan /63/. 4.8 Yhdistetyt talo- ja rakennetekniset järjestelmät ja teollinen rakentaminen Teollinen rakentaminen on yksi tapa saada aikaan älykkään rakennuksen ominaisuuksia. Modulaarinen elementtirakentaminen on yksi teollisen rakentamisen edellytys. Tavoitteena pitää myös olla, että uudet rakennukset rakennetaan niin, että ne voidaan mahdollisimman pitkälti myös teollisesti korjata. Nykyisenlaisia korjausten aiheuttamia häiriöitä ja korjauksen kalleutta ei enää tulevaisuudessa tulla hyväksymään. Älykkään teollisen talonrakennuksen yleiset periaatteet ovat tietomallinnus, avoin rakentaminen ja läpikäyvä tietotekninen systematisointi. Teollisen talonrakennuksen edut ovat: - tietomallinnukseen perustuva suunnittelu - tasainen ja hallittu tuotteiden ja tuotannon laatu

48 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 48 - nopea rakentaminen - mahdollisuus kehittää uusia, tuotteita valmistamalla tällaiset tuotteet hallituissa olosuhteissa - tehtaissa - koko tuotantoprosessin yksinkertaistaminen hallitulla ja optimoidulla tehtävä- ja vastuujaolla Teollisia ratkaisuja käytetään korjausrakentamisessa mm. seuraavilla alueilla/2/; - talotekniikan korjaukseen soveltuvia ratkaisuja - hormielementit - reititysjärjestelmät - asennusmoduulit - asennusseinämoduulit (vrt. Case 13) - julkisivut - tyhjöeriste-elementit - älyikkunat (vrt. Case 11) - lisärakentamiseen soveltuvia ratkaisuja - hissi- ja porrasmoduulit - lisäkerros- ja kattomoduulit - parveke-elementit - kylpyhuonemoduulit Oleellista on, että uudet rakennukset rakennetaan niin, että ne voidaan mahdollisimman pitkälti teollisesti korjata. Nykyisenlaisia korjausten aiheuttamia häiriöitä ja korjauksen kalleutta ei enää tulevaisuudessa tulla hyväksymään. Eräs esimerkki yhdistetystä talo- ja rakenneteknisestä teollisesta tuotteesta on nk. tekniikkaseinäratkaisu. Niitä käytetään 1970 luvun tyyppikerrostalojen kylpyhuoneiden ja keittiöiden korjaamisessa. Verrattuna perinteiseen korjaustapaan läpimenoajat nopeutuvat ja kustannukset pienenevät. Järjestelmällä toimitetaan linjasaneeraustilanteessa sopivissa tyyppitaloratkaisuissa keittiön ja kylpyhuoneen välinen tekniikkakuilu vesi- viemäri- ja sähkönousuelementein, joihin integroituvat seinä-wc, vaakareititystila vesikalusteasennuksille sekä esiasennetut putket ja rasiat sähköasennuksille. Lisäksi sen yhteydessä toimitetaan ensisijaisesti tyyppitaloihin soveltaen asukaslähtöinen verkkopalveluna toimiva materiaalivalintaportaali. Materiaalivalintaportaali hyödyntää suoraan tyyppitalojen tietomallintamista ja näihin ohjelmiin liitettyjä, materiaalitoimittajien ylläpitämiä materiaalikirjastoja. Kuvassa 4.8 on estettynä tekniikkaseinä.

49 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 49 Kuva 4.8. Tekniikkaseinä 1970 luvun tyyppitalon kylpyhuoneen ja keittiön välille.

50 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 50 5 TURVALLISUUSJÄRJESTELMÄT 5.1 Yleistä Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen turvallisuusratkaisut suojaavat omaisuutta ja ihmisiä. Ne sisältävät käyttäjäorganisaation käyttöön kattavia tukipalveluja järjestelmien elinkaaren ajaksi. Turvallisuusalan kokonaiskonseptit käsittävät järjestelmien suunnittelu-, koulutus-, huolto-, käyttöönotto- ja ylläpitopalvelut. Parhaiten toimivia kokonaisuuksia pystyvät toimittamaan yritykset, joilla on oma tuotekehitys varmistamassa eri järjestelmien saumatonta yhteen toimimista ja joilla on omassa hallinnassaan koko toteutusprosessi. Kiinteistön turvajärjestelmiä ovat; - paloturvallisuusjärjestelmät (vrt. luku 5.2) - tilaturvallisuusjärjestelmät (vrt. luku 5.3) - rakenteiden turvallisuus- ja kunnon seurantajärjestelmät (vrt. luku 5.4) 5.2 Paloturvallisuusjärjestelmät Yleistä Pelastustoimen laitteista annetussa laissa pelastustoimen laitteilla tarkoitetaan erityisesti paloturvallisuuden kannalta merkittäviä teknisiä laitteita. Tällaisia laitteita ovat mm. - rakennukseen asennettavat palonilmaisulaitteet, - paikallishälyttimet ja/tai evakuointijärjestelmä - ilmoituksen siirtojärjestelmä vaatimustenmukaisella ilmoituksensiirtovika valvonnalla - palontorjunta- ja palonrajausjärjestelmät, kuten osastoivat palo-ovet, sammutus- ja savunpoistolaitteet sekä - alkusammutusvälineistö. - informaatiojärjestelmät ohjaamaan evakuointia ja nopeuttamaan palon sammuttamista Käyttäjälähtöisyyden kannalta on tärkeätä nähdä mm. niiden - käytettävyys - nopea ja oikea paikannettavuus - luotettavuus - interaktiivisuus muiden taloteknisten järjestelmien kanssa - nopea reagoivuus Pelastustoimen laitelaki (10/2007, 6 ) säätää vaatimustenmukaisuuden osoittamisesta. Käytännössä pelastustoimen laitteiden vaatimustenmukaisuus osoitetaan TUKES- ohjeiden ja rakennustuoteasetuksen mukaisesti Käyttäjälähtöisesti älykäs palontorjuntajärjestelmä Kaikkea turvallisuutta tarkastellaan riskien perusteella, ei niinkään käyttäjälähtöisesti. Yksi todennäköisimmistä kaupunkiympäristöä uhkaavista vaaroista on tulipalo. Tulipalo voi aiheuttaa kaupungin eri rakennusten, laitosten ja palveluntuottajaorganisaatioiden toimintaan vakavia katkoksia, esimerkiksi, jos varasto tai tila tuhoutuu. Tällöin kaupunki ei pysty tuottamaan luvattuja palveluita ja toimintakatkos aiheuttaa lukuisia epäsuoria toimintahäiriöitä ja elintärkeiden toimintojen jatkuva toiminta on hyvin epätodennäköistä. Palveluiden toimintakatkokset aiheuttavat myös epäsuoria vaikutuksia sanktioineen sekä korvausvaatimuksineen.

51 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 51 Aktiivisilla, ohjelmoitavilla ja analysoivilla paloilmoittimilla toteutetaan muutosjoustavasti kaikki paloilmoittimen havainnoista käynnistyvät kiinteistön taloteknisten järjestelmien ohjaukset ja toiminnat rakennusmääräyskokoelman sekä viranomaisten vaatimusten mukaisesti. Aktiivisista ohjelmoitavista ja analysoivista paloilmoittimista löytyy tarkoituksenmukaiset ratkaisut kaikkiin rakennustyyppeihin, sekä kaikkiin valvottaviin tiloihin. Tulipalon kohdatessa henkilövahinkojen riski on suuri, aineellisista menetyksistä puhumattakaan. Käyttäjälähtöisessä älykkäässä paloilmoittimessa palonilmaisutieto välitetään - savusulkulaitteille, - savunpoistojärjestelmille, - poistumishälytys- ja turvakuulutusjärjestelmille, - kaasu- ja vesisammutusjärjestelmille, - savunpoisto-luukuille, - pelastuskäyttöön tarkoitetuille hisseille sekä - poistumisopasteille - muille hälytysjärjestelmille kuten; o palopumpuille, o palon- ja savunhallintapelleille, o palo-oville ja o koneellisille savunpoistojärjestelmille. Oikean ilmaisintyypin valinta on tärkein luotettavaan toimivuuteen vaikuttava tekijä. Ilmaisintyypin valintaan vaikuttavat seuraavat seikat 0VAT: a) lainsäädännön vaatimukset b) valvottavan alueen materiaalit ja kuinka ne palavat c) valvottavan alueen mitat (erityisesti tilan korkeus) d) ilmanvaihdon ja lämmitystavan vaikutukset e) valvottavan tilan ympäristöolosuhteet ja käyttötarkoitus f) erheellisten ilmoitusten todennäköisyys. g) Räjähdysvaaralliset tilat Erheelliset ilmoitukset voivat johtua ympäristöolosuhteista, huolimattomasta suunnittelusta, huonosti valitusta järjestelmästä, tilaan sopimattomista ilmaisimista, vääristä asennustavoista, käyttäjien vääristä toimenpiteistä, käyttäjien välinpitämättömyydestä tai laiminlyödystä ilmaisimien huollosta. Paloilmoittimen suunnittelijoiden, asentajien ja käyttäjien on otettava huomioon kaikissa toiminnoissa erheellisten ilmoitusten mahdollisuus ja pyrittävä niiden välttämiseen. (ST- Ohjeistosta lainaus) Erittäin aikainen ilmoitus kiinteistönomistajan näkökulmalta Erittäin aikainen ilmoitus suojaa sähkötiloja ja palvelinhuoneita. Kaikissa kiinteistöissä on lisääntyvä määrä sähköteknisiä laitteita ja sähkölaitteesta alkanut palo onkin kiinteistön suurin ja todennäköisin turvallisuusriski. Sähköpalo on tulipalo, - joka on alkanut sähkölaitteesta tai asennuksesta ja jossa palon mahdollistavana syttymislähteenä on ollut sähköenergia tai - jossa palokuorman muodostaa pääosin sähkölaite kuten muuntaja, kaapelit jne. tai

52 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 52 - jossa palon kehittymiseen ja leviämiseen on vaikuttanut sähkölaitteiston tai - asennuksenkäyttövirhe tai kunnossapidon laiminlyönti, vaikka palon syy on jokin muu kuin sähköenergia Laserteknologia tai erityisen kehittynyt monikriteeritekniikka havaitsee alkavat palot paljon normaalia savuilmaisinta aikaisemmin. Aikainen ilmoitus tehdään sisäisenä ilmoituksena, jota kutsutaan ennakkovaroitukseksi. Se välitetään kiinteistön tuvallisuudesta, käytöstä ja ylläpidosta vastaaville. Aikaisen ilmoituksen ansiosta alkavaan paloon voidaan puuttua ajoissa ja vältytään evakuoinnilta sekä toiminnan keskeytykseltä Aktiivinen ohjelmoitava ja analysoiva paloilmoitin Käyttäjäystävällisimmät paloilmoittimet ovat verkotettuja paloilmoitinjärjestelmiä, jotka koostuvat älykkäistä ja modulaarisista keskuksista sekä niihin liitettävistä kenttälaitteista, joiden keskinäinen yhteensopivuus on todettu standardin EN mukaisesti. Modulaarinen rakenne mahdollistaa elinkaarisuunnittelun aikana tarpeelliseksi todettujen päivitysten, muutosten ja laajennuksien toteuttamisen tulevaisuuden tarpeiden mukaan. Aktiivinen, ohjelmoitava ja analysoiva paloilmoitin testaa järjestelmää jatkuvasti. Mahdolliset viat ilmoitetaan käyttäjälle selvästi. Kuvassa 5.1 on esitetty automaattisten paloilmoittimien teknologiatasot ja järjestelmärakenteet. Aktiiviset ohjelmoitavat ja analysoivat paloilmoittimet voidaan verkottaa hyvin integroiduksi, luotettavaksi järjestelmäksi. Vain oikean tilaluokituksen järjestelmillä voidaan toteuttaa vaativien kohteiden paloilmoitinjärjestelmät, jotka liittyvät yhteen muiden palontorjuntajärjestelmien kanssa koko elinkaaren ajan. Nämä tiedot voidaan saattaa myös käyttäjien hallintaan. Kuva 5.1: Automaattisten paloilmoittimien teknologiatasot ja järjestelmärakenteet. Paloilmoittimen ennakkovaroitusominaisuus auttaa ja parantaa kiinteistön käyttäjiä hoitamaan pelastuslain mukaisen omatoimisen varautumisen velvoitteen. (ST- kortti lainauksia, 2015 tulossa oleva versio) Paloilmoittimen elinkaarisuunnittelussa huomioitavia asioita:

53 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Paloilmoitinjärjestelmä, joka on aina ajankohtainen ja viranomaisvaatimusten mukainen Tekninen yhteensopivuus vanhempien paloilmoittimien kanssa takaa sen, että asennettu järjestelmä voidaan aina päivittää ajan tasalle. Lakien ja ohjeiden tarkoituksena on varmistaa, että paloilmoittimet sekä sen ohjaamien pelastustoimen laitteiden oikealla asennuksella, huollolla ja tarkastuksella turvataan laitteiden tehokas ja luotettava toiminta niiden käyttötarkoituksen mukaisesti koko elinkaaren ajan. 2. Paloilmoitinjärjestelmä, joka muuntuu tarpeiden mukaan Kun kiinteistön toiminta muuttuu, järjestelmä voidaan mukauttaa uusiin toimintatapoihin ohjelmoimalla. 3. Laatu ja vaatimustenmukaisuus Kiinteistön paloilmoitinjärjestelmän täytyy täyttää kaikki Suomen ja Euroopan vaatimukset. Järjestelmän on oltava testattu ja sertifioitu. Sillä pitää olla jatkuva laadunvalvontasopimus kansainvälisten testauslaitosten kanssa, ja se täyttää kaikki rakennustuoteasetuksen vaatimukset. Lisäksi järjestelmän ja kenttälaitteiden yhteensopivuutta on voitava testata jatkuvasti. 5.3 Tilaturvallisuusjärjestelmät Yleistä Tilaturvallisuusjärjestelmään liittyvän osaamisen hallinta edellyttää usean osapuolen yhteistyötä ja yhteistä kieltä (mm. käyttäjä/käyttäjät, rakennusurakoitsija, arkkitehti, sähkösuunnittelija, lukkoliike, turvaurakoitsija, paloviranomaiset, vakuutusyhtiö)/16/. Kuvassa 5.2 on esitetty tilaturvallisuuteen liittyvien termien laajuus. Tilaturvallisuus tarkoittaa samaa kuin oviympäristöturvallisuus, jota termiä käytetään tästä eteenpäin. Kuva 5.2: Lukitus ja kulunvalvonta oviympäristössä Kuvan 5.2 mukaan lukitus kuuluu turvallisuusvalvonnan piiriin. Turvallisuusvalvonta on sekä henkilövartiointia että teknistä valvontaa. Tekniseen valvontaan liittyvä lukitus jaetaan käyttövoimansa mukaan sähköiseen ja mekaaniseen lukitukseen. Molemmissa näistä esiintyy käyttäjälähtöisiä ominaisuuksia. Käyttäjälähtöisen oviympäristön lukitukseen liittyviin ominaisuuksiin kuuluu; - ovien käytön helppo hallittavuus

54 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 54 - avainten vaihdon helppous - lukituksen toimivuus - etähallinta - turvallisuus - informatiivisuus, jota voidaan hyödyntää rakennuksen muissa toiminnoissa ja turvallisuudessa - kaksisuuntaisuus - vuorovaikutteisuus - luotettavuus - kadonneen avaimen hallinta Lukitusjärjestelmät Sähköisesti omatoiminen avain Sähköinen ja omatoiminen lukitusjärjestelmä kehittää tarvitsemansa sähköenergian avaimen työntöliikkeestä. Avaimet ja lukot toimivat ilman paristoja ja lukkosylinterien asennus voidaan tehdä ilman kaapelointia. Järjestelmä mahdollistaa joustavan ja turvallisen pääsyoikeuksien hallinnan kohteissa, joissa on sarjalukitus kuten - sairaaloissa, - kouluissa, - liikekiinteistöissä, - toimistorakennuksissa ja - asuntoyhtiöissä. Avaimen hyödyt Kopiosuoja Kestävyys Käyttöikä Uusiokäyttö kierrätettävyys Ohjelmointi Avainhallinnoinnin helppous Aikaoptiot Kustannustehokkuus Avaimen kopiointisuojaus perustuu elektroniseen salaukseen. Kaikki avaimet ovat mekaanisesti identtisiä. huoltovapaa avain kestää kovaa kulutusta, vettä, pakkasta (-40 C), pudottelua, elektromagneettisen sekä magneettisen kentän vaikutusta. pariston vaihtoa ei tarvita Palautuneista avaimista voidaan poistaa pääsyoikeudet ja varastoida ne odottamaan uutta käyttöä. Tyhjät avaimet voidaan ohjelmoida uuden käyttötarpeen mukaisesti ja käyttää uudelleen myös muissa järjestelmissä. Avainten ohjelmointi kestää vain kymmeniä sekunteja Pääsyoikeudet määritellään erillisellä ohjelmistolla ja ohjelmoimalla avain ohjelmointilaitteella. Palautumattomien tai kadonneiden avainten pääsyoikeudet voidaan poistaa käyttämällä uutta avainta lukossa. Avaimeen voidaan ohjelmoida erilaisia aikarajoituksia esimerkiksi liikuntasalivuoro; edellyttää lukolta kellopiiriominaisuutta. Kadonneet avaimet voidaan poistaa järjestelmästä asettamalla ne mustalle listalle ja välittämällä tieto ohjelmointilaitteella tai verkkoyhteydellä asiaan kuuluville lukoille ja avaimelle. Lukkosylintereitä tai muita avaimia ei tarvitse uusia. RFID tekniikalla varustettu avain (tagi)

55 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 55 Kulkutunniste pohjautuu RFID tekniikkaan eli radiotaajuiseen etätunnistukseen. Kulkutunnistetta voidaan käyttää yhdessä koodin kanssa tai ilman. Lukon tilatiedot varmistavat toiminnan ja antavat tietoa käyttäjille. Tällaista lukitusta voidaan avata ja valvoa kännykällä valmistajan oman järjestelmän kautta. Se ilmoittaa myös milloin joku tulee kotiin/toimistoon tai lähtee sieltä. Ovet kommunikoivat radion avulla (ei kaapelointia tai ylivientisuojia). Ne ovat digitaalisesti salattuja. Keskuslukitus ja keskusavaus tapahtuvat langattomasti ( Kotona ja Poissa tilat). Luvaton oven käyttö saadaan aiheuttamaan hälytyksen. Paristokäyttöiset avaimet Pariston kesto noin 2 vuotta. Summeri ja led valo informoi käyttäjää (esim. paristojen vaihto). Järjestelmä sisältää kaksi avausnappia oven hetkellistä avaamista varten ja keskuslukitusnappi lukitsee kaikki ovet. Valvontanapilla voidaan asettaa Kotona tila päälle Paristokäyttöinen lukko-ohjain eli kaukoavain - paristokäyttöinen lukko-ohjain sekä - lukkorunko käyttävät ohjaimen paristoja Ominaisuudet: - avainkapasiteetti on 300 kpl/ohjain - kulku- ja tapahtumarekisteri - helppokäyttöinen käyttöliittymä Käyttöä helpottavat ominaisuudet - saman kaukoavaimen voi liittää kodin, autotallin, toimistojen ja kesämökin lukkoihin jopa 50 eri oveen - käyttäjä voi itse poistaa kadonneen kaukoavaimen käytöstä ja ohjelmoida uusia avaimia käyttöön - oven voi avata kaukoavaimella läheltä tai kaukaa - kaukoavaimen ja lukko-ohjaimen paristot kestävät noin kaksi vuotta ja ne voi vaihtaa itse - keskuslukitus lukitsee ovet ja informoi avoimista ovista - lukko-ohjain informoi käyttäjää näytön ja summerin avulla oven tai järjestelmän keskeisimmistä tiloista sekä hälytyksistä - voidaan liittää useimpiin murtohälytysjärjestelmiin - sähkökatkos ei vaikuta ovien toimintaan - riittää, että yhdessä ovessa on mekaaninen avainpesä Sormenjälkitunnistus Oven ulkopuolelle asennetaan sormenjälkitunnistin, joka välittää tiedot sisäyksikölle. Jos henkilöllä on oikeus kulkea ovesta, sisäyksikkö ohjaa oven auki tilaan, muussa tapauksessa lukija ilmoittaa, että kulkuoikeutta ei ole ja ovi pysyy lukossa. Järjestelmää voidaan ohjata: - jatkuvasti auki tilaan ovi aukeaa aina painikkeesta - hetkellisesti auki tilaan ovi aukeaa painikkeesta ja palautuu lukkotilaan, kun ovi sulkeutuu - kiinni tilaan ovi on lukittuna ja se voidaan avata ulkoa sormenjälkitunnistimella (henkilö, jolla on kulkuoikeus) ja sisäpuolelta painikkeesta tai vääntönupista - turvatilaan kuten kiinni tila, mutta ovea ei saa avattua sisäpuolelta (takalukittu) Lukitusjärjestelmien hallinta

56 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 56 Lukitusjärjestelmiä voidaan hallita internetin kautta käytettävällä ohjelmistolla. Se mahdollistaa järjestelmän hajautetun hallinnan useasta eri toimipaikasta. Tietomallinnetut kiinteistön pohjapiirustukset voidaan ladata järjestelmään. Avaimet ja lukot ohjelmoidaan tietokoneeseen yhdistettävällä ohjelmointilaitteella. Tällä on monia käyttäjälähtöisiä ominaisuuksia, jotka on esitetty taulukossa 5.1; Taulukko 5.1. Lukitusjärjestelmän ominaisuuksia Turvallisuus Turvallisuutta lisäävä mekanismi Yksinkertaisuus ja helppokäyttöisyys turvallisuustason nostossa Kaksisuuntaisuus vuorovaikutteisuus Avainhallinta tiedon reaaliaikaisuus Lukitusjärjestelmän hallinnointi muuntojoustavuus ja laajennettavuus Lukkojen sijainnit rakennuspiirustuksissa ylläpidon helppous Lukon avausten tallennus lokiin ennaltaehkäisy Kustannustehokkuus ja johdottomuus Etähallittavuus ja muokattavuus Helppokäyttöisyys ja joustavuus Skaalautuvuus ja integroitavuus Käyttäjän tarpeet Järjestelmän haltija kontrolloi turvallisuuteen liittyviä tietoja ja suorittaa haluamansa auktorisoinnin. Valmistajasta riippuen avainten kulkuoikeudet voidaan mitätöidä tai niitä voidaan muuttaa tilanteen mukaan. Lukkojen ja avainten muistiin jää lisäksi tiedot kaikista avainten käytöistä. Haittalevyjen lukitusrakenne tekee lukosta käytännössä tiirikoimattoman ja uudenlainen kierronrajoitin, joka minimoi avaimen ja lukon sisäosien kulumista käytössä. Kun nostetaan rakennuksen turvallisuustasoa, mekaanisesta turvallisuudesta voidaan huolehtia levyhaittoihin perustuvalla teknologialla ja elektronisella teknologialla mahdollisestaan avainten, kulkuoikeuksien ja kulkurekisterin hallinta. Avain ja lukko kommunikoivat kaksisuuntaisesti ja avaimen käytöstä jää tieto lukon ja avaimen muistiin. Kulkuoikeuksien helppo muokattavuus on käyttäjälähtöistä. Tietoyhteyspalvelun ansiosta kaikilla ohjelmiston käyttäjillä on reaaliaikainen tieto käytössä olevista avaimista, lukoista ja niiden pääsyoikeuksista. Lisäksi ohjelmistosta voidaan tulostaa mm. avainten kuittaus- ja palautuslomakkeet, lukituskaaviot ja lukkomerkinnät sisältävät pohjakuvat. Sarjalukkojärjestelmä voidaan tarvittaessa suunnitella kokonaan uudelleen esim. kiinteistön käyttötarkoituksen muuttuessa vaihtamatta lukkoja ja avaimia. Järjestelmää voidaan myös laajentaa myöhemmin Pohjapiirustukset voidaan tallentaa PDF-muodossa ja näin määritellä jokaisen yksittäisen lukon sijainti rakennuksessa, joka helpottaa ylläpitoa. Lukko tallentaa muistiinsa yli 500 viimeisintä avausta ja avausyritystä. Tämä ennaltaehkäisee väärinkäytöksiä ja helpottaa niiden selvittämistä Merkitsevät keveämpiä elinkaarikustannuksia Selainpohjaisella ohjelmalla voidaan muuttaa kulkuoikeuksia ilman, että lukkojen luona tarvitsee käydä. Käyttäjän kannalta symmetrisellä avaimella pääsee aina sinne minne on tarkoituskin päästä. Hallinnoija näkee tällaisen järjestelmän joustavana mikäli avain katoaa, on avaimen poistaminen ja uuden avaimen luominen vaivatonta. Saman valmistajan erilaisia järjestelmiä voidaan yhdistämällä laajentaa ja integroida. Eri valmistajien soveltuvat kyllä mekaanisesti samaan pesään. Oleellista on, että lukitusjärjestelmät ja kulunvalvontajärjestelmät keskustelevat rakennuksen hallintajärjestelmän kanssa. Hyvin tehty käyttäjän tarpeiden selvittäminen auttaa lukitusjärjestelmäprosessin läpiviemisessä ja lisää käyttäjätyytyväisyyttä Joustava kulunvalvonta Kulunvalvonnan tarkoitus

57 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 57 Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen käyttäjät voivat hyödyntää joustavaa kulunvalvontaa niin taloyhtiöissä ja niiden huolto- ja kunnossapidossa kuin työelämän käyttötarpeissa. Kulunvalvonnalla tarkoitetaan ohjelmaa tai järjestelmää, jolla voidaan ohjata ja tallentaa kulkua rajapinnoilla (ovissa). Kulunvalvonnalla pyritään siis ohjaamaan luvalliset henkilöt kulkemaan tiettyjä reittejä ja estämään samalla luvattomien pääsyä valvotulle alueelle. Kulunvalvonnan tarkoituksena on suojata käyttäjän henkilöstöä ja omaisuutta sekä taata mahdollisimman häiriötön työskentely valvotulla alueella. Käyttäjälähtöisen siitä tekee se, että valvonta ei saa häiritä luvallista kulkua. Käyttäjän oltava valpas Luvallisen kulkijan mukana saattaa tiloihin päästä kulkuoikeudettomia henkilöitä. Luvatonta kulkua rajataankin parhaiten käyttäjän valppaudella. Kulunvalvonta tulee suunnitella tarkoituksenmukaiseksi, sillä liian laaja kulkuoikeus ei toimi ohjaavana tekijänä. Liian tiukasti rajattu ohjelma ohjaa kiertämään järjestelmän kokonaisuudessaan. Myös käyttöoikeus tulee suunnitella tarkasti. Käyttäjän tulee miettiä tarkasti ne alueet ja niille johtavat reitit ja ovet sekä niihin tarkoitetut kulkuoikeudet. Käyttäjälle tulee tehdä selväksi, että järjestelmä ei ole aukoton eikä sinällään estä luvatonta pääsyä rajatulle alueelle. Kulkuoikeudet Jokaiselle käyttäjälle voidaan määritellä omat sopivat kulkuoikeudet, koska käyttäjille on mahdollista myöntää erilaiset ovi- ja aikakohtaiset kulkuoikeudet. Jopa rakennuksessa vierailijoille voidaan määritellä kulkuoikeudet. Tällöin tilojen käyttö on valvottua ja luvattomilta on pääsy kielletty. Mikäli kulkukortti katoaa tai jää palautumatta, se on mahdollista poistaa käytöstä saman tien. Uusien kulkukorttien ottaminen käyttöön on yhtä vaivatonta. Koska oville on määriteltävissä eri turvallisuustasoja, voidaan valita esimerkiksi ulko-ovien avaamiseksi sekä PIN-koodin että kulkukortin ja sisäoviin riittää pelkkä kulkukortin näyttäminen lukijalle. Myös kiinteiden aukiolojen valinta on tarvittaessa. Avainhallintajärjestelmä Oviympäristöön liittyy myös erilaisia avainhallintajärjestelmiä, jotka sopivat kaikkien korkeaa turvallisuutta ja luotettavaa toimintaa edellyttävien käyttäjien tarpeisiin. Sen toiminnallisuus perustuu yksilöllisesti koodattuihin, elektromekaanisiin lukitusyksiköihin. Toimialaesimerkkejä ovat; - pankit - sairaalat - poliisi - teleoperaattorit - energiayhtiöt - koulutus- ja tutkimuslaitokset Kulunvalvontajärjestelmän edut; - Valvonnan optimointi: Kulkuoikeudet voidaan rajata tarkasti henkilön, kellonajan ja viikonpäivien tarkkuudella koskemaan jokaista järjestelmässä olevaa ovea erikseen tai yhdessä

58 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 58 - Keskitetty lukitus: Kulunvalvonta mahdollistaa myös keskitetyn lukituksen ohjauksen ja siihen voidaan liittää ohjelmasta ja laitteistovalinnasta riippuen muita toimintoja. Esimerkiksi siivooja pääsee siivousalueelle tiettyyn aikaan ja leimauksesta saadun tiedon avulla kytketään rikosilmoitin pois päältä, valot ja ilmastointi päälle ja turvalukitus aukeaa. - Lukituksen suunnittelun ja sarjoituksen helppous Myös lukkojärjestelmien soveltuvuus erilaisille ovimalleille ja tyypeille on tärkeätä huomioida ovikortteja tehtäessä /16/ Integroitu kulunohjausjärjestelmä Integroitu kulunohjausjärjestelmä huolehtii käyttäjien kulunohjauksesta, murtovalvonnasta ja työajanseurannasta. Se auttaa omistajia hallitsemaan käyttäjien liikkumista kiinteistöissä ja niihin liittyvillä ulkoalueilla. Integroitu kulunohjausjärjestelmä suojaa taloyhtiön, asukkaiden, yrityksen, asiakkaiden ja henkilökunnan omaisuutta sekä toiminnassa tarvittavia tietoja valvoen, rajoittaen ja ohjaten liikkumista alueella ja porraskäytävissä. Käyttökohteesta riippuen kulunohjausjärjestelmään voi liittää työajanseuranta-, työnumeroseuranta-, informaatiopalvelu- sekä lounasseurantaohjelmistot. Ne helpottavat jokapäiväisiä rutiineja, kuten palkanlaskentaa, lounasveloitusta ja työntekijöiden tavoitettavuutta. Kulunohjausjärjestelmään integroitavat käyttäjälähtöiset murtovalvontasovellukset ennaltaehkäisevät vahinkoja sekä varmistavat tuote- ja henkilöturvallisuuden. Murtovalvonnan avulla murron aiheuttamat vahingot ennaltaehkäistään tai rajoitetaan minimiin. Kameravalvontaa toteutettaessa on huomioitava suunnittelua ja toteutusta koskeva ohjeistus sekä lainsäädäntö. Kameravalvontajärjestelmän avulla toteutetaan kattava ja luotettava valvonta kaikentyyppisiin kiinteistöihin. Käyttäjälähtöisen kameravalvonta verkoston valinnassa on määriteltävä - kuvan tarve valvottavasta kohteesta, - ympäristön olosuhteet, - olosuhteisiin soveltuva teknologia ja - siirtoverkko, joka on riittävän nopea kaiken tiedon edelleen välittämiseksi. Videovalvonta on kellonajasta ja olosuhteista riippumaton tapa ehkäistä henkilöihin ja omaisuuteen kohdistuvia turvallisuusriskejä tai valvoa esimerkiksi liikennettä, julkisija-alueita ja prosesseja. 5.4 Rakenteiden turvallisuus ja kunnon ennakoiva valvonta monitoroimalla Yleistä Rakenteiden kunnon todellisen tilan toteamiseksi käytetään tavallisesti erilaisia fysikaalis-kemiallisia mittauksia, laskentamenetelmiä ja visuaalista tarkastamista. Jaksoittain tehdyt mittaukset eivät kerro totuutta rakenteen tilasta, laskentamenetelmissä tukeudutaan usein teoreettisiin oletusarvoihin ja visuaalinen tarkastelu on varsin pintapuolista. Kaikilla näillä tunnetuilla tavoilla rakenteen todellinen tila jää usein tuntemattomaksi eikä rakenteen käyttäytymisessä tapahtuvista

59 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 59 toiminnan muutoksista saada luotettavaa kokonaiskuvaa. Saatu mittaustieto on myös harvoin digitaalisessa muodossa automaattisesti hyödynnettävissä ylläpidon ja korjaussuunnittelun tarpeisiin. Kaikissa rakenteissa tapahtuu muutoksia johtuen kuormarasituksista, joita ympäristö tai rakenteen omat sisäiset voimat aiheuttavat. Ympäristön rasituksia ovat tavallisesti lumikuormat, maapohjarakenteiden heikkoudet, tulipalot ja vesivahingot sekä lähistöllä tapahtuva rakentaminen ja louhinta. Rakenteessa voi syntyä muutoksia myös materiaalin, työn, suunnittelun ja kunnossapidon laatuvirheistä johtuen Yleistä rakenteiden monitoroinnista Rakenteiden kunnon automaattiseen, digitaalista tietoa tuottavaan jatkuvaan monitorointiin voidaan käyttää erilaisia mittaustekniikoita. Tyypillisimpiä ovat teknologiat, joissa rakenteen pintaan kiinnitetään muodonmuutosta mittaavia antureita kuten venymäliuskoja ja valokuituantureita. Venymäliuskat ovat sähköisiä, hyvin pienen alueen mittaamiseen tarkoitettuja antureita, joiden heikkoutena on alttius sähköisille häiriöille, koska niillä on pieni mittausalue ja lyhyt käyttöikä valokuituantureihin verrattaessa. Valokuituantureita on markkinoilla kahta eri mittausteknologiaa, FBG ja Osmos. Keskitymme seuraavassa yleisemmin toteutettuun Osmos-teknologiaan, joka perustuu valon vaimenemiseen optisessa kuitupunoksessa. Osmos-optista monitorointia on jo vuosien ajan käytetty rakenteiden käyttäytymisen seurantaan ja ennakoivan kunnossapidon varmistamiseksi. Se on jatkuvaa ja automaattista rakenteiden liikkeiden seurantaa, jolla rakenteen käyttäytymisestä saadaan luotettava kuva ja syntyvät poikkeamat on sen avulla mahdollista havaita ajoissa. Monitorointi (vrt. CASE 15) on yleistynyt viime vuosina myös Suomessa, erityisesti infrastruktuurissa, koska varsinkin huonokuntoisten siltojen määrä kasvaa nopeammin kuin niitä voidaan korjata ja siksi on tarve erottaa todellista korjausta vaativat kohteet vielä kunnossa olevista. Monitorointi voi kestää muutamia kuukausia, jolloin kerätään tietoa rakenteen sen hetkisestä toiminnasta ja kunnosta tai se voi jatkua useita vuosia ja jopa rakenteen koko eliniän ajan, jolloin saadaan tietoa myös rakenteen kunnon pitkäaikaisesta kehittymisestä. Monitorointi antaa jatkuvasti tietoa rakenteen sisäisistä muutoksista, joita tavallisissa tarkastuksissa ei päästä näkemään. Monitoroinnin erilaisia toteutustapoja ovat: - Lyhyt ja kertaluontoinen monitorointi - Jaksollinen monitorointi - Pysyvä monitorointi Kertaluontoinen monitorointi tehdään yleensä silloin, kun halutaan lyhytaikaisesti tutkia rakenteessa tapahtuneita muutoksia korjaamista ja ranteen tilan analysointia varten. Siihen käytetään yleisesti erilaisia lasermittaustekniikoita ja myös perinteisiä mittausmenetelmiä esim. taipuman, tärinän ja kallistumisen mittaamiseksi. Näistä kaikista edellä mainitusta menetelmistä puuttuu ennakoivuus ja tietojen digitaalinen integrointi älykkään rakenteen järjestelmiin. Niiden lisäämiseksi monitorointi kannattaa toteuttaa itsenäisesti toimivilla, tallentavilla ja akkutoimisilla optisilla Osmos LIRIS-antureilla, jotka on helppo asentaa ja helppo purkaa pois.

60 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 60 Antureihin tallentunut tieto siirretään säännöllisin väliajoin radiotaajuuksin PC:lle ja sieltä sähköisesti kiinteistön järjestelmiin. Pysyvä monitorointi on seurantaa, joka voi jatkua jatkuu useita vuosia, jopa rakenteen koko käyttöiän ajan. Se toteutetaan helpoimmin etäluettavalla, jatkuvatoimisella, automaattisella Osmos V5- järjestelmällä, joka tallentaa tiedot omaan muistiin ja lähettää ne sieltä eteenpäin palvelimelle talteen. Mittaustapahtumaa voidaan myös asiakkaan toimesta seurata internetin kautta ja mittaustulokset on saatavissa tarkasteltaviksi aina haluttaessa ja miltä ajan hetkeltä tahansa Optinen Osmos monitorointi Toiminta Osmos -valokuitumonitorointi perustuu valon hyödyntämisestä rakenteen liikkeiden muutosten mittaamisessa. Valo kulkee pitkin punottua valokuituanturia, joka on kiinnitetty molemmista päistään mitattavaan rakenteeseen sitä myötäillen. Jos rakenteessa tapahtuu anturin päiden välissä liikettä, anturille tulevan ja sieltä palaavan valon määrän erotus vaihtelee. Tämä erotus on verrannollinen rakenteessa tapahtuviin liikkeisiin. Anturit mittavat samanaikaisesti sekä staattisia hitaita muutoksia että dynaamisia ulkopuolisten voimien aiheuttamia muutoksia. Mittaustulos on ajan funktiona saatu muodonmuutos mm-yksikössä ja se on keskimääräinen muutos anturin pituisella matkalla (2, 5 tai 10 m). Mittaustarkkuus on 0,002 mm. Ominaisuuksia ja hyötyjä Optinen monitoroinnin ansiosta saadaan rakenteen kokonaiskäyttäytyminen tehokkaaseen seurantaan. Sillä on mm. seuraavia käyttäjälähtöisiä hyötyjä; - rakenteen kriittiset osat saadaan jatkuvaan seurantaan - laaja mittausalue - hitaiden muutosten mittaaminen - nopeiden, dynaamisten muutosten mittaaminen - sähkömagneettisesti immuuni mittaustapahtuma - etähallittavuus - erittäin suuri tarkkuus - mittaustarkkuus ei muutu kun järjestelmä pysäytetään tai käynnistetään - lämpötilamuutokset voidaan korreloida lämpötilamittauksen liitämisellä. Rakenteessa tapahtuvat muutokset huomataan ajoissa, koska jatkuvatoiminen, automaattinen ja tarkka mittaus antaa rakenteesta luotettavan normaalikäyttäytymisen referenssitilan. Optista monitorointia voidaan käyttää kaikenlaisissa ympäristöissä ja se on pitkäikäinen. Se tuottaa luotettavaa mittaustulosta myös kosteissa ja likaisissa olosuhteissa sekä Suomen sääoloissa. Osmos - monitorointikokonaisuudella saadaan monipuolista tietoa rakenteesta, koska optisten antureiden lisäksi voidaan samaan keskusyksikköön liittää myös perinteisiä analogisia antureita kuten esimerkiksi lämpötila, kiihtyvyys, tuuli, kallistuskulma.

61 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 61 Kaikista antureista saatuja tietoja voidan lukea ja verrata, koska eri antureilta tuleva mittaustieto esitetään samalla aikajanalla ja samassa kuvaajassa. Järjestelmästä saatavat hälytykset antavat välittömästi tiedon, jos epätoivottava muutos rakenteessa tapahtuu Monitoroinnin antamat mahdollisuudet Monitoroinnin ansiosta rakenteen muuttumista voidaan seurata ja tapahtuvat muutokset voidaan tunnistaa nopeasti. Tämä antaa mahdollisuuksia taloudellisesti entistä järkevämpään toimintaan kunnossapidossa ja investoinneissa. Kunnostetaan vain siellä, missä se on todella tarpeen ja investoidaan uuteen sitten, kun budjetti sen sallii. Monitoroinnilla löydetään todelliset heikkoudet ja varmistetaan rakenteen suunnittelun mukainen toiminta. Sen avulla vähennetään yllätyksiä, helpotetaan valvontaa, optimoidaan resursseja, vältetään turhia käyttörajoituksia ja säästetään investointikustannuksia. Taulukossa 5.2 on esitetty rakenteiden riskit, monitoroinnin tehtävät ja mahdollisuudet. Taulukko 5.2. Rakenteiden riskit, monitoroinnin tehtävät ja mahdollisuudet Riskit Monitoroinnin tehtävä Monitorointi mahdollistaa Suunnitteluvirheet Todentaa virheet ja saada Asiantuntijalausunnot todellisen tiedon tietoa laskelmiin pohjalta Rakennusvirheet Puutteet kunnossapidossa muuttumi- Käytön nen Tuntemattomat tekijät Todentaa virheet ennen suurempia vaurioita Löytää todelliset heikkoudet Antaa tietoa rakenteessa syntyneistä muutoksista Varmistaa rakenteen hyvä kunto Puolueeton ja luotettava näkemys todellisen tiedon pohjalta Tehtävien priorisointi Mahdollisuus toteuttaa tarpeelliset muutokset kiireettä Jatkaa rakenteen elinikää Rakenteiden monitoroinnin liittäminen osaksi kiinteistön tiedonhallintaan antaa tulevaisuudessa uusiamahdollisuuksia optimoida kunnossapidon resursseja. Se mahdollistaa todelliset tarpeet ja pitää ajan tasalla kunnossapidon. Se antaa työkalut rakenteiden uusintatarpeen parempaan arviointiin. Monitoroinnin avulla kerätty tietoa on osa rakenteen elinikäistä huolto- ja ylläpitohistoriaa, jonka avulla rakenteisiin eri syistä syntyneet muutokset on mahdollista havaita ajoissa, paikallistaa ja ajoittaa.

62 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 62 6 ENERGIAN TUOTANTO JA VARASTOINTI LÄHIENERGIANA 6.1 Yleistä Käyttäjälähtöiseen älyrakennukseen yhdistetään useasti lähienergian energian tuotanto ja varastointi. Lämmöntuotantoa ei enää tarvita niin paljon, koska lähes nollaenergiatalot kuluttavat hyvin vähän energiaa. Uusiutuvan lähienergian hyödyntämiseen liittyvää suunnittelu- ja toteutustietoa nimenomaan suurten rakennusten (kerrostalot, rivitalot, toimistorakennukset jne.) tarpeita varten voi saada RIL:n julkaisusta /50/. Uusiutuvilla lähienergioilla tarkoitetaan pienimuotoisesti tuotettua energiaa, joka tuotetaan rakennuskohtaisesti, rakennusryhmäkohtaisesti tai lähialueellisesti. Suomessa käytettävistä uusiutuvista lähienergioista tärkeimpiä ovat; - Kiinteistökohtainen tai paikallinen omavaraisenergia kuten o aurinkoenergia o lämpöpumput (maa-/ilmalämpö) o paikallinen tuulienergia - lähialueen ostoenergiat kuten o bioenergia o tuulivoima o vesivoima 6.2 Aurinkosähköpaneelit ja lämpökeräimet Paneelit Myös asemakaavalla voidaan vaikuttaa käyttäjälähtöisen älyrakennuksen E-lukuun. Jos kaava sallii rakennuksen keskilinjan itä - länsi suunnassa on tarkoituksenmukaisinta käyttää viisto- tai pulpettikattoa, jonka kaltevuus on astetta ja suuremman lappeen suunta kohti etelää. Tällöin aurinkosähköpaneelit sekä aurinkolämpökeräinelementit voidaan kiinnittää vesikatteen päälle siten että niiden tuotto on optimaalinen. Aurinkopaneelien ja keräimien ja vesikatteen välissä on oltava riittävän suuri ilmarako, jonka ansiosta paneeleiden lämpötila pysyy sallituissa rajoissa. Vesikatteen pinnoitteen tulee olla lämpöä absorboimaton. Suositeltavin on vaalea sävy, jolloin paneelien ja keräimien tuotto ei putoa aurinkoisena päivänä samalla tapaa kuin tummilla pinnoilla. Yksi aurinkopaneeli on noin 1.6 neliömetriä ja tuottoteho noin 250 W peak. Keräimet Aurinkolämpökeräimiä voidaan käyttää lämpimän käyttöveden tuottamiseen sekä tilojen lämmittämiseen rakennuksissa. Aurinkolämmitysjärjestelmän toimivuus riippuu järjestelmään kohdistuvasta lämmöntarpeesta. Lämmöntarve kuvaa, kuinka paljon energiaa tarvitaan esimerkiksi käyttöveden lämmittämiseen. Aurinkolämpöjärjestelmän lämmöntuotolla katetaan osaksi lämmöntarvetta ja loppu katetaan muulla käyttöveden lämmittämiseen suunnitellulla energiajärjestelmällä.

63 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Lämmön talteenotto ilmanvaihdon poistoilmasta energia-akkuun Ilmanvaihdon poistoilmasta otetaan talteen kaikki tarvittava lämpö tuloilman lämmittämiseen ja loput "ylimääräinen hukkalämpö, voidaan lämpöpumpputekniikan avulla käyttää veden lämmitykseen. Lämmitetty vesi säilytetään lämminvesivaraajassa ja sitä voidaan käyttää eri tarpeisiin saman tien tai myöhemmin (" energia-akku"). Energia-akun käyttö älytalossa on järkevä, koska silloin voidaan tehdä lämmintä vettä hukkalämmöllä päivisin, kun normaalisti on lämpökuormia ja käyttää vettä lämmitykseen esimerkiksi öisin, kun on kylmempää. Älykäs ilmanvaihdon ja vedenlämmittämisen ohjaus määrittää milloin on järkevää tai mahdollista tehdä lämmintä vettä. Energiankulutuspiikit ilmaantuvat ääriolosuhteissa silloin, kun on hyvin kuumaa tai kylmää. Älykäs talo käyttää myös maapiirillä esilämmitettyä tai jäähdytystilanteessa esiviilennettyä, raitista ilmaa. Se on energiansäästävä tapa ja vähentää lämmitystarvetta kylmäpiikkien aikana ja jäähdytystarvetta hellejaksojen aikana. 6.4 Käyttöveden lämmön talteenotto lämpövarastoon Vaikka kerros- ja rivitaloissa huoneiston jälleenmyyntiarvoon vaikuttaa peseytymistilojen ja saunan tyyppiratkaisut, on yksi uusimmista suuntauksista toteuttaa edustustason sauna-osasto, mikä on samalla energiatehokkain vaihtoehto. Tällöin on mahdollista kerätä ns. harmaan veden sisältämä lämpö talteen erillisviemäröinnillä, mihin voidaan liittää myös huoneistokohtaiset pesutilojen suihkujen erillisviemäröinnit. Talteen otettu lämpöenergia voidaan joko varastoida tai joissakin tapauksissa myydä kaukolämpöjärjestelmään takaisin. Suomen rakennusmääräykset eivät salli harmaan veden lämmönsiirtoa suoraan lämmönsiirtimellä lämpimään käyttöveteen, mutta lämpövarastoon sen voi siirtää. 6.5 Auton lataaminen lähienergian varastoinnissa Mikäli lähienergia, kuten tuulen tai auringon, tuotanto lisääntyy, älykkäiden energiaverkkojen merkitys kasvaa. Energiaa käyttävien laitteiden huippukuormia voidaan laskea tai ottaa pois päältä ilman, että ihmisten hyvinvointi ja toiminta häiriintyvät /39/ Sähköautojen lataus Sähköautojen lisääntyessä älykkäät sähköverkot mahdollistavat lähienergialla tuotetun sähkön varastoinnin. Pienimuotoinen tuotanto, esimerkiksi aurinko- ja tuulivoima, saadaan varastoitua sopivaa kulutusajankohtaa varten. Sähköautojen lataus tarvitsee oman ratkaisunsa. Kuvassa 6.1 on esitetty muutamia latauspisteitä. Niillä voidaan mahdollistaa sekä ilmainen että maksullinen sähköauton lataus. Etäohjaus on mahdollista esimerkiksi maksuautomaatilta. RFID -tunnistuksella varustellut laitteet mahdollistavat ohjauksen paikallisesti latauspisteellä. Kuva 6.1 Sähköauton latauspisteitä (Kuva Ensto)

64 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 64 7 ÄLYRAKENNUKSEN KÄYTTÄJÄYSTÄVÄLLISET TIETOJÄRJESTELMÄT JA KÄYTTÖLIITTYMÄT 7.1 Yleistä Tietojärjestelmän tarkoituksena on tietojen käsittelyn avulla, tehostaa tai helpottaa jotain toimintaa tai tehdä se mahdolliseksi. Se koostuu käyttäjistä, tietojenkäsittelylaitteista, tiedonsiirtolaitteista, väylätekniikan hyödyntämisestä ja ohjelmistoista. Tietojärjestelmät voivat olla - hallinnollisia tietojärjestelmiä (joita käsitellään tässä luvussa) ja - teknisiä tietojärjestelmiä (joita käsitellään luvussa 8) Kiinteistöihin liittyvät hallinnolliset tietojärjestelmät eivät liity fyysisiin rakennuksiin sinänsä, vaan niiden ympärillä tapahtuvaan toimintaan ja kiinteistöjen käyttöön kuten työhön tai asumiseen. Tekniset tietojärjestelmät kuten kiinteistöautomaatio, valaistuksen ohjaus, lämmityksen säätöpaneeli tai langaton verkkoyhteys sisältävät tietotekniikkaa. Rajaukset erilaisten tietoteknisten järjestelmien välillä hämärtyvät mentäessä kohti käyttäjälähtöisiä älyrakennuksia. Teknisesti kiinteistön tietojärjestelmät toimivatt usein internetissä ja niitä käytetään selainkäyttöliittymän kautta. Myös mobiilikäyttöliittymät ovat lisääntyneet. On tyypillistä, että suuret kiinteistöjen omistajat hankkivat keskitettyyn tietokantaan perustuvan tietojärjestelmän ja velvoittavat kaikki toimijat päivittämään tiedot kyseiseen järjestelmään. Suunnittelija ei yleensä voi vaikuttaa kiinteistön tietojärjestelmiin eikä käyttäjäliittymiin suuresti. Ne voivat myös elää ja vaihtua moneen kertaan kiinteistön elinkaaren aikana. 7.2 Kiinteistön tietojärjestelmät Sama rakennus sijaitsee usein monessa eri hallinnollisessa tietojärjestelmässä. Yksi saattaa olla omistajan käytössä, toinen isännöintiyrityksen ja kolmas huoltoyhtiön käytössä. Riippuen tietojärjestelmän tarkoituksesta, myös hankintapäätökset tehdään eri paikoissa. Kuvassa 7.1 on esimerkkejä kiinteistötietojärjestelmien sisältämistä kokonaisuuksista.

65 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 65 RAJAPINNAT MARKKINOINTI LAINAHALLINTA ERILLISLASKUTUS ASIAKKAAN KÄYTTÖLIITTYMÄ Selainkäyttöliittymä tai mobiilisovellus Asiakkaan käytettävissä on sähköinen palvelu, jossa hän voi hoitaa kaikkea asumiseen tai tiloihin liittyviä asioita CRM KIRJANPITO BUDJETOINTI OSTOLASKUT KIINTEISTÖN TEKNISET TIEDOT DOKUMENTIT KIINTEISTÖN OSAPUOLET HUOLTOKIRJA MUUTTOJEN HALLINTA VUOKRA- JA VASTIKELASKUTUS SOPIMUSHALLINTA SAUNAVUOROT JA AUTOPAIKAT KUNNOSSAPITO KÄYTTÖPÄIVÄKIRJA PROJEKTIT VIKAILMOITUKSET KULUTUSSEURANTA AVAINHALLINTA RAPORTOINTI Kuva 7.1:Esimerkkejä kiinteistötietojärjestelmien sisältämistä kokonaisuuksista. Markkinoilla on erilaisia ohjelmistoja, jotka saattavat toteuttaa kapeita osa-alueita tai laajempia kokonaisuuksia. Yhteistä järjestelmille on, että ne käsittelevät kiinteistöä ja rakennusta jollain tasolla. Moniin toimintoihin esimerkkinä vuokranmaksu kiinteistö sinänsä liittyy varsin löyhästi. Kukin osa-järjestelmä käsittelee kiinteistöön liittyviä asioita omasta näkökulmastaan. Kiinteistöliiketoimintaan liittyvien järjestelmien näkökulma liittyy yleensä enemmän liiketoiminnan prosesseihin ja fyysisen rakennuksen ohjaus on varsin pienessä roolissa. Taustalla pyörivät prosessit ja toimijat eivät ainakaan parhaimmillaan näy loppukäyttäjälle. Olennaista rakennuksen helppokäyttöisyyden kannalta onkin käyttöliittymä prosesseihin ja kiinteistöön. 7.3 Älykkään rakennuksen tietojärjestelmät Älyrakennus tarjoaa erilaisten älykkäiden osajärjestelmien kautta paljon enemmän tietoa myös kiinteistön ympärillä toimiviin prosesseihin. Tietoa voidaan hyödyntää raportoinnissa tai kiinteistötietojärjestelmät voivat tarjota käyttöliittymiä käyttäjille kiinteistön ohjaukseen. Itse toiminnanohjaus tai sen prosessit eivät välttämättä muutu vaikka talo olisikin älytalo. Kiinteistön teknisten osajärjestelmien äly voi sijaita joko kiinteistön sisällä, mutta yhä enenevässä määrin järjestelmät kommunikoivat tilaansa myös rakennuksen ulkopuolella olevaan pilveen. Kommunikaatio tietojärjestelmien välillä tapahtuu joka tapauksessa rajapintojen kautta. 7.4 Rajapintojen merkitys Rajapinnat ovat keskeisessä roolissa, kun erilaisia tietoteknisiä järjestelmiä integroidaan toisiinsa. Rajapinnat ovat sopimus, jonka puitteissa järjestelmät tunnistavat toisensa ja voivat välittää tietoa toisilleen. Osa järjestelmistä on hyvinkin avoimia ja kaikki tieto on myös rajapintojen kautta muokattavissa. Osa järjestelmistä puolestaan on suljettuja ja niiden integrointi edellyttää tietoteknistä osaamista ja erillisiä projekteja.

66 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 66 Maailman verkottuessa kaikissa järjestelmävalinnoissa pitäisi suosia mahdollisuutta integroitua muihin järjestelmiin. Nämä vaatimukset on syytä ulottaa automaatiojärjestelmistä muihin kiinteistön tietojärjestelmiin. 7.5 Käyttöliittymät Yleistä Käyttäjän kokemus rakennuksesta muodostuu edelleen pääosin rakennuksen fyysisen olemuksen kautta. Kokemusta muokkaa myös kiinteistön teknisten järjestelmien käyttöliittymät. Nämä voivat olla huonekohtaisia ilmanvaihdon tai lämmityksen säätöpaneeleita, rakennuksen ympärille liittyviä palveluportaaleja tai kiinteistön markkinointiin liittyvää palvelua. Pahimmallaan käyttäjällä on erilliset käyttöliittymät vaikkapa ilmanvaihdon, lämmityksen ja valaistuksen hallintaan, oviympäristöön liittyen, vikailmoitusten tekoon tai vaikkapa ruokalan ruokalistan katseluun. Tällöin helppokäyttöisyys voi toteutua kovin hyvin. Järjestelmiä on tietysti rajallinen määrä ja käyttäjät varmasti oppivat käyttämään useita käyttöliittymiä. Tilanne ei ole ihanteellinen, kun tavoitteena on aidosti käyttäjälähtöinen ja helppokäyttöinen rakennus. Käyttäjän kannalta ihanteellinen tilanne on, mikäli kaikki kiinteistöön liittyvät palvelut löytyvät yhdestä käyttöliittymästä. Tällöin käyttäjäkokemus voidaan aidosti suunnitella käyttäjän näkökulmasta. Käyttöliittymiä syntyy, kun jokainen toimija toteuttaa käyttöliittymän oman järjestelmänsä käyttöön. Käyttöliittymien yhdistäminen edellyttää rajapintoja, jotta yhdistetty käyttöliittymä voi käyttää tietoja eri lähteistä. Teknisesti käyttöliittymät monipuolistuvat ja mobilisoituvat. Sama käyttöliittymä on käytettävissä selaimella, mobiilisivustoina tai mobiilisovelluksina. Käyttäjän näkökulmasta käyttöliittymä on ainoa asia minkä hän näkee ja kokee. Helppokäyttöisyyden kokemus rakentuu yksin sen kautta. Asia ei ole siis aivan vähäpätöinen. Vaikka matka integroituun käyttöliittymään on vielä pitkä, tietotekniset ratkaisut kehittyvät nopeasti ainakin kiinteistön elinkaareen verrattuna. Suunnittelussa huomioitava Seuraavassa on muutamia suosituksia suunnittelijoille/38/; a) Mallintamalla tehdyissä hankkeissa on hyvä tiedostaa, että saman mallin on tarkoitus palvella myös kiinteistön ylläpidon toimijoita vuosien tai vuosikymmenien ajan. Mitä 10 vuoden kuluttua korjaushanketta suunnitteleva henkilö haluaisi mallista nähdä? b) Kiinteistöön liittyvää tietoa saattaa löytyä paljonkin tietojärjestelmistä. Välttämättä ei aina ole edes tiedossa mitä tietoa on olemassa ja missä se on. Suunnittelun käynnistyessä olisi hyvä pyrkiä keräämään kaikki olemassa oleva tieto jalostuksen pohjaksi. c) Suunnittelijan olisi hyvä pohtia tietoisesti miten oma työ vaikuttaa tilojen loppukäyttäjiin. Onko omalla osuudella mahdollista vaikuttaa siihen, että kiinteistö olisi mahdollisimman helppokäyttöinen käyttäjän kannalta. Tässä voidaan törmätä myös ristiriitoihin, sillä rakentamisen kustannukset ovat ristiriidassa käyttäjän etujen kanssa.

67 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Graafinen käyttöliittymä Graafista käyttöliittymää voidaan käyttää sekä hallinnollisissa että teknisissä tietojärjestelmissä eli esimerkiksi; taloteknisten osajärjestelmien säätöön, ohjaamiseen, valvontaan ja vikadiagnostiikka energian kulutuksen ymmärtämiseen rakenneteknisiin ratkaisuihin ja rakenteiden valvontaan tietomallinnukseen turvajärjestelmien eli paloilmoittimen, kulun- ja murtovalvonnan sekä kameravalvonnan yhdistämiseksi Lisäksi graafisella käyttöliittymällä voidaan yhdistää ja integroida edellä mainittuja järjestelmiä ja kokonaisuuksia. Se on oiva käyttöliittymä myös Smart-Cityyn. Älypuhelimet on hyvä esimerkki graafisesta käyttöliittymästä. Sen käyttömahdollisuudet kehittyvät voimakkaasti. Integraatiolla hoidetaan useita rakennuksen käyttö-, huolto- ja kunnossapitoturvallisuusratkaisuita yhden käyttöliittymän kautta. Käyttäjäkohtaiset käyttöoikeuden mahdollistavat oikealle henkilöille mahdollisuuden tehdä tarvittavia toimenpiteitä. Graafinen käyttöliittymä on usein integraation kulmakivi. Helppokäyttöisyys ja monipuoliset toiminnot ovat käyttäjälähtöisen älyrakennuksen turvallisesta toiminnasta huolehtimista. Helppokäyttöinen käyttöliittymä mahdollistaa kiinteistön toimintojen hallinnan yhdellä ainoalla silmäyksellä. Pääkäyttäjä voi ylläpitää ja päivittää kaikkia valvontatyöasemia valitulta ylläpitoasemalta tai jopa omalta tietokoneeltaan, mikä helpottaa huomattavasti ylläpitoa. Vahingon sattuessa käyttäjälähtöinen graafinen käyttöliittymä auttaa havaitsemaan vahingon sijainnin välittömästi pohjakuvassa saamaan vahinkokohtaisen toimintaohjeen välittömästi näytölle paikantamaan tapahtumapaikan ja sinne kulkemisen nopeasti pohjakuvien avulla katselemaan kohteesta reaaliaikaista videokuvaa lähettämään tarvittavat tiedot automaattisesti sähköpostilla tai tekstiviestillä. Järjestelmässä voidaan määrittää erilaisia hälytys-, vahinko- tilanneluokkia, mukauttamaan järjestelmän toimintaa omiin tarpeisiin Selkeä, graafinen käyttöliittymä mahdollistaa valvottavan kokonaisuuden pohjakuvapuuna vrt. windows hakemistopuu pohjakuvan taustalla käyttää haluttua kuvatiedostoa esim. kerroksen pohjapiirrosta hakutoiminto liikkumisen pohjakuvien välillä sijoitella pohjakuville valvontapisteet o esim. vuotoilmaisimia, o paineantureita, o ilmanvaihdon säätimiä o lämpötila-antureita, o valonsäätimiä, o paloilmaisimia, o paloilmoittimen ohjaustoimintoja, o valvottuja ovia,

68 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 68 o hälytyssilmukoita o kameroita jne. valvontapisteillä oman hallintaikkunansa ja pikavalikkonsa. Reaaliaikainen tapahtumaseuranta valvontapisteiden tila näkyy reaaliaikaisesti, esim. oven aukeaminen, lämpötila, kosteus tai valvotun ilmaisimen irtikytkentä tapahtumalista näyttää tapahtumat tapahtumariveinä, joista on helppo tehdä myös pikahakuja elementtikyselyllä voi selvittää, mitä ohjauksia järjestelmään on asennettu Tapahtumien kirjaus tapahtumatiedot sekä muutostapahtumat kirjautuvat lokiin, johon voi tehdä täsmähakuja tapahtuman yhteyteen voidaan kirjoittaa syy ja toimenpiteet, jolloin lokista saadaan myöhemmin kattava tapahtumakirjasto sekä tiedot, joita vaaditaan organisaation toiminnan tai teknisten ratkaisujen kehittämiseen valvontakameroilta tallennettua materiaalia voidaan katsoa ja kelata tallennemateriaalista on mahdollista tallentaa yksittäisiä kuvia sekä videotiedostoja tapahtumien kirjaajasta on jäätävä lokitieto Järjestelmän ohjaaminen Graafisen käyttöliittymän ominaisuudet eivät rajoitu pelkkään tilojen ja tapahtumien esittämiseen, vaan myös useimpien järjestelmien- ja komponenttien ohjaamiseen. Ovia voi ohjata auki tai kiinni ja hissin kerroksia voi lukita ja vapauttaa, valoja ja lämpötiloja voidaan säätää jne. Kameroita voi ohjata vapaasti tai määriteltyihin esiasentoihin tai erityistilanteissa seuraamaan jotakin tapahtumaa. Myös kohteiden valvontatilaa voidaan hallita, esimerkiksi komponentin/komponenttien tai ryhmän voi kytkeä irti tai päälle. Käyttäjille pystytään määrittelemään eritasoisia käyttöoikeuksia. Näillä voidaan määrittää, mitä käyttäjä voi järjestelmässä tehdä. Järjestelmän pitää toimia, vaikka nettiyhteys katkeaa. Kaukovalvontajärjestelmä Kaukovalvontajärjestelmiä on erilaisia. Käyttäjälähtöisen kaukovalvontajärjestelmän etuja/hyötyjä on esimerkiksi; valvomo ei vaadi erillistä valvomokonetta pelkkä internet-selain riittää ammattimainen palveluntuottaja hoitaa palvelimen ja valvomo-ohjelmiston päivitykset ei vaadi ylläpitoa (päivitykset ja virusturva) etäkäyttömahdollisuudet yhteydet SSL -salattuja, hyvä tietoturva ei tarvetta palvelimen hankinnalle ja ylläpidolle mahdollisuus liittää muihin järjestelmiin ja palveluihin energiaraportointijärjestelmät tapahtumarekisteripalvelut tapahtumatietojen analysointipalvelu toimenpide ehdotuksen toiminnan kehittämiseksi mahdollisuus hallita useita eri kiinteistöjä visuaaliset dashboard (työpöytä) - tyyppiset esitykset, joista saa nopeasti yhdellä silmäyksellä yleiskuvan

69 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 69 dokumenttipalvelut ja dokumenttien ylläpitopalvelut

70 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 70 8 ÄLYRAKENNUKSEN KIINTEISTÖAUTOMAATIO- JA OHJAUSJÄRJESTELMÄT 8.1 Yleiset kehitysvaiheet Tässä luvussa käsitellään älyrakennuksen kiinteistöautomaation kehitystä, integroinnin perusteita ja mahdollisuuksia sekä järjestelmiä. Kiinteistöautomaatio on kokenut kuvan 8.1 mukaiset kehitysvaiheet matkalla kohti energiatehokasta, toimivaa ja älykästä kiinteistöä. Kuva 8.1: Rakennusten ja kiinteistöautomaation kehitysvaiheet

71 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Älyrakennuksen kiinteistöautomaatio- ja ohjausjärjestelmien integrointi Yleistä Rakennusautomaatiojärjestelmällä ohjataan ja valvotaan kiinteistön talotekniikan toimintaa siten, että halutut sisä- ja ulkoympäristöolosuhteet saavutetaan mahdollisimman pienellä energiankulutuksella /60/. Kiinteistöautomaatio on kiinteistön käytöstä vastaavan käyttäjän keskeinen työkalu. Käyttäjälähtöisyys älykkäässä kiinteistössä perustuu eri osajärjestelmien yhdistämiseen. Tätä kutsutaan integroiduksi automaatioksi. Integraatiota voidaan lähestyä kolmesta näkökulmasta: organisatorisesta, liiketoiminnallisesta sekä teknisestä näkökulmasta Käyttäjän tarpeet määrittelevät integraation tason. Integraation taso voi olla vertikaalinen tai horisontaalinen Vertikaalisessa (vrt. luku 8.2.4) mallissa rakennuksen eri teknisissä järjestelmissä on omat ohjaustapansa ja tiedonsiirtokanavansa, jotta järjestelmän tieto saadaan haluttuun määränpäähän. Horisontaalisilla (vrt. luku 8.2.5) toiminnoilla vähennetään päällekkäisyyksiä ja yhdenmukaistetaan tiedonsiirtoa. Kiinteistön hallintajärjestelmä (integroidun automaation käyttöliittymä) on ylätason järjestelmä, joka yhdistää kaikki talotekniset erillisjärjestelmät kuten rakennusautomaatiojärjestelmän, valaistusjärjestelmän, paloilmoitinjärjestelmän jne.. Samalla mahdollistetaan kiinteistön eri taloteknisten järjestelmien tiedonsiirto toistensa välillä (ICT-verkko). Käyttäjille tulisi olla mahdollista seurata kiinteistön toimintaa eri tavoin, kuten paikallinen valvomo, internetin kautta sekä mobiililaitteella Kiinteistön automaatiojärjestelmän älykkyys Kiinteistön automaatiojärjestelmän älykkyys on ohjelmistossa, joka on hajautettu eri tasoille ja laitteille: valvomossa on käyttäjän tarvitsemat ohjelmat järjestelmän ohjaukseen ja valvontaan ala-asemissa on prosessien itsenäiseen ohjaukseen ja valvontaan tarvittavat ohjelmat kenttätasolla on säätimiä, joiden ohjelmat ohjaavat ja säätävät jotain erillistä laitetta, kuten lämmönvaihdinta, IV-konetta, taajuusmuuttajaa tai huonesäätimiä, jotka ohjaavat huoneeseen liittyviä venttiilejä ja puhaltimia Ei riitä, että rakennukseen integroidaan uutta tekniikkaa. Uuden älyn tulee liittyä saumattomasti ja loogisesti rakennuksen käyttäjiin Talotekniikan palveluiden integroimisen periaatteet Yhteistoiminnallisuus (interoperability) tarkoittaa talotekniikassa sitä, että saman protokollan mukaiset eri laitteet tai järjestelmät voivat vaihtaa keskenään tietoja ja suorittaa toimintoja toistensa antamien tietojen perusteella valmistajasta riippumatta. Yhteistoiminnallisuudella tarkoitetaan, että eri laitevalmistajien tuotteita ja niiden palveluja voidaan käyttää joustavasti samassa järjestelmässä.

72 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 72 Integrointi on puolestaan kahden tai useamman erillisen kokonaisuuden yhdistämistä siten, että saadaan aikaan täysin uusi kokonaisuus esimerkiksi liikeilmaisin voi palvella sekä LVI että valaistusjärjestelmää sekä kulunvalvontaa. Sillä voidaan ohjata myös vaikka siivouspalveluja. Integraation tarkoitus on yhdistää rakennusautomaatio fyysisesti ja toiminnallisesti yhdeksi verkoksi. Järjestelmien yhteistoiminnallisuus saavutetaan kuitenkin järjestelmäintegraation avulla, jolloin eri järjestelmissä tarvittavat yhteiset tiedot ovat käytettävissä yhdenmukaisina ja ajantasaisina kaikissa niitä tarvittavissa järjestelmissä. Integraatio tähtääkin ohjelmistoarkkitehtuurien yksinkertaistamiseen ja uudelleenkäytettäviin laite- ja ohjelmistokomponentteihin. Integraatiolla ja yhteistoiminnallisuudella on siis sama päämäärä, mutta ne kuvaavat eri näkökulmia tarvittavasta järjestelmäkehityksestä ( Tarve kehittyneempiin ja integroituihin palveluihin luo verkottumisen tarvetta tavoitteiden (eli käyttäjälähtöisten tavoitettavien ominaisuuksien), tarpeiden, teknologioiden sekä palvelujen välille. Verkottunutta integraatiota on kuvattu kuvassa 8.2. Kuva 8.2. Integraatio prosessin, ratkaisujen ja taloudellisuuden mukaan. Käyttäjän tarpeista syntyy vaatimusten kokoonpano, jonka pohjalta voidaan määritellä budjetti. Käyttäjän tarpeiden täyttämiseksi tarvitaan ratkaisu, johon tarvitaan järjestelmä sisältäen laitteet ja ohjelmistot. Ratkaisulla tuotetaan tarvittavat prosessit ja saadaan aktiviteetit. Niistä syntyy palveluiden kokoonpano ja tarvittavat resurssit käyttöön. Järjestelmän pohjalta voidaan tehdä tarkempi kustannuslaskelma. Riippuen käyttäjistä, toteutuksen työkaluista, tarvittavasta informaatiosta ja toimintaympäristöstä, muodostuu pro-

73 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 73 jektin kokoonpano. Käyttö- ja kokonaiskustannukset syntyvät omistajille palvelujen ja projektien kokoonpanosta. Vaikka kustannuksia todennäköisesti alkuvaiheessa tarkkaillaan eniten, suurin vaikuttaja on elinkaarenaikaiset käyttökustannukset. Teknisten järjestelmien ja palvelujen alueille käyttöönottoa tehdään edelleen pääosin itsenäisesti. Keskitetyn toimialueen viestintä voi olla saavutettavissa järjestelmien välisillä protokollilla ja yhdyskäytävillä eli edellä mainitulla integraatiolla. Protokolla on yhteinen kieli, jolla järjestelmät keskustelevat keskenään. Talotekniikan palveluiden integrointi vähentää kustannuksia kahdella tavalla: 1. yhdistämällä eri ohjausjärjestelmien kaapeloinnit (mahdollisesti erillinen, mutta niiden pitää olla keskinäisessä yhteydessä esimerkiksi palohälytysjärjestelmään) 2. yhtenäistämällä komponentteja kuten kytkimet, säätimet ja anturit Vertikaalinen integraatio Heterogeenisten verkkojen yhteen liittämisessä yhdyskäytävien avulla on kaksi haittaa, jotka johtuvat käytetystä yhdyskäytävästä. Siksi paras tapa on korvata yhdyskäytävä ja jakaa se suoraan oheislaitteisiin. Tämä johtaa ns. vertikaaliseen integraatioon, jossa verkon osien yhteen liittäminen voidaan toteuttaa käyttämällä yksinkertaisempia, tunneloituja reitittimiä yhdyskäytävien sijasta, (kuva 8.3). Kuva 8.3. Reititinratkaisu vertikaalisessa integraatiossa Vertikaalisen integraation edut Tähän reititykseen perustuva lähestymistapa tarjoaa kaksi keskeistä etua. 1. Päästä -päähän - turvallisuus tulee mahdolliseksi. Käyttämällä yhteisiä turvamekanismeja, reititin voi yksinkertaisesti lähettää viestejä haluttuun verkon kohteeseen. Tällöin ei ole tarvetta tehdä muunnoksia tai koota suojattuja verkkoviestejä. Tämän vuoksi laitteet, jotka sijaitsevat eri verkon osissa, pystyvät luomaan turvatun kanavan suoraan niiden välille. Tietojen kartoituskohta kahden verkon välillä on nyt jaettu laitteeseen. Horisontaalisessa ratkaisussa se toteutetaan yhdyskäytävässä (vrt.luku 8.2.5). Tämä vähentää merkittävästi kokoonpanon ongelmia, koska ainoastaan laitteessa on tiedon

74 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 74 kuvauskohtia, jotka ovat kiinnostavia. Tämän vuoksi laitesukupolvi ja yläpuolella oleva hallinnan liityntätaulukko eivät merkitse paljon. Tämän prosessin avulla on tarkoituksena helpottaa ja (osittain) automatisoida hallinta-/suunnittelu työkaluja. 2. Standardilaitteita voidaan käyttää niin kauan kuin viestinnän joukossa on yksi ohjaava protokolla. Verkko on yksinkertaisesti jaettu vain integroiduille laitteille. Samoin vain ne laitteet, jotka on liitettävä eri heterogeenisen verkon osiin, voivat käyttää useita protokollia. Tämä joustavuus ja yksinkertaisempi kartoitus tekevät vertikaalisesta integraatiosta edullisemman. Se mitä verkon teknologiat tuottavat, ei riipu ainoastaan kiinteistöautomaation tasosta, vaan myös rakennuksen palvelun toimialueesta tai integraattorin toimintaan liittyvästä kokonaisnäkemyksestä. Varsinkin suurissa rakennuksissa, monimutkaisissa ja hyvin heterogeenisissä järjestelmissä, asennetaan nykyään lisääntyvässä määrin I/O-pisteitä. Vertikaalisen integraation haitat Se, mikä aiemmin oli erillisenä, on nyt tietona kaikille. Tämä aiheuttaa turvallisuusriskin, jota ei tiedetty kiinteistöautomaatiossa aiemmin olevan. Siksi tarvittavia turvatoimia kehitetään lisää. Toisaalta yksittäinen piste voi aiheuttaa toiminnassa virheitä Horisontaalinen integraatio Kiinteistöautomaatiojärjestelmille on tyypillistä, että ne ovat enimmäkseen toteutettu käyttämällä sovelluksesta riippuvaisia osajärjestelmiä, jotka on alun perin suunniteltu keskinäistä tiedonvaihtoa varten. Ne antavat keinot tarvittavien tietojen vaihtoon. Verkon osien liittäminen toisiinsa yhteisellä runkoverkolla on yleistynyt. Tästä integrointilähestymistavasta käytetään myös nimitystä horisontaalinen integraatio. Kuvassa 8.4 on esitetty horisontaalisesti integroitu verkko, jossa aliverkot on toteutettu käyttämällä erilaisia verkkoprotokollia (esimerkiksi LonWorks ja KNX). Tämän taustalla olevat heterogeeniset verkkoarkkitehtuurit vaativat erityistä huomiota integraatiota suunniteltaessa. Liitettäessä niitä yhteen yhdyskäytävän laitteilla, ne kykenevät kokoamaan ja kartoittamaan molemmissa verkoista olevat viestit. Lisäksi ne tarjoavat molempien verkkoprotokollien väliset suhteet. Kuva 8.4. Yhdyskäytäväratkaisu horisontaalisessa verkossa

75 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 75 Horisontaalisen integroinnin haitat Horisontaalisen integraation lähestymistapa tuo kaksi haittaa. 1. Yhdyskäytävien on kyettävä kartoittamaan kaikki tietopisteet, jotka löytyvät molemmista liitetyistä verkoista ja jotka tarvitaan integroitaviin sovelluksiin. Tämä vaatii laajaa kartoitustaulukointia, joka täytyy tallettaa ja ylläpitää. Lisäksi yhdyskäytävä on kriittinen osa internetyhteyden luotettavuutta. Jos kyseessä on yhdyskäytävän vika tai pelkät virhemääritykset, hajautetut sovellukset eivät voi enää viestiä. Lisäksi yhdyskäytävät ovat alttiita hyökkäyksille, koska kartoitustaulukot keskittävät liitettyjen verkkojen prosessien tiedot. Näin ollen pääsy näihin taulukoihin tarjoaa yksinkertaisen mahdollisuuden manipuloida tallennettuja tietopisteitä. 2. Laajaa keskinäistä turvallisuutta (eli turvatussa kanavassa taataan tietojen eheys, luottamuksellisuus, tuoreus ja autentikointi) on vaikea taata kahden tai useamman laitteen sijaitessa eri verkon osissa. Tiukat turvallisuusvaatimukset nykyaikaisessa kiinteistöautomaatiojärjestelmässä johtuvat siitä, että monipuoliset sovellukset vaativat myös turvallisuutta koskevat tiedot jaettavaksi. Laitteet, joissa on yleensä lievempiä vaatimuksia turvallisuudesta tai ei vaatimuksia lainkaan (esim. LVI järjestelmä), tulevat vaihtamaan informaatiota verkon kanssa, joissa turvallisuus todennäköisesti saavutetaan käyttämällä omia mekanismeja (esim. oma valvontaverkko). Esimerkiksi kokoushuoneen sisäänkäynnin seuranta valvontakameralla voi olla LVI-ohjaimen tulo. Sen mukaan ohjausta voidaan sitten mukauttaa huoneeseen saapuvien ihmisten määrän mukaan. Kuten kuvasta 8.4 voidaan päätellä, ainoa tapa saavuttaa kattava turvallisuus horisontaalisesti integroidussa verkossa, on turvata jokaisen verkon osakokonaisuus erikseen. Suojatut kanavat ovat vain laitteen ja vastaavan yhdyskäytävän välillä. Jokaisessa yhdyskäytävässä viesti on muutettu ja sittemmin varmistettu käyttämällä uuden protokollan mekanismeja. Tilannetta pahentaa entisestään se, että kaikki protokollat eivät tarjoa samaa tukea tai edes sisällä turvamekanismeja. Esimerkiksi sekä standardoitu, lyhyenkantaman, langaton tietoliikenneverkko nimeltään ZigBee 2006 että tietoliikenneprotokolla nimeltään BACnet lisäys g, edellyttävät mekanismeja tietojen luotettavuuden varmistamiseksi. Kuitenkin ne perustuvat eri algoritmeihin, jotka tekevät niistä yhteensopimattomia. Horisontaalisen integroinnin etuja Käyttäjät vaativat rakennukseen luotettavia järjestelmiä. Se tarkoittaa yksittäisen pisteen virheiden poistamista. Järjestelmien palvelut on jaettu osiin ja jokaista toimintaa ylläpidetään erikseen. Kuitenkin jokainen osa voidaan erottaa kokonaisuudesta erilleen. Toisaalta, talotekniikan laajasti automatisoitu integrointi, toiminnanohjausjärjestelmät, luo tarvetta antaa tietoja kentältä yritystasolle. Tyypilliset edut järjestelmän uusimiseksi: - parantunut järjestelmän suorituskyky ja luotettavuus - vähentää laitoksen käyttöhäiriöitä - kilpailukyvyn paraneminen (jos rakennus on vuokrattu) - joustavuuden lisääntyminen - suojaa järjestelmän vanhenemiselta Verkkoteknologioita käytetään palveluiden integroimiseksi sekä verkkomedioiden käyttöön. Eri järjestelmien yhteinen kaapelointi on hyödyllinen integraattorille. Toisaalta, kiinteistöautomaation verkot ovat täy-

76 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 76 sin eristyksissä tietoverkoista. Pääsy IT järjestelmiin kiinteistöautomaation palveluista vaatii verkkojen yhdentymistä. Vastatakseen näihin vaatimuksiin, kiinteistöautomaatiossa on tarvetta myös uuteen vertikaaliseen integraatioon Kiinteistöautomaation integraatio Kiinteistöautomaatiossa integraatio jakautuu kahteen hallinnolliseen portaaseen: 1. Yritystasoon eli yritysportaan toiminnallisuuteen 2. Kiinteistötasoon eli kiinteistöportaan toiminnallisuuteen. Yritystason integraatio tarkoittaa pääosin palvelukeskeistä arkkitehtuuria, jossa liiketoiminnan ja kiinteistön hallinnon tietojärjestelmien verkkoja hyödynnetään integroinnissa. Palvelukeskeinen arkkitehtuuri ei tukeudu teknologiaan, vaan rakentuu prosesseista vastaavan keskittimen varaan. Yritysportaan toiminnallisuus sisältää myös kiinteistön valvomotason ja etäkäytön toimintoja rajapintanaan palvelutason arkkitehtuuri. Kiinteistötason integraatio tarkoittaa kiinteistön tai kiinteistöjen järjestelmätason ja kenttätason integraatiota, jossa hyödynnetään tietojärjestelmiä etä- ja valvomokäytössä. Se tarkoittaa myös erilaisia yhdyskäytäviä ja protokollia sekä muita rajapintoja taloteknisten järjestelmien välillä. Yritysportaan toiminnallisuus soveltuu kiinteistön omistajien ja vastaavien tahojen käyttöön. Kiinteistöportaan toiminnallisuus soveltuu huolto- ja ylläpitotoimintoihin. Tämä jako on tehtävä, ettei sekoiteta eri portaiden integraatioita keskenään. Tällöin voidaan käsitteellisesti määritellä ja puhua eksakteista asioista, joilla saavutetaan näistä portaista havaintoja, mitattavuutta sekä ennustettavuutta. Osittain portaat ja termit limittyvät keskenään ja porrastus selkeyttää terminologioiden käytön kontekstia. Näiden kahden portaan välinen yhteistoiminta perustuu rajapintoihin, joilla mahdollistetaan kiinteistöautomaatiojärjestelmien liittäminen kiinteistön hallinnolliseen verkkoon. Liiketoimintaa ja sitä palvelevan kiinteistöautomaation kerrosten rakenne on esitetty käsitekaaviossa (kuva 8.5).

77 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 77 Kuva 8.5. Liiketoimintaa ja sitä palvelevan kiinteistöautomaation kerrosten rakenne Kuvan 8.5 kaavio keskittyy keskeisiin tietolähteisiin. Se tarjoaa tietoja ja resursseja tietohallintaan sisältäen seuraavat tasot: - Taso 0 sisältää ajurit, jotka keräävät tiedot suoraan IT- ja infrastruktuurin laitteilta, ulkopuolisilta antureilta ja muilta hallinto-ohjelmistoilta. Tasolla on omia ajureita keräämässä tietoja. - Taso 1 tarjoaa pääsyn ohjauskäyttöliittymiin hallinnon palvelimelle. Koska laitteet vaativat monimuotoisuuden hallintaa, palvelin käyttää suoria ja epäsuoria ajureita hallitakseen datakeskuksen laitteita. Taso 1 sisältää rajapintoja, jotka asettavat raja-arvot ja muodostavat tapahtumahälytyksiä, joihin hallintajärjestelmä reagoi. Se tarjoaa myös keinot määritellä datan kehityssuunnat, luoda historianäkymiä ja asettaa kiinnostavien seurantapisteiden tietoihin perustuvan optimoinnin. - Taso 2 voi seurata kynnysarvoja ja poikkeamia. Tiedot kaikista keräyspisteistä normalisoidaan, tallennetaan tietovarastoon ja asetetaan käytettäväksi hallinnan sovelluksissa. - Taso 3 tukee toiminnanohjausta. Siellä tehdään fyysiset optimoinnit, jotka perustuvat palvelutason sopimuksien kykyyn vastata työmäärään. Tämä taso sisältää aineellisen omaisuuden hallinnan ja lisensoinnin. - Taso 4 tarjoaa liiketoimintaa varten mitattujen tietojen keräämisen. Liiketoiminnan osa voi sisältää kirjanpidon ja raportoinnin noudattamista sekä tiedotuksen ja resurssien suunnittelua. Käyttäjiä tämä rakenne palvelee esimerkiksi palautejärjestelmien (vrt. luku 9.8) muodossa. Järjestelmistä saatava informaatio voidaan tuoda esimerkiksi näyttötauluille. Niissä voi näkyä käyttäjän tekemien valintojen vaikutus energiankulutukseen Integraation laajuus määrittää urakkarajat Vähäinen järjestelmäintegraatio

78 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 78 Integraation laajuus riippuu järjestelmien tarpeista, ei niinkään kiinteistön koosta. Jos vaatimukset ovat pienemmät, toteutus voi olla kuvan 8.6 mukainen. Tällöin automaatiourakoitsija toimii esimerkiksi ilmastointiurakoitsijan alaurakoitsijana. Automaatiourakoitsija hoitaa vain rakennusautomaatiojärjestelmien (LVItekniikan) välisen integraation. Tämä ei sisällä kiinteistöautomaation integrointia, johon kuuluisi esimerkiksi turvapuolen, kulunvalvonnan tai valaistuksen integraatio rakennusautomaatiojärjestelmään. Kuva 8.6. Yhden pienemmän kiinteistön rakennusprojekti - Vähäinen järjestelmäintegraatio Kiinteistöautomaation integrointi Kun siirrytään astetta vaativampaan integraatioon eli kiinteistöautomaation integrointiin, tarve automaatiourakan siirtämisestä alaurakoitsijan tasolta pääurakoitsija tasolle, on välttämätöntä (kuva 8.7). Kuva 8.7. Tyypillinen järjestelmä - Yksi rakennusprojekti - lisääntynyt järjestelmäintegraatio Tällöin tehtävän integraation motiivina on esimerkiksi energiatehokkuus. Tällöin kiinteistöautomaatio sisältää rakennusautomaation (LVI), valaistuksen, jne.. Kiinteistöautomaatio sisältää myös rakennuksen ulko-

79 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 79 puoliset automaatiot esimerkiksi aluevalvonnan. Tämä edellyttää muutoksia suunnittelusopimuksiin. Tällaisessa kohteessa on välttämätöntä saada automaatiosuunnittelija ja/tai urakoitsija mukaan jo hankesuunnitteluvaiheeseen. Samalla otetaan entistä tarkemmin huomioon elinkaari kustannukset ja järjestelmän huolto ja ylläpito. Useamman kiinteistön integraatio Kun siirrytään vaativiin kohteisiin (kuva 8.8), joissa on mukana jo useita kiinteistöjä ja keskitettyä hallinnointia, on automaatiointegraattorin tarve jo välttämätön. Kuva 8.8. Avoimet järjestelmät muuttavat mallin Useita lähtökohtia. Vastuukysymykset kasvavat ja vaatimukset tuovat mukanaan laajemmat palvelut ja turvallisuuteen liittyvät asiat eli urakkarajat ja sopimukset muuttuvat. Mukaan voi tulla jo energiayhtiöiden sähköverkkojen automaation integrointi kiinteistöautomaatioon, joka mahdollistaa toisen tyyppisen tariffipolitiikan tai energiayhtiöiden kysynnän jouston. Tämä tarkoittaa sitä, että myös urakointitasolla tarvitaan laajempaa monialaosaamista ja verkostoitumista.

80 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 80 9 KÄYTTÄJÄLÄHTÖISEN ÄLYRAKENNUKSEN SUUNNITTELU 9.1 Yleistä Tässä luvussa kuvataan, miten osana tai rinnakkain tavanomaisen suunnittelu- ja rakentamisprosessin viedään läpi ns. käyttäjälähtöisen älykkyyden suunnittelu- ja toteutusprosessi. Sen avulla rakennukseen saadaan toteutetuksi käyttäjän haluama, sen hetkistä rakentamisen luokitustasoa (D) parempi ratkaisu (C, B, A), ks. kohta 2.4. Tietomallinnuksen avulla rakennuksen suunniteltu toiminto siirtyy älykkääksi ja hallituksi toiminnaksi. 9.2 Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnitteluperusteet Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelulla tulee olla käyttäjälähtöisyyden lisäksi selkeä peruste, joka on kiinteistön omistajan ja/tai kiinteistön käyttäjän toimintojen parantaminen. Siinä on huomioitava myös kyberturvallisuus. Perusedellytyksenä on, että rakennuksen älykkyystaso valitaan jo hankesuunnitteluvaiheessa (ks. kohta 2.x). Kiinteistön omistaja valitsee kiinteistöön älykkäitä järjestelmiä ja ratkaisuita seuraavista syistä: - talon elinikä pitenee - talon huollontarve vähenee - vika-, häiriö- ja käyttökatkostilanteet vähenevät - talon energioiden kulutus alenee - talon olosuhteet paranevat - talon tilojen haluttavuus paranee - talon imago paranee - talon terveysriskit alenevat - talo on vaivattomasti ja edullisesti muunneltavissa eri tilanteisiin jne. Kiinteistön käyttäjä arvostaa älykkäitä järjestelmiä ja ratkaisuita seuraavista syistä: - palvelut, tuotteet ja järjestelmät ovat käyttäjälähtöisiä, hyödyllisiä ja mukavia - tilojen olosuhteet ovat laadukkaat ja käyttäjän hallittavissa - tilojen käyttö ja hallittavuus helpottuvat - huolto- ja korjauskatkosten ja häiriöiden määrä alenee - tilat ovat joustavasti muunneltavia eri tilanteisiin ja tarpeisiin - tilojen käyttö- ja energiakustannukset ovat alhaiset - tilojen rakennuksen imagoarvo on sopiva - tilat ovat tavallisia jne. Talon älykkyyteen tehdään investointeja, jotta saavutetaan em. listoissa esitettyjä tavoitteita. Jokaiselle älykkyyteen tehtävälle investoinnille on kyettävä laskemaan investointi- ja ylläpitokustannukset sekä ne tuotot (yleensä säästöt), joita investoinnilla tavoitellaan. Laskelmien perusteella tehdään investointipäätös, mikäli se todetaan kannattavaksi. Tuottojen määrittäminen on hankalaa, sillä se edellyttää syvällistä tietämystä kiinteistön omistajan ja kiinteistön käyttäjien asumistavoista, liiketoiminnoista ja toimintakulttuureista. Kiinteistön käyttäjien aktiivinen rooli älykkäiden ratkaisuiden toteuttamisessa on ratkaiseva edellytys niiden onnistumiselle.

81 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 81 Ammattimaisilla kiinteistön omistajilla on usein valmiiksi laadittuja ohjeistoja suoraan rakennuksen älykkyyteen tai sitä sivuaviin ominaisuuksiin liittyvänä. Näissä kohteissa älykkäiden järjestelmien suunnittelu on helppoa, kunhan muistetaan tarkistaa ohjeistojen ajantasaisuus. Älykkyys on rakentamisen nopeimmin kehittyvä ja muuttuva osa-alue. Kertaluonteisten rakentajien kohdalla älykkäiden ratkaisuiden suunnittelu on hankalampaa ja vaatii tehokasta työskentelyä varsinkin suunnitteluprosessin alkuvaiheissa ja päätöksenteossa. Käyttäjälähtöisen älyrakennukseen suunnittelu edellyttää suunnittelijalta asioiden laajaa hallintaa. Suunnittelijan on pyrittävä usean asian laadukkaaseen suunnitteluun käyttäjän näkökulmasta tarkasteltuna. 9.3 Käyttäjälähtöisen suunnitteluprosessin ohjaus ja vuorovaikutus Älykkyyden suunnittelu rakennukseen on geneerinen suunnittelutapahtuma. Se on eri järjestelmien toimintojen ja ominaisuuksien yhdistelemistä viisaalla tavalla, jotta päästään aiempaa älykkäämmin toimivaan kokonaisuuteen. Älykkyyden suunnittelu tuottaa vaatimuksia varsinaiseen järjestelmäsuunnitteluun. Älykkyys suunnitellaan samalla tavalla kuin hankkeen talouskin. Se etenee muusta järjestelmäsuunnittelusta erillisenä geneerisenä prosessina ja edellyttää rinnalleen sen, että varsinainen järjestelmäsuunnittelu ottaa siinä syntyneet ratkaisut huomioon jokaisen järjestelmän suunnittelussa. Älykkyyden suunnittelu on täysin kiinteistökohtainen prosessi ja samankaltainenkin rakennus voi poiketa älykkyysratkaisuiltaan naapurista paljon. Älykonsultti Älykkyyden suunnittelua ei voi tilata tällä hetkellä miltään yksittäiseltä järjestelmäsuunnittelijalta, vaan siihen tarvitaan kaikkia järjestelmiä riittävästi tunteva koordinoiva suunnittelukonsultti ( älykonsultti ). Hänen tulee tuntea hyvin kiinteistönomistajan tahtotila. Tämän älykkyyden suunnittelua koordinoivan konsultin puuttuminen suunnitteluryhmästä on tällä hetkellä merkittävä este älykkäiden ratkaisujen yleistymiselle. Kuvassa 9.1 on esitetty älykonsultin tehtävät ja ohjaustehtävät suunnitteluprosessin eri vaiheissa. Hän koordinoi arkkitehdin, LVISA - suunnittelijoiden suunnittelutyön siten, että tahdottu talotekninen älykkyys löytyy lopputuloksesta. Lisäksi tilaajan ja älykonsultin tulee erikseen varmistaa rakennesuunnittelijan kanssa rakenneteknisten älykkäiden vaatimusten toteutumista.

82 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 82 ÄLYKONSULTIN OHJAUSTEHTÄVÄT 1.Ohjataan hankesuunnittelua siten, että kaikilla suunnittelusektoreilla tehdään oikeat tekniset ja rahalliset älykkyyteen kohdistuvat panostukset. 2.Ohjataan luonnossuunnittelua siten, että älykkyyteen liittyvät tekniset ratkaisut tulevat oikealta taholta asianmukaisesti hankituksi. 3.Ohjataan hankinta-aineiston laatimista siten, että älykkyyteen liittyvät ratkaisut tulevat oikealta taholta asianmukaisesti hankituksi. 4.Ohjataan toteutussuunnittelua siten, että älykkäät ratkaisut saadaan toteutukseen laadukkaina, toimivina kokonaisuuksina. 5.Ohjataan rakentamista siten, että älykkäät järjestelmät ja toiminnot toteutuvat laadukkaalla tavalla. ARK LVI AUT SÄH RAK ÄLYKKYYDEN MÄÄRITYSPROSESSI / ÄLYKONSULTTI HS LS HA TOS RAK HS LS HA TOS RAK HS LS HA TOS RAK HS LS HA TOS RAK HS LS HA TOS RAK A. B. C. D. ÄLYKONSULTIN TEHTÄVÄT A. Hankesuunnitelmien tarkastaminen (ovatko älykkyyteen liittyvät hankinnat mukana ja onko niille tehty investointi varaus) B. Luonnossuunnitelmien tarkastaminen (ovatko valitut tekniset järjestelmät ja ratkaisut sellaisia, että haluttu älykkyystaso voi toteutua) C. Hankinta-aineistojen sekä urakkatarjouksien tarkastaminen (onko älykkäät ratkaisut sisällytetty tarjouspyyntöihin ja tarjouksiin, onko toimitus täydellinen ja aukoton, onko esitetty poikkeavia toimitusehtoja) D. Toteutussuunnitelmien tarkastaminen (onko älykkäät järjestelmät ja ratkaisut sisällytetty toteutussuunnitelmiin asianmukaisesti, onko toteutus ongelmaton) E. Rakennuksen tarkastaminen ja laadunvarmistus (onko tavoiteltu älykkyystaso toteutunut, toimivatko järjestelmät ja ratkaisut älykkäästi ja oikein, onko ohjelmoinnit suoritettu oikein, tarvitaanko jälkitoimenpiteitä) Kuva 9.1. Älykonsultin tehtävät ja ohjaustehtävät suunnitteluprosessin eri vaiheissa. Vuorovaikutus Käyttäjälähtöinen älyrakennuksen suunnittelu tarkoittaa vuorovaikutteista tapaa suunnitella älypalveluja ja muita digitaalisia ratkaisuja käyttäjien tarpeet huomioiden. Käyttäjälähtöisyydellä tavoitellaan käyttökokemusominaisuutta, jonka saavuttaminen kokemuksen henkilökohtaisuudesta huolimatta tulisi olla jokaisen älyrakennuksen tuottaman palvelun tavoite. Käyttökokemusta voidaan kuvata myös seuraavien elementtien kautta (kuva 9.2): Kuva 9.2. Käyttökokemuksen elementit

83 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 83 Käyttäjälähtöisen suunnittelun vastakohtia ovat esimerkiksi järjestelmäkeskeinen suunnittelu, jossa teknologia valitaan ennen kuin tunnetaan käyttäjän tarpeet tai asiantuntijakeskeinen tapa, jossa älypalvelun tuottaja tai suunnittelija edustaa käyttäjää ja olettaa, mitä käyttäjä haluaa. Käyttäjälähtöisyyttä ei edistä myöskään se, jos älypalvelu suunnitellaan yksittäisenä ymmärtämättä sen suhteita ja riippuvuuksia muihin siihen liittyviin palveluihin. Käyttäjän tarpeet tutkittava Pääasialliset käyttäjät ja huomioon otettavat erityisryhmät on määriteltävä, koska käyttäjäryhmät vaikuttavat siihen, miten älypalvelu toteutetaan. Käyttäjien tarpeet ja käyttötilanteet on otettava huomioon, jotta älypalvelusta tulisi mahdollisimman hyödyllinen ja helppokäyttöinen. ISO mukaan käytettävyys mittaa sitä, miten hyvin käyttäjät voivat käyttää tuotetta, järjestelmää tai palvelua tietyssä käyttötilanteessa saavuttaakseen määritetyt tavoitteet tuloksellisesti, tehokkaasti ja tyytyväisinä. Tämä vaatii sen, että suunnitteluvaiheessa alusta lähtien tutkitaan tarkkaan käyttäjien taitoja, tarpeita ja rajoituksia. 9.4 Tietomallinnus suunnittelun ja toteutuksen keinona Yleistä Rakennuksen tietomallinnuksella (BIM -teknologialla (Building Information Modeling)) tarkoitetaan rakennuksesta luotua digitaalista yhtä tai useampaa todellisuutta vastaavaa virtuaalimallia. Nämä mallit tukevat rakennuksen ja rakentamisen suunnittelua kaikissa vaiheissa ja mahdollistavat paremman analytiikan ja hallinnan kuin manuaaliset prosessit. Digitaalisesti koostetut mallit sisältävät rakennuksen täsmällisen geometrian ja tiedot, joita tarvitaan rakentamisen, osien valmistuksen ja hankintatoimen tukena rakennusvaiheessa /61/. Sen tavoite on suunnittelun ja rakentamisen - laadun, - tehokkuuden, - turvallisuuden ja - kestävän kehityksen mukaisen hanke- ja elinkaariprosessin tukeminen. Tietomalleja hyödynnetään koko rakennuksen elinkaaren ajan, lähtien suunnittelun alusta ja jatkuen rakennusprojektin jälkeenkin käytön ja ylläpidon aikana. Tietomallintamisen hyödyntämismahdollisuuksia on lisäksi esimerkiksi; - teollisen rakentamisen ja infra-alan toimitusketjuissa - kiinteistöjen elinkaaren hallinnassa sekä - yhdyskuntasuunnittelussa Tietomallit mahdollistavat mm: - investointipäätöksien tuen vertailemalla ratkaisujen toimivuutta, laajuutta ja kustannuksia - energia-, ympäristö- ja elinkaarianalyysiratkaisujen vertailua, suunnittelua ja ylläpidon tavoiteseurantaa varten - suunnitelmien havainnollistamisen ja rakennettavuuden analysoimisen

84 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 84 - laadunvarmistuksen, tiedonsiirron parantamisen ja suunnitteluprosessin tehostamisen - rakennushankkeiden tietojen hyödyntämisen käytön ja ylläpidon aikaisissa toiminnoissa Mallinnuksen onnistumiseksi on malleille ja mallien hyödyntämiselle asetettava hankekohtaiset painopistealueet ja tavoitteet /44/. Yleisiä mallinnukselle asetettuja tavoitteita ovat esimerkiksi: - tukee hankkeen päätöksentekoprosesseja - sitouttavat osapuolet hankkeen tavoitteisiin mallin avulla - havainnollistaa suunnitteluratkaisuja - auttaa suunnittelua ja suunnitelmien yhteensovittamista - nostaa ja varmistaa rakennusprosessin ja lopputuotteen laatua - tehostaa rakentamisaikaisia prosesseja - parantaa turvallisuutta rakentamisen aikana ja elinkaarella - tukee hankkeen kustannus- ja elinkaarianalyysejä - tukee hankkeen tietojen siirtämistä käytönaikaiseen tiedonhallintaan Tietomallintaminen tilaajan näkökulmasta Senaatti-kiinteistöjen vuonna 2007 julkaistujen tietomallivaatimusten päivitystyö toteutettiin Päivitystyön tuloksena syntyivät seuraavat 14 osaa /44/. - Osa 1 Yleinen osuus - Osa 2 Lähtötilanteen mallinnus - Osa 3 Arkkitehtisuunnittelu - Osa 4 Talotekninen suunnittelu - Osa 5 Rakennesuunnittelu - Osa 6 Laadunvarmistus - Osa 7 Määrälaskenta - Osa 8 Havainnollistaminen - Osa 9 Mallien käyttö talotekniikan analyyseissä - Osa 10 Energia-analyysit - Osa 11 Tietomallipohjaisen projektin johtaminen - Osa 12 Tietomallien hyödyntäminen rakennuksen käytön ja ylläpidon aikana - Osa 13 Tietomallien hyödyntäminen rakentamisessa - Osa 14 Tietomallien hyödyntäminen rakennusvalvonnassa. Tätä ohjeistoa pidetään tässä ohjeessa käyttäjälähtöisen älyrakennuksen tietomallintamisen peruselementtinä Tietomallintaminen tuo mukanaan nopeutta, edullisuutta, luotettavuutta, uudet tavat, esim. havainnollisten kolmiulotteisten mallien käyttäminen uutta tietoa esim. virtausanalyysit, akustiset analyysit yms. riskejä (resursointi, teknisiä haasteita). Tietomallihankkeessa tarvitaan koordinointia, koska tietoa tulee useilta eri tahoilta. Systemaattinen viestintä, pelisäännöt, tiedon sisällön on oltava oikea, esim. energia-analyysin tekeminen vaatii täsmälleen tietyn setin tietoa jne./44/.

85 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Käyttäjälähtöisyys ja älykkäät järjestelmät hankkeen suunnitteluprosessissa Käyttäjälähtöisyydessä on edistytty monilla alueilla. Oleelliseen parannukseen käyttäjän toiveiden ja vaatimusten huomioon ottamisessa on päästy ns. avoimen rakentamisen periaatteella tehdyissä kohteista. Asuinrakentamisen haasteet Suurimmat haasteet ovat asuinrakentamisessa, missä lähes aina suunnitellaan ja toteutetaan ilman tulevan asukkaan vaikutusmahdollisuutta ja myös kokonaan ilman älykkäitä järjestelmiä ja toteutusratkaisuita. Siinä vaiheessa, kun valtaosa asukkaista saadaan mukaan toteutusprosessiin, on investointipäätökset tehty eivätkä rakentajat enää pysty sisällyttämään varsinkaan älykkyyteen liittyviä käyttäjän toiveita toteutukseen. Asuntojen rakentamisessa toivottavaa olisi, että älykkyys nousisi selkeäksi myyntiargumentiksi, jolloin rakentajat luonnostaan pyrkisivät tarjoamaan älykkäitä järjestelmiä ja ratkaisuja myös koteihin. Tämä kehitys on jo tapahtunut energiasektorilla, jossa asuntojen myynnin eräs tärkeä argumentti on käytännön energiatehokkuus. Eri rakentamisen sektorit poikkeavat toisistaan älykkäiden järjestelmien ja ratkaisuiden suunnittelun ja toteuttamisen kannalta. Erot ovat selvimmin nähtävissä uudisrakentamisen ja korjausrakentamisen välillä. Uudisrakentaminen Älykkyyden suunnittelu ja toteuttamien uudisrakennukseen vastaa minkä tahansa muun järjestelmän tai ominaisuuden suunnittelu- ja toteutusprosessia. Prosessi on esitelty kohdassa 6.7. Uudisrakentamisessa myös rakennuksen älykkyysluokka voidaan valita helposti. Korjausrakentaminen Peruskorjauskohteisiin älykkäiden järjestelmien ja ominaisuuksien toteuttaminen ja älykkyysluokan valinta on haastavaa seuraavista syistä: - Olemassa olevia järjestelmiä ja ratkaisuita ei uudisteta kokonaan, jolloin uusista älykkäistä ratkaisuista ei saada täyttä hyötyä. - Rakennuksen tilat ovat riittämättömiä älykkäiden järjestelmien ja ratkaisuiden toteuttamiselle. - Rakennuksessa havaittu ennalta arvaamaton ongelma syö talousarviosta pois älykkyyteen tarkoitetun rahoitusosuuden. - Jompikumpi kiinteistöliiketoiminnan osapuolista (omistaja, vuokralainen) ei halua älykkyyttä rakennukseen. Peruskorjauskohteissa älykkäiden järjestelmien suunnitteluun ja toteutukseen joudutaan tavallisesti panostamaan enemmän sekä suunnittelun että toteutuksen osalta. Peruskorjauskohteiden ongelmakohtia voi ratkaista etsimällä peruskorjauskohteisiin paremmin sopivia ratkaisuita (esim. langaton ohjaustapa ei vaadi kaapelointeja). 9.6 Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelun ja toteutuksen vaiheet Yleistä Tässä on kuvattu rakennukseen toteutettavan käyttäjälähtöisen älykkyyden suunnittelu- ja toteutusprosessi tavanomaiseen rakentamisen suunnittelu- ja toteutusprosessiin sovellettuna. Prosessia ja sen vaiheet

86 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 86 on kuvattu täydessä laajuudessaan. Pienemmissä kohteissa prosessia on skaalattava kooltaan tarkoituksenmukaiseksi Älyrakennuksen suunnittelu- ja toteutusprosessi rinnakkaisprosessina Suunnittelu- ja toteutusprosessi käyttäjälähtöisten älyrakennusten kohdalla ei poikkea tavanomaisista rakentamisen prosesseista millään tavalla. Itse asiassa kaikkien rakennusten tulee olla käyttäjälähtöisiä älyrakennuksia luonnostaan. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelu- ja toteutusprosesseja on kuitenkin syytä tarkastella tavanomaisesta rakentamisesta erillisinä siitä syystä, että talon älykkyydellä tarkoitetaan sellaisia ominaisuuksia ja toteutusratkaisuita, jotka ovat siinä määrin uusia, että ne eivät ole vakiintuneet osaksi tavanomaista rakentamista. Lisäksi käyttäjälähtöiset älykkäät toteutusratkaisut saattavat olla kustannuksiltaan tavanomaisia ratkaisuita korkeampia. Tästä syystä tavanomaisessa rakentamisprosessissa ne helposti tulevat ilman huolellisempaa tarkastelua hylätyiksi /37/. Älykkyyden toteuttaminen rinnakkaisena prosessina aiheuttaa toteutukseen jonkin verran haasteita. Rinnakkaisessa toteutusmallissa älykkyyden voi joissain tapauksissa toteuttaa kokonaan erillinen urakoitsija (vrt. luku 8.2.7), joka on mukana hankkeessa koko rakentamisvaiheen ajan. Älykkäät järjestelmät ja ratkaisut ovat lähes aina sellaisia, että ne koskettavat useita muita eri tekniikka alojen järjestelmiä (esim. ohjaustekniikat) ja tästä aiheutuu selkeästi tavanomaista laajempi yhteistyötarve kaikkien niiden urakoitsijoiden välille, joita ratkaisu sivuaa. Toteutuksen loppuvaiheessa tapahtuu järjestelmien ohjelmointi, viritys käyttökuntoon ja testaus. Tämä tehtävä on vaativa, kaikkia koskeva vaihe, jonka avulla järjestelmästä otetaan irti ne ominaisuudet, joiden perusteella se kohteeseen on toteutettu. Mikäli järjestelmän palvelutasoa ei saada tavoitteen mukaisesti, se muuttuu hukkainvestoinniksi ja voi parhaimmillaan aiheuttaa haittoja ja kustannuksia kiinteistön omistajalle ja käyttäjälle. Toteutuksen loppuvaiheen laadukas ja huolellinen suorittaminen on käyttäjälähtöisen älyrakennuksen synnyttämien tuottojen (useimmiten säästöjen) perusedellytys. Oleellista rinnakkaisessa prosessien läpiviemisessä on se, että molemmilla prosesseilla on erillinen talous. Käyttäjälähtöisen älykkyyden toteuttamiseen on siis syytä varata erillinen rahamäärä, joka ei liity mitenkään rakennuksen tavanomaiseen suunnittelu- ja toteutusprosessiin. Tavanomainen rakennusprosessi ei saa missään vaiheessa ryhtyä syömään älykkyyteen varattuja resursseja ja toisaalta älykkyyden toteuttaminen taloon ei saa millään tavalla haitata tavanomaista rakentamisprosessia. Erityisen hyödyllistä on kiinnittää kohteen suunnittelu- ja toteutusprosessiin erillinen älykonsultti (vrt. luku 9.1), joka johtaa, ohjaa ja valvoo rakennukseen toteutettavan käyttäjälähtöisen älykkyyden suunnittelu- ja toteutusprosessia. Samaa menettelyä käytetään laajalti myös muiden rinnakkaisprosessien, kuten ympäristö- ja energiasertifioinnin, rakentamisprosessin tiedonhallinnan, palotekniikan jne. alueilla Suunnittelun, toteutuksen ja käytön vaiheet Älykkyyttä koskevat päätökset, suunnittelu ja toimenpiteet sekä toteutus, ylläpito jne. viedään läpi täysin samaa vaiheistusta noudattaen kuin muutkin suunnittelun, rakentamisen ja ylläpidon vaiheet. Vaiheet ovat:

87 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus tarveselvitys TS 1. hankesuunnittelu HS (L1) 2. luonnossuunnittelu, LS (L2) yleissuunnittelu 3. hankinta-aineiston laatiminen HAL (T1,T2) 4. toteutussuunnittelu TOS (T3) 5. rakentaminen ja valvonta RV 6. laadun varmistus LV 7. käyttö ja ylläpito KY 8. purku ja poisto PP Tarveselvitys Vaiheen päätarkoitus Vastataan kysymykseen: Tarvitaanko talo ja miksi se tarvitaan? Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelutehtävät Tehdään päätös siitä ryhdytäänkö rakennuskohteeseen tavoittelemaan tavanomaisen rakentamisen luokitustasoa älykkäämpiä toimintoja, ominaisuuksia ja/tai ratkaisuita (vrt. luku 2.4). Tulosteet Päätöskirjaus tehdään käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelu- ja toteutusprosessin käynnistämisestä määrätyin ominaisuuksin. Lisätietoja Tarveselvitysvaiheessa ratkaistaan omistaja tasolla rakentamisen tarpeellisuus ja rakennuksen laatu. Lisäksi määritetään ja päätetään varustelutaso sekä käyttäjälähtöiseen älykkyyteen panostaminen. Panostuksen tarkoitus on johtaa tuottoihin, hyötyihin ja käyttöominaisuuksiin, jotka rakennuksen älykkyyden lisäämisessä voivat olla seuraavia: energioiden kulutuksen alentaminen älykkäitä rakenteellisia ratkaisuita sekä teknisiä järjestelmiä käyttäen rakennuksen käyttöarvon parantaminen käyttäjäystävällisten ohjausjärjestelmien avulla käyttökatkosten vähentäminen ja niiden lyhentäminen älykkäitä ohjaus- ja valvontajärjestelmiä käyttäen olosuhteiden parantaminen älykkäiden mittaus-, ohjaus- ja säätöjärjestelmien avulla

88 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 88 informaation lisääminen sekä käyttäjille että kiinteistön omistaja taholle, kiinteistön olosuhteista, kulutuksista ja toiminnoista rakennuksen tehokkaamman energian käytön sekä parempien käyttöolosuhteiden saavuttamiseksi kiinteistön kilpailukyvyn parantaminen saavuttamalla paremmat pisteet energiasertifioinneissa kiinteistön huolto- ja ylläpitotoiminnan tehostaminen keskitettyjen älykkäiden valvontatoimintojen avulla Hankesuunnittelu Vaiheen päätarkoitus Vastataan kysymykseen: Minkälainen talo tarvitaan? Mitä se saa maksaa? Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelutehtävät valitaan rakennuskohteen tavoiteltu älykkyysluokka (vrt. luku 2.4) määritetään kohteeseen toteutettavat, tavanomaista rakentamisen älykkyystasoa paremmat ominaisuudet, ratkaisut ja toiminnat laaditaan eritelty kustannusarvio tarkkuus +10 % lopullisesta urakkasummasta laaditaan eritelty tuottolaskelma erikseen jokaisesta erillisestä älykkyyttä parantavasta järjestelmästä tai ratkaisusta laaditaan arvio peruskorjauskohteissa olemassa olevien ratkaisuiden ja järjestelmien älykkyystasosta ja sen soveltuvuudesta valittuun luokitukseen Tulosteet kirjallinen esitys kohteeseen toteutettavista käyttäjälähtöisistä älykkyyttä parantavista ominaisuuksista, ratkaisuista ja järjestelmistä laajuus-, laatutaso- ja toimintatietoineen eritelty em. laajuus- ja laatutasotietoihin perustuva taulukkomuotoinen kustannusarvio ja tuotto laskelma älykkäistä kohteen järjestelmistä ja ratkaisuista peruskorjauskohteissa lisäksi olemassa olevien ratkaisuiden ja järjestelmien kirjallinen kelpoisuusarvio toimenpidesuosituksineen Lisätietoja Kiinteistön omistaja ja kiinteistön käyttäjä valitsevat tuotos-panos ajattelua käyttäen kohteeseen valittavat käyttäjälähtöiset, älykkäät ominaisuudet, ratkaisut ja järjestelmät sekä asettavat toteutukselle kustannustavoitteen. Hankesuunnitteluvaiheessa määritetään ne kiinteistön toiminnot ja ominaisuudet, joihin käyttäjälähtöistä älykkyyttä halutaan toteuttaa. Hankesuunnitteluvaiheessa ei vielä ole tarvetta määrittää teknisiä ratkaisuita, mutta toimintojen ja ominaisuuksien toteuttamisen kannalta ne on syytä tarkastella olemassa oleviin teknisiin ratkaisuihin peilattavina.

89 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 89 Hankesuunnitteluvaiheessa ratkaistaan mm. seuraavia asioita: Miten rakennuksen energioiden kulutuksia mitataan, seurataan ja laskutetaan? Mitä rakennuksen toiminnat ovat kiinteistön omistajatahon ja mitkä käyttäjätahon ohjattavissa ja valvottavissa? Mitä informaatiota kiinteistön omistaja saa käyttäjän tiloista? Mitä informaatiota käyttäjä saa kiinteistön omistajan järjestelmistä? Mitä toimintoja tai ominaisuuksia toteutetaan kiinteistön huolto-, ylläpito- ja viranomaistoimintojen helpottamiseksi ja nopeuttamiseksi? Mitä panostuksia tehdään kiinteistöön tulevaisuudessa tulevien älykkyyttä sisältävien ominaisuuksien lisäämiseksi kiinteistön elinkaaren aikana? (tilat, reitit, jne.) Miten parannetaan eri järjestelmien ja laitteiden käyttäjälähtöisyyttä ohjausten, käyttötekniikoiden ja seurannan sekä valvonnan osalta? Luonnossuunnittelu, yleissuunnittelu Vaiheen päätarkoitus Vastataan kysymykseen: Mitä konkreettisia käyttäjälähtöisiä ja älykkäitä ominaisuuksia, järjestelmiä ja toteutusratkaisuja kohteeseen valitaan. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelutehtävät fyysisten järjestelmien vertailu, valinta ja päämitoitus fyysisten toteutusratkaisuiden vertailu ja valinta järjestelmien ja toteutusratkaisuiden luonnostelu tilantarpeiden määritys kustannusarvion tarkistus luonnossuunnittelua vastaavaksi Tulosteet kirjallinen määritys kohteen järjestelmien tila- ja reittitarpeista tilatyyppeineen, mitoituksineen ja sijoitustietoineen (pohjapiirustukset, asemapiirustukset) tyypilliset ratkaisut: järjestelmäratkaisut toteutusratkaisut järjestelmäkaaviot mitoitustietoineen tärkeimmät laitevalinnat luonnosvaiheen tietojen perusteella tarkistettu HS-vaiheen kustannusarvio. Lisätietoja

90 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 90 Kiinteistön omistaja ja kiinteistön käyttäjä hyväksyvät kohteen älykkyyttä parantavat ominaisuudet sekä tekniset järjestelmien sekä niiden toteutusratkaisut. Lisäksi he tarkistavat kustannusarvion. Suunnittelijat vaihtavat perustietoja tarpeidensa mukaan. Luonnossuunnitteluvaiheessa suunnitellaan käyttäjälähtöisen älykkyyden toteutusratkaisut järjestelmä tai päätoimintotasolla. Älykkyyttä sisältävien toimintojen osalta paneudutaan mm. seuraaviin seikkoihin. Millä teknisillä järjestelmillä ja ratkaisuilla hankesuunnitteluvaiheessa määritetyt ominaisuudet lopulta toteutetaan? Mitkä halutut toiminnot voidaan integroida samaan järjestelmään ja mitkä vaativat oman järjestelmäratkaisun? (vrt. luku 8.2) Mitkä ovat tiedonsiirrot ja mistä mihin tiedot kulkevat? Miten hälytys tieto siirtyy huoltomiehen matkapuhelimeen? Miten autolämmitystä hallitaan kotoa? Miten päälle jäänyt sähkölaite sammutetaan? Miten kulutuksia mitataan ja miten mittaustulokset toimitetaan käyttäjän luettavaksi ja maksettavaksi? Miten järjestelmiä hallitaan, mitkä ovat käyttöliittymät ja kuka niitä käyttää? (vrt. luku 7.6) Mitä toimilaitteita järjestelmiin sisältyy ja miten niitä ohjataan ja seurataan? Mitä kaapeli- yms. reitityksiä tarvitaan? Miten teknisesti varaudutaan tulevien älykkäiden toimintojen ja ratkaisuiden toteuttamiseen? Hankinta-aineistojen laatiminen Vaiheen päätarkoitus Muodostetaan yksikäsitteiset, täydelliset, aukottomat ja kaikin puolin luotettavat toteutuksen hankintaasiakirjat käyttäjälähtöisen älyrakennuksen järjestelmä- ja toteutusratkaisuiden (vrt. luvut 4, 5, 6, 7 ja 8) hankkimiseksi. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelutehtävät määritetään hankinnan kaupalliset asiat hankintarajat urakkarajat muut kaupalliset ehdot määritetään hankinnan tekniset asiat sisältö o tuotteet o määrät o suoritustavat o laatutaso o toteutustavat o muut tekniset asiat määritetään hankinnan muut ehdot

91 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 91 Tulosteet Lisätietoja tekniset selostukset hankinta- ja urakkarajaukset järjestelmäpiirustukset toteutusratkaisupiirustukset laiteluettelot yksityiskohtapiirustukset muut urakkasopimusaineistossa tarvittavat piirustukset ja asiakirjat. Käyttäjälähtöiset älykkäät ratkaisut liittyvät tavallisesti useisiin eri osajärjestelmiin ja niiden fyysisiin, teollisesti valmistettuihin reitityksiin kuten sähkö-, LVI -, automaatio-, yms. järjestelmiin sekä erillisiin laitteisiin ja laitteistoihin. Tästä syystä niiden hankinnassa on kiinnitettävä erikoista huomiota seuraaviin seikkoihin: Ovatko eri suunnittelijoiden suunnitelmaratkaisut keskenään yhteensopivia ja toimintakelpoisia? Mitä tiedonsiirtotapoja eri järjestelmien välillä käytetään? Mitkä ovat hankinnan rajaukset eri järjestelmien välillä? Kuka toimittaa kaapeloinnin, kuka yhteensovitusosat kuka ohjelmoi, kuka asentaa ja kytkee jne.? Hankintaa tehtäessä on erikoisen tärkeää määrittää jokaiselle halutulle toiminnalle päävastuullinen toimittaja, joka huolehtii siitä, että ratkaisu on toimiva eikä siitä puutu mitään. Päävastuullinen toimittaja on syytä valita sillä perusteella, kuka toimittajista on järjestelmän perusosan toimittaja. Jäähdytysjärjestelmän päävastuullinen toimittaja on näin ollen jäähdytyslaiteurakoitsija ja muut ovat siinä toimituksessa sivuroolissa. Järjestelmien suunnittelun, hankinnan ja toteutuksen rajaukset on hyödyllistä määrittää samoiksi, jolloin koko prosessi on johdonmukainen ja selkeä Toteutussuunnittelu Vaiheen päätarkoitus Muodostetaan älykkäiden järjestelmien ja toteutusratkaisuiden rakentamisessa tarvittavat toteutusaineistot. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelutehtävät täydennetään hankinta-aineistot toteutus-aineistotasoisiksi laaditaan hankinta-aineistosta puuttuvat toteutussuunnitelmat laaditaan laitetoimitusriippuvaiset toteutussuunnitelmat Tulosteet täydelliset älykkäiden järjestelmien ja toteutusratkaisuiden toteutuspiirustukset toteutuspiirustuksiksi täydennetyt hankinta-aineiston dokumentit.

92 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 92 muut toteutuksessa tarvittavat piirustukset ja asiakirjat (mikäli ne eivät sisälly laitetoimituksiin tai ao. urakoitsijan laadintavelvoitteisiin). toteutussuunnitelmat on hyödyllistä laatia tietomallinnuksen avulla siten, että ne sellaisenaan soveltuvat myös älykkäiden järjestelmien ja toteutusratkaisuiden käyttö- ja ylläpitodokumenteiksi. Lisätietoja Toteutussuunnitteluvaiheessa suunnittelija suorittaa järjestelmien teknisen suunnittelun loppuun saakka täysin yksityiskohtaiselle tasolle vietynä. Toteuttajan tulee voida toteuttaa kohde laadituilla suunnitelmilla ilman lisäkysymyksiä tai omia ratkaisuita. Käyttäjälähtöisten älykkäiden järjestelmien toteutusratkaisuiden suunnittelussa on paneuduttava seuraaviin seikkoihin: Miten järjestelmien välinen tiedonsiirto todellisuudessa toteutetaan? Tarvitaanko järjestelmien välille ns. älykäs tiedonsiirtoliittymä, kuten ohjelmallinen tietoliikenne yhteys vai toteutetaanko se yksinkertaisempaa viestitapaa käyttäen, kuten kytkintieto, analogiasignaali tai pulssimuotoinen signaali tms.? Voidaanko tiedonsiirto toteuttaa jotain saatavilla olevaa väyläratkaisua käyttäen, kuten DALI, KNX, DMX jne.? Sopivatko kaikki valitut laitteet valittuun tiedonsiirtotapaan vai tarvitaanko useita eri tiedonsiirtomuotoja? Miten ja mistä käyttäjä järjestelmiä hallitsee ja onko niitä useita eri paikoissa? Miten ja mistä kiinteistön omistaja järjestelmiä hallitsee ja mikä on käyttöliittymä? Minkälaisen kaapeloinnin järjestelmä vaatii, pärjätäänkö yhdellä kaapelityypillä, kuten yleiskaapeloinnilla vai tarvitaanko erikoiskaapelointeja? Missä ovat ohjauslaitteet, keskuksissa vai kentällä yksittäisten laitteiden, kuten valaisimien sisällä? Miten varaudutaan älykkyyden lisäämiseen tulevaisuudessa? Rakentaminen ja valvonta Vaiheen päätarkoitus Toteutetaan rakennuksen älykkäät järjestelmät ja toteutusratkaisut sopimusten ja suunnitelmien mukaisesti. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelutehtävät täsmennetään ja täydennetään toteutussuunnitelmia tarvittaessa avustetaan toteuttajia tarvittaessa tarkastetaan ns. peittyvät työsuoritukset ja varmistetaan niiden laatu Tulosteet - valvontaraportit Lisätietoja

93 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 93 Rakennusvaiheessa älykkäiden ratkaisuiden toteutuksen seuranta on oleellisen tärkeää, jotta käyttäjälähtöisiä, älykkäitä ominaisuuksia ei menetetä toteutusvaiheessa tehtyjen väärien ratkaisuiden tuloksena. Toteutusvaiheessa seurataan mm. seuraavia asioita: Ovatko tuotteet ja ratkaisut varmuudella toiminnallisesti ja teknisesti yhteensopivia? Onko tuote varmuudella ominaisuuksiltaan halutun kaltainen ja toteuttaako se sille määritetyt toiminnat? Ymmärtääkö toteuttaja varmuudella käyttäjälähtöisen älyrakennuksen perusperiaatteet ja toimiiko hän niiden mukaisesti? Laadun varmistus (vastaanotto ja testaus) Vaiheen päätarkoitus Todetaan sekä suunnittelun että toteutuksen laatu ja sopimuksenmukaisuus. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelutehtävät tarkastetaan toteutuksen sopimuksenmukaisuus tarkastetaan toteutuksen yleinen tekninen, toiminnallinen ja ulkonäöllinen laatutaso tarkastetaan järjestelmien ja toteutusratkaisuiden toiminta tarkastetaan toteutuksen lainmukaisuus ja määräystenmukaisuus tarkastetaan luovutusaineistot Tulosteet - vastaanottotarkastuksen virhe- ja puuteluettelot Lisätietoja Älykkäiden toimintojen toteuttamisen kannalta tärkeitä konkreettisia tehtäviä ovat: - Eri järjestelmien käyttöliittymien perinpohjainen testaus sekä ohjelmoinnin tarkistus yhdessä käyttäjän kanssa, jotta käyttöliittymät saadaan toimimaan käyttäjälähtöisesti. - Eri järjestelmien välisen tiedonsiirron ja ohjausten perinpohjainen testaus, jotta järjestelmät saadaan toimimaan käyttäjän kannalta optimaalisella tavalla. Varsinkin energioiden kulutuksen alentamiseen liittyvät toiminnot on saatava alusta lähtien toimimaan oikein. - Opastetaan käyttäjää hallitsemaan laitteita oikealla tavalla ja perehdytetään käyttäjä järjestelmien tuottamiin mahdollisuuksiin. - Opastetaan käyttäjää seuraamaan laitteiden toimintaa sekä ymmärtämään niiden tuottamaa informaatiota kuten vikailmoituksia, kulutusseurantaa jne. - Koulutetaan käyttäjää suorittamaan käyttäjän tehtävissä olevat ohjelmoinnit Käyttö- ja ylläpito

94 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 94 Vaiheen päätarkoitus Käytetään rakennuskohdetta sen suunnitellun käyttötarkoituksen mukaisesti ja ylläpidetään rakennusosia ja järjestelmiä asianmukaisesti. Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen käyttöön liittyvät suunnittelutehtävät Älyrakennuksen tietoteknologia vanhenee nopeasti. Tämä vuoksi älyrakennus pitää suunnitella siten, että sille mahdollistetaan tietoteknologian käyttöönotto ja sen päivittäminen. Tuotteet ja järjestelmät valitaan sen mukaisesti. On myös tärkeätä osata valita tuotteet siten, että ne ovat mahdollisimman huoltovapaat myös käyttöönottohetken jälkeen. Älyrakennuskonseptiin kuuluva käyttäjien tarpeiden ja tottumusten huomioiminen käyttäjälähtöisyyden avulla onnistuu sekä uusia rakennuksia suunniteltaessa että vanhoja uudistettaessa. Ei varsinaisia teknisiä suunnittelutehtäviä. Uudistetaan ja täydennetään älykkäiden järjestelmien ohjelmistoja rakennuksen käytön yhteydessä tulevien tarpeiden mukaisesti. Seurataan rakennuksen olosuhteita, energioiden ja kulutushyödykkeiden menekkiä, järjestelmien toimintaa sekä kuntoa, älykkäitä järjestelmiä ja niiden toimintoja sekä ominaisuuksia hyödyntäen. Tulosteet Älykkäiden järjestelmien tuottamat raportit ja tallenteet ja jopa suorat laskut palveluiden ostajille Lisätietoja Käyttö- ja ylläpitovaihe on rakennuksen se elinkaarivaihe, jota varten älykkäät järjestelmät ja ratkaisut toteutetaan. Älykkäiden järjestelmien ja ratkaisuiden päätarkoitus on helpottaa käyttöä, alentaa energioiden ja käyttöhyödykkeiden käyttö- ja ylläpitokustannuksia rakennuksessa. Käyttö- ja ylläpitovaihe on rakennuksen investoitujen älykkäiden ratkaisuiden ja järjestelmien takaisinmaksuvaihe. Älykkäitä järjestelmiä tulee käyttää oikein ja niiden ominaisuuksia kannattaa hyödyntää mahdollisimman täysimääräisesti. Tämä edellyttää käyttäjiltä ja ylläpitäjiltä perehtymistä ao. järjestelmiin ja niiden ominaisuuksiin sekä tietenkin ao. järjestelmien asianmukaista ylläpitoa. /37/ (vrt. luku 10.2) Purku- ja poisto Vaiheen päätarkoitus Puretaan rakennus ja poistetaan materiaalit asianmukaisesti jätehuolto- ja kierrätysmääräyksiä noudattaen.

95 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 95 Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen suunnittelutehtävät purkamista varten Tarvittavat purkusuunnitelmat turvallisuuden varmistamiseksi ja tuotteiden uudelleenkäyttöä ajatellen Arvioidaan älykkäiden järjestelmien ja laitteiden käyttökelpoisuus ja kierrätetään ne uusiokäyttöön asianmukaisesti. Lisätietoja Älykkäillä järjestelmillä on harvoin käyttöarvoa enää rakennuksen purku- ja poistovaiheessa, jolloin ne yleensä ovat käyttöikänsä loppuvaiheessa. Joskus laitteita ja tuotteita kannattaa kuitenkin ottaa talteen, vaikkapa muiden olemassa olevien järjestelmien varaosaksi./37/ 9.7 Kyberturvallisuus ja sen huomioiminen suunnittelussa Yleistä Kyberturvallisuus on osa tietoturvallisuutta. Se tähtää sähköisen ja verkostoituneen yhteiskunnan turvallisuuteen. Kyber on etuliite, joka tarkoittaa tietokoneisiin, tietoverkkoihin ja tietoliikenteeseen liittyvää. Kyberturvallisuus ei ole synonyymi tietoturvallisuudelle, verkkoturvallisuudelle, atk-turvallisuudelle tai millekään muulle turvallisuustermille. Rajapintoja ja päällekkäisyyksiä on, mutta mikään vanha termi ei kata kyberturvallisuuden osa-aluetta. Yhteiskuntaan kuuluvat toiminnot kuten esimerkiksi rahaliikenne, sähkö, yritysten tietojärjestelmät ja lennonjohto ovat riippuvaisia ns. digitaalisen maailman toimivuudesta, aivan samoin kuin kiinteistöjen tietojärjestelmät. Kyberuhat uhkaavat yleensä digitaalista maailmaa, mutta niillä on välillisiä ja välittömiä vaikutuksia myös fyysiseen maailmaan. Kyberturvallisuudella tarkoitetaan tilaa, jossa kybertoimintaympäristöön voidaan luottaa ja jossa sen toiminta turvataan. Käyttäjälähtöisessä älyrakennuksessa hyvin johdettu kyberturvallisuus tukee jokaisen käyttäjän ja toiminnon toimintaedellytyksiä niin sosiaalisia, informatiivisia, toiminnallisia kuin taloudellisia. Myös kiinteistöissä on kansallinen velvollisuutemme huolehtia tietojärjestelmien mahdollistamasta palvelukokonaisuuden hyvästä ja huolellisesta johtamisesta ja kyberuhkien ennaltaehkäisystä. Yhteiskunnan kasvu on yhä enemmän digitaalisten palveluiden varassa. Kyber tulee olla omistajien, hallitusten ja käyttäjien asialistalla eikä sitä voi ohittaa Rakennusautomaation kyberuhat Yhteiskunnan kriittiset prosessit ovat entistä riippuvaisempia automaatiojärjestelmistä. Automaatiojärjestelmien kehityssykli on hidasta ja ne liittyvät nopeasti kehittyviin tietoteknisiin ratkaisuihin. Alueen ja kiinteistön kriittisen infrastruktuurin jatkuvuudenhallinnassa on huolehdittava myös automaatiojärjestelmien tietoturvasta. Yhteydet fyysisessä maailmassa toimivien laitteiden ja tietoverkkojen välillä on suunniteltava siten, että yksinkertaisella kyberhyökkäyksellä ei voida keskeyttää kiinteistön, laitoksen tai yksikön toimintaa. Yhteiskunnan kriittisten toimintojen kannalta on keskeistä rajata automaatiojärjestelmien, kuten esimerkiksi kiinteistöautomaation, etäkäytön ja etäluennan haavoittuvuudet minimiin. Nykyisin valtaosa kriittisestä infrastruktuurista ja sen palveluista on yksityisen sektorin omistamaa ja tuottamaa. Kiinteistön toimivuus kyberuhkatilanteissa on suunniteltava huolellisesti /17/.

96 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 96 Rakennusautomaatiojärjestelmissä käytetään laitteita esimerkiksi LVI-laitteiden ja ovien lukitusten keskittämiseen ja ohjaamiseen. Tällaisten laitteiden näkyminen Internetissä mahdollistaa murtautumisen rakennusautomaatiojärjestelmään ja sitä kautta antaa myös fyysisen pääsyn rakennukseen etäohjaamalla esimerkiksi ovien lukituksia /18/. Automaatiokomponentit Automaatiokomponentteja käytetään rakennusautomaatiojärjestelmissä ja sähkönhallinnassa. Järjestelmästä riippuen rakennusautomaatiolla voidaan hoitaa ja valvoa rakennusten lämmitystä, ilmastointia, veden kulkua, ovien lukkoja, valaistusta ja hälytyksiä kerrostaloissa ja toimisto- ja kauppakiinteistöissä. Monet rakennusautomaatiojärjestelmät tulevat valmiina paketteina helpottaakseen asennusta ja käyttöönottoa. Tästä syystä erityisesti etähallintakäyttöliittymät jäävät usein tietoturvamielessä heikoiksi sisältäen esimerkiksi yleisesti tunnettuja oletussalasanoja ja turhaan avoinna olevia tietoliikenneportteja. Tämän seurauksena etäkäyttöliittymiä on paljon esillä Internetissä ja ne ovat siten helppo kohde hyökkäyksille. Tämän vuoksi suunnittelijan on pyrittävä huomioimaan myös nämä asiat Varautuminen kyberuhkiin Käyttäjän ja yhteiskunnan kyberuhkia esiintyy monessa tilanteessa - puhelimet (haittaohjelmat, kuuntelu) - internet yhteydet (vakoilu, katkot ja hidastuminen) - sähköposti (vakoilu, roskaposti) - pankki ja luottokorttitiedot (tietojen varastaminen) - laitteistot (esim. elektroniikkakomponentit) - tietoverkot laitteineen (teollisuusvakoilu) - kuljetusvälineet (autot, junat, lentokoneet jne.) - yhteiskunnan kriittinen infra (sähkö, lämpö, vesi, yhteydet) /19/ Kyberuhkiin voidaan varautua kahdella eri tasolla; 1. Käyttäjätasolla - hyvät (= pitkät ja erikoiset) salasanat - virustorjuntaohjelmat tietokoneisiin, älypuhelimiin - ei omaa tietoa pilveen (nettivarastoihin) 2. Kiinteistötasolla - turvallisuus- ja salasanakäytännöt sekä salausohjelmat - riskikartoitus, testaus ja arviointi kiinteistön prosessijärjestelmien haavoittuvuudesta, joista seuraa toimenpiteet Ehkäisevä suunnittelu Varautumiseen liittyy myös ehkäisevä suunnittelu. Sen toimintaprosessi on esitetty kuvassa 9.4. Ehkäisevään suunnitteluun kuuluu; - toimintaympäristön määrittäminen - hankesuunnittelun mallintaminen - prosessin mallintaminen uhka- ja riskienhallinta-analyyseineen - turvallisuuden kuvantamiseen kuuluvat

97 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 97 järjestelmävaatimukset arkkitehtuuri turvamekanismeille integraatiot ja liittymät kytkentöineen koulutusmateriaali ja toimintaohjeet käyttäjille Kuva 9.4: Ehkäisevän suunnitteluprosessin kenttä Lokien sekä tapahtumien havainnointi, hallinta ja tilannetietoisuus kuuluvat myös ennaltaehkäisevään suunniteluun kuten kuvassa 9.4. Lokien hallinnassa on tärkeätä lokinmuodostus lokiensuojaaminen lokien säilyminen lokien kerääminen ja analysointi Näiden perusteella mahdollistetaan havainnointi, tapahtumien hallinta ja tilannetietoisuus sekä reagointi Havainnoinnin perustiedon sensorit kuvassa 9.5 ovat; fyysiset: vartiointi, kulunvalvonta, kameravalvonta, rikosilmaisimet, lämpö, ilmanvaihto, jäähdytys hallinnolliset: investoinnit, uhka- ja riskiarviot, prosessikontrollit, tarkastukset, auditoinnit, testit tekniset: verkkoliikenneanalysaattorit, tunkeutumisen havaitseminen, palomuurit, lokien hallinta ja valvonta, radiospektrin valvonta käyttäjät: tietoisuus, poikkeamailmoitukset, tilannearviot

98 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 98 Kuva 9.5: Lokien ja tapahtumien hallinta, havainnointi sekä tilannetietoisuus mahdollistavat reagoinnin Kyberturvallisuuden tavoite on pidettävä mielessä Suomen kyberturvallisuuden tavoitteena on: Suomi kykenee suojaamaan elintärkeät toimintonsa kaikissa tilanteissa kyberuhkaa vastaan kansalaisilla, viranomaisilla ja yrityksillä on mahdollisuus tehokkaasti hyödyntää turvallista kybertoimintaympäristöä ja sen suojaamiseen syntyvää osaamista sekä kansallisesti että kansainvälisesti /17/

99 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus ÄLYRAKENNUKSEN HUOLTO- JA KUNNOSSAPITO 10.1 Yleistä Käyttäjälähtöisyyttä voi prosessinäkökulmasta lähestyä määrittämällä ensin käytön- ja ylläpidon tarpeet sekä keinot kuinka näihin päästään. Hankeprosessin tulisi tukea tätä tavoitetta kaikissa sen vaiheissa siten, että rakennuksen elinkaaren alkaessa kaikki haluttu informaatio, dokumentaatio ja tietovuo ovat käyttökelpoista ja toimivaa. Jotta tähän tavoitteeseen päästään, lopputuote tulisi tuotteistaa. Prosessin tulisi tuottaa tai sen käytössä tulisi olla tiedon tavoitetilan kuvaus, työkalut kuten huoltokirjat, hankkeen osapuolten tarpeet sekä mekanismi, jolla tieto tuotetaan hankkeen aikana. Käyttäjälähtöisen onnistuneen käytön- ja ylläpidon määrittely on, että rakennus, tekniset järjestelmät, automaatio ja näiden hallintaan keskitetyt järjestelmät tuottavat laadullisen tiedon, joka käyttäjille esitetään eri julkaisujärjestelmien kautta. Tiedon välityksen kanavana voi toimia käyttäjäportaali, jossa on kiinteistön yleiset tiedot ja ohjeet, kiinteistön palvelutiedot, kulutustiedot ja huoneistokohtaiset informaatiot. Haastavaksi julkaisujärjestelmien kannalta asian tekee teknisten järjestelmien yhteensopimattomuus. Yhteensopimattomuus siinä tapauksessa, että tämän tarpeen määrittelyä ei ole huomioitu hankkeen alkaessa. Erilaisia tiedonlähteitä ja toimilaitteita on olemassa lähes kaikkiin kuviteltavissa oleviin tarpeisiin, mutta ilman integraatiota ne eivät keskustele keskenään. Näin ollen haluttua tavoitetta ei voida saavuttaa käyttäjän kannalta helpossa muodossa. Eräs käytön ja ylläpidon kannalta oleellinen seikka on valitun järjestelmän yleispätevyys. Tarjolla olevan systeemin tulisi jo sellaisenaan vastata yleisimpiin käytön tarpeisiin, jotka olisivat määriteltävissä yleisten tottumusten ja tarpeiden perusteella. Lähes poikkeuksetta lähdetään siitä, että jokainen järjestelmä räätälöidään asiakkaalle, vaikka todellisuudessa pitäisi pystyä tarjoamaan lähes yhteneviin tarpeisiin valmiita konseptoituja paketteja. Käyttäjät tai tilaajat eivät tunne toisiaan eivätkä voi tietää toistensa tarpeitakaan, vaikka todennäköisesti haluavat samankaltaisia asioita. Tätä voinee lähestyä kahta kautta: joko järjestelmä tai ohjelmatoimittajan tulisi tehdä empiiristä tutkimusta ja tuottaa valmiiksi selkeitä perusratkaisuja tai tehdä tekniikoista niin avoimia, että se itsessään on oppiva ja mahdollistaa käyttäjän tarpeisiin vastaamisen, jopa personoinnin. Kuvassa 10.1 on esitetty rakennuksen eri toimenpiteiden, järjestelmien ja osien elinkaarenaikaiset toimenpiteet. Keltaisella nuolella on merkitty tietoteknisten järjestelmien uusimissykli, joka on arvioitu olevan noin 10 vuotta.

100 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 100 Kuva 10.1: Rakennuksen eri toimenpiteiden, järjestelmien ja osien elinkaarenaikaiset toimenpiteet Kuvasta voidaan nähdä, että tietotekniset järjestelmät uusiutuvat ja vanhenevat ripeätä tahtia. Tämä tuo erityisen haasteen käyttäjälähtöiselle älyrakennuksen ja sen huolto/kunnossapitotoiminnoille Huolto- ja kunnossapito huomioidaan suunnittelussa Käyttäjälähtöisen älyrakennuksen huolto- ja kunnossapitonäkökulma on älykkyyttä sisältävien järjestelmien osalta monitahoinen asia, joka on otettava huomioon jo kohteen suunnitteluvaiheessa. Älykkyyttä sisältävät järjestelmät ovat itse ylläpitoa vaativa kohde, kuten mikä tahansa muukin rakennuksen osa. Lisäksi älykkyyttä sisältävät järjestelmät seuraavat ja ohjaavat rakennuksen muita järjestelmiä, olosuhteita, kulutuksia jne. Älykkyyttä sisältävien järjestelmien ylläpito-ohjeet suunnittelussa: Järjestelmistä laaditaan tavanomaiseen tapaan asianmukaiset käyttö- ja ylläpito-ohjeet ja ne liitetään osaksi rakennuksen muita ohjeistoja (huoltokirja yms.) Älykkäiden järjestelmien kohdalla ensiarvoisen tärkeitä ovat käyttöohjeet, joiden avulla käyttäjät ja ylläpitäjän hyödyntävät järjestelmiä tarkoitetulla tavalla. Käyttöohjeiden on oltava selkeitä ja yksikäsitteisiä ja käyttäjän ymmärrettävissä olevia. Käyttäjästä riippuvia käyttöohjeita voi siis olla eritasoisia. Älykkäiden järjestelmien tuottaman hyödyn perusedellytyksenä on niiden oikea ohjelmointi ja ohjelmien aktiivinen päivittäminen tarpeita vastaavaksi myös käyttövaiheen aikana. Ohjelmointi voi onnistua vain silloin, kun ohjelmoinnin pohjaksi saadaan oikeat toimintojen kuvaukset ja ohjelmoija hallitsee ohjelmistot syvällisesti. Ensimmäiset toimintakuvaukset tuotetaan jo rakennuksen suunnitteluvaiheessa ja niitä päivitetään koko rakennuksen elinkaaren ajan. Älykkyyttä sisältävien järjestelmien on pysyttävä kunnossa, jotta niille asetetut hyötytavoitteet voidaan saavuttaa. Tästä syystä älykkäiden järjestelmien huolto ja kunnossapito on tehtävä laadukkaasti ja nopeasti, jotta käyttökatkostappiot voidaan minimoida. Suunnitteluvaiheessa älykkyyttä sisältävien järjestelmien huollettavuus on tärkeä suunnitteluperuste. Laitteet sijoitetaan helposti luokse päästäviin paikkoihin. Huoltoa vaativat laitteet varustetaan plug-and-play-liittimillä sekä varalaitteilla. Järjestelmiin hankitaan itsediagnostiikkaohjelmistot jne.

101 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 101 Ylläpito-ohjeissa sekä älykkäiden järjestelmien suunnitteluratkaisuissa on otettava huomioon eri järjestelmien väliset liitännät. Liitännät voivat olla yksinkertaisia on-off-tyyppistä tietoa välittäviä kytkinkärkiä tai varsin monimutkaisia tiedonsiirtoyhteyksiä. Aluksi suunnittelussa määritetään tiedonsiirtotavat ja käytettävät tiedonsiirtostandardit. Seuraavaksi määritetään jokaisessa liitoskohdassa siirtyvän tiedon kaikki ominaisuudet/toiminnat. Lopuksi määritetään tiedonsiirron ylläpito-ohjeet eli miten tarkistetaan tiedonsiirto yhteyden toiminta käyttö ja ylläpitovaiheen tarkistuksissa tai vikatilanteissa. Älykkään järjestelmän suunnittelijan (vrt. luku 9.1) on tehtävä vaativan tason yhteensovitusta kaikkien muiden sellaisten suunnittelijoiden kanssa, joiden suunnittelusektoriin kuuluu älykkääseen järjestelmään tehtäviä liitäntöjä ja tiedonsiirtoyhteyksiä./37/ 10.3 Rakennuksen käyttö- ja huolto-ohje Yleistä Maankäyttö- ja rakennuslaissa ja asetuksessa määrätään, että käyttö- ja huolto-ohje (huoltokirja) on laadittava uudisrakennukselle, jota käytetään pysyvään asumiseen tai työskentelyyn. Sama koskee tällaisen rakennuksen korjaus- tai muutostyötä, joka edellyttää rakennuslupaa. Vaikka huoltokirja ei ole pakollinen kaikissa ennen maankäyttö- ja rakennusasetuksen voimaan tuloa vuonna 2000 valmistuneissa kiinteistöissä eikä siinä erikseen puhuta käyttäjälähtöisyydestä, hyvä kiinteistönpitotapa edellyttää sen tekoa Käyttö- ja huolto-ohjeen sisältö Käyttö- ja huolto-ohje sisältää tarvittavat tiedot rakennuksen asianmukaista käyttöä ja kunnossapitovelvollisuudesta huolehtimista varten. Sitä voidaan soveltaa myös käyttäjälähtöisen älyrakennuksen huolto- ja kunnossapito-ohjeita varten. Tällöin tulevat esille erityisesti tietojärjestelmien huolto-, käyttö-, käytettävyys-, päivitys- ja vaihdettavuusohjeet normaalin huoltokirjan lisäksi. Ohjetta laadittaessa otetaan huomioon rakennuksen käyttötarkoitus ja rakennuksen ominaisuudet sekä rakennuksen ja sen rakennusosien ja laitteiden suunniteltu käyttöikä. Rakennuksen käyttö- ja huolto-ohje koostuu rakennushankkeen aikana eri osapuolten laatimista ja eri tahoilta koottavista asiakirjoista, jotka luovutetaan kiinteistön omistajalle. Käyttö- ja huolto-ohjeen on tarkoitus olla käyttöohjeisto, jonka avulla voidaan saavuttaa halutut asumisolot, rakenteiden ja laitejärjestelmien suunnitellut käyttöiät sekä hyvä energiatalous järkevästi ja taloudellisesti. Se tukee kiinteistönhoidon kilpailuttamista, kiinteistönhoitosopimusten laatimista sekä hoito- ja huoltotyötä että niiden valvontaa Miten käyttö- ja huolto-ohje laaditaan Käyttö- ja huolto-ohje suositellaan laadittavaksi siten, että siitä ilmenee kiinteistön omistus, laajuus, tilat käyttötarkoituksineen ja päärakenteet kiinteistön rakentamiseen osallistuneiden yhteisöjen ja henkilöiden yhteystiedot rakenteiden ja laitteiden hoidon, huollon ja kunnossapidon tehtävät keskeisten huoltokohteiden ja tilojen paikantamistiedot tavoitteelliset sisäolosuhteet, hoidon laatutason ja järjestelmien käyttöarvot sisä- ja ulkopuolisten rakenteiden pintamateriaalit

102 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 102 käyttöikätavoitteet kustannuksiltaan merkittäville rakenteille ja rakennusosille kustannuksiltaan merkittävien kunnossapitokohteiden kunnossapitojaksot ja tehtävät korjauspäiväkirjan ylläpito ja vuosikustannusten seuranta toimintaohjeet poikkeus- ja häiriötilanteissa. Lisäksi huoltokirjan liitteeksi kootaan kaikkien kiinteistöön asennettujen rakennusosien, materiaalien ja laitteiden hoito-, huolto- ja kunnossapito-ohjeet paikantamistiedoin. Kuhunkin huoneistoon toimitetaan huoneiston käyttöohjeet ja huoltokirjan käyttöohjeet luovutetaan kiinteistön omistajalle /43/ Ennaltaehkäisevä huolto integroidussa kiinteistön hallintajärjestelmässä Tehokkaalla ennaltaehkäisevällä huollolla voidaan vähentää vikojen määrää. Vastaan voi kuitenkin tulla ylläpidon rajalliset resurssit. Integroidussa kiinteistön hallintajärjestelmässä tietoon perustuvan järjestelmän malli voi huoltorytmin perusteella optimoida painopisteitä. Optimointi tapahtuu esimerkiksi silloin, kun kaksi erillistä huoltotyötä olisi suoritettava samanaikaisesti, mutta resursseja ei ole riittävästi tehdä molempia. Tietoon perustuva järjestelmä voi uudelleen ajoittaa toisen niistä perustuen päättelyyn taloudellisista, kybertuvallisista tai muista tekijöistä. Tietoon perustuvaa järjestelmää voidaan käyttää myös ennakoimaan ohjelmointivirheet, päivitykset, konerikot, ylläpitokustannukset ja varaosapalveluiden tarpeet. Tämä on erityisen hyödyllistä suunniteltaessa talousarvion pohjalta toimenpiteitä ja ohjelmistotilauksia. Järjestelmä voi neuvoa toimenpiteiden uudesta järjestyksestä ennustaa niiden ajoituksen tarvittavien varaosien varastointien perusteella antaa neuvoja erityisistä vaadittavista huoltotoimenpiteistä tai boottaustoimenpiteistä ja päivityksistä konerikon tai ohjelman vanhentumisen jälkeen, korostamalla yhteisiä tai erityisen kalliita vikoja tarjota "päätöksen tueksi kriteerit korjausta tai päivitystä/ vaihtoa varten Käyttäjäpalautejärjestelmä Käyttäjälähtöinen älyrakennus on vuorovaikutteinen. Käyttäjäpalautejärjestelmä koostuu useista eri kyselyistä, jotka kattavat tilan käyttäjän prosessit tilan hankinnasta sen käyttöön ja edelleen kehittämiseen. Palautejärjestelmän kyselyitä voidaan käyttää joustavasti tarpeiden mukaan ja ne soveltuvat toimisto- ja asuntokohteisiin. Palautejärjestelmää voivat hyödyntää eri osapuolet esimerkiksi kiinteistönomistaja, suunnittelijat, palveluiden tuottajat tai urakoitsijat. Sen etuna on, että yritys voi itse tehdä omalta käyttöliittymältään erilaisia kyselyitä ja tuottaa raportteja. Palautejärjestelmän sisältämän raportointityökalun avulla osapuolet voivat tehdä erilaisia yhteenvetoja käyttäjien antamista palautteista ja verrata tuloksia alan yhteiseen vertailuaineistoon. Vertailuja voidaan tehdä esimerkiksi tilan eri ominaisuuksien tai käytettävyyden eri osatekijöiden mukaan. Myös tilan käyttäjät saavat järjestelmän avulla tietoa tilojen käytettävyydestä käyttäjän näkökulmasta. Rakennus- ja kiinteistöalan eri toimijat tarvitsevat monipuolista ja systemaattista tietoa toimintansa kehittämiseksi; palautetieto auttaa havaitsemaan tiloihin liittyviä kehitystarpeita ja ohjaa kehitystarpeisiin liittyviä toimenpiteitä

103 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 103 palautejärjestelmä tuottaa tietoa eri asiakassegmenttien vaatimuksista ja tarpeista kohdetyypeittäin sekä tilojen eri ominaisuuksien mukaan palautetieto tehostaa asiakastarpeisiin perustuvaa kiinteistön ylläpitoa ja johtamista sekä yrityksen markkinointia, asiakassuhteiden hoitoa ja osapuolten yhteistä oppimista tiloista /15/.

104 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus ÄLYKKÄIDEN JÄRJESTELMIEN JA KOMPONENTTIEN KEHITYS- JA KÄYTTÖMAHDOLLISUUDET LÄHITULEVAISUUDESSA 11.1 Yleistä Seuraavien kymmenen vuoden aikana mahdollisesti käyttöön tulevia älytalon ratkaisut ovat jo nyt kehittelijöiden ja tutkijoiden pöydällä. Seuraavassa kuvataan esimerkkien avulla mahdollisuuksia, jotka kehittyvät älyjärjestelmät, -palvelut ja tuotteet tuovat mukanaan D/4D/5D mallien hyödyntäminen rakennuksen käytössä ja ylläpidossa Johdanto Rakennuksen tietomallin (BIM, Building Information Model) (vrt. luku 9.2) ja erityisesti siihen pohjautuvien 3D/4D/5D mallien hyödyntäminen rakennusten suunnitteluvaiheessa ja osittain myös rakentamisvaiheessa on yleistynyt viime vuosina. BIM-mallien hyödyntämiseen rakennuksen käytössä ja ylläpidossa liittyy suuri potentiaali. 4D mallilla tarkoitetaan tässä geometrian perustuvaa 3D mallia, johon on lisätty jokin lisätieto esim. värien avulla. 5D-malliin on myös lisätty aikaulottuvuus. Aika on yleensä neljäs ulottuvuus (erityisesti tarkasteltaessa rakentamisvaiheen malleja) ja muut muuttujat ovat 5D ulottuvuuksia. Rakennuksen tietomalli voi sisältää tietoja (vrt. luku 9.2) tontista, rakennuksesta, rakenteista, tiloista, rakenne-elementeistä (seinät, ovet, katot, portaat, ikkunat, jne.), relaatioista rakenne-elementtien välillä, LVI-laitteista (puhaltimet, lämmönvaihtimet, venttiilit), säätöjärjestelmän komponenteista (säätimet, anturit, toimilaitteet, mittarit, jne.), sähkö- ja paloturvalaitteista, taloteknisistä siirtojärjestelmistä (putket, kanavat, jne.) ja niiden verkkotopologioista (liitännät), työsuunnitelmista, kustannuksista, toimijoista, reunaehdoista (vaatimukset, säännöt), geometriatiedoista jne. Mallin hyödyntämismahdollisuudet ovat lähes rajattomat, jos ko. malliin integroidaan tietoa muista kiinteistön tietojärjestelmistä Hälytysten, vikailmoitusten, laitteiden ja tilojen paikantaminen 4D-mallin avulla Yleistä Rakennuksen 4D malli mahdollistaa tehokkaan

105 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 105 laitteiden, järjestelmien ja tilojen sekä niihin liittyvien tapahtumien (esim. vikailmoitukset ja hälytykset) sijainnin paikantamisen rakennuksessa. Esimerkiksi hälytyksen sattuessa hälyttävän laiteen sijainti voidaan osoittaa värjäämällä ko. tila tai laite rakennuksen 3D malliin (kuva 11.1). Tätä toimintaa voidaan tukea 3D malliin perustuvalla opasta kohteeseen toiminnolla sekä lisätyn todellisuuden (kuvataan tarkemmin tämän luvun loppuosassa) sovelluksella, jolloin 4D malli lisätään esim. tablet tietokoneen kameran näkymään. Kuva Rakennuksen BIM tietoon perustuvan 4D mallin avulla tapahtuva vian tai hälyttävän laitteen paikantaminen (vasemmalla 3D näkymä rakennuksen ulkopuolelta ja oikealla näkymä teknisestä tilasta). Laitteiden ja järjestelmien vaikutusalueiden visualisointi 4D mallin avulla 4D mallin avulla voidaan välittää tietoa myös huollon/korjauksen kohteena olevan laitteen tai järjestelmän vaikutusalueesta. Esimerkiksi BIM - talotekniikkatopologiamallien (ilmastointi-, lämmitys- vesihuolto- tai sähköjärjestelmät keskus-, siirto- ja päätelaitteineen) avulla 4D malliin voidaan värjätä ne tilat tai järjestelmän osat joihin keskuskoneen, säätöpellin, sulkuventtiilin tai sulakkeen sulkeminen vaikuttaa. Esimerkiksi vesivuototilanteessa huoltomies voi mallin avulla selvittää lähimmän sulkuventtiilin sijainnin ja vaikutusalueen sekä visualisoida tuloksen 4D mallin avulla. Toisena esimerkkinä voidaan mainita tilanne, jossa yksittäisessä tilassa havaitaan liian korkea CO 2 pitoisuus. Tällöin vastaavan tarkastelun avulla voidaan osoittaa ko. huonetta palveleva ilmanvaihtokone tai lähin säätöpelti ja visualisoida sen vaikutus/palvelualue (kuva 11.2). Tämän tiedon perusteella ongelma voidaan rajata ko. tilaan, palvelualueeseen tai koko rakennukseen esim. vertaamalla vastaavien alueiden CO 2 pitoisuuksia.

106 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 106 Kuva Esimerkki BIM tietoon perustuvan 4D mallin avulla tapahtuvasta tilan ilmanvaihtoon liittyvän vian vaikutusalueen tarkastelusta järjestelmätasolla (vasemmanpuoleinen kuva) ja tilatasolla (oikeanpuoleinen kuva). Vastaavalla tavalla 4D malleilla voidaan esittää myös kiinteistöpalvelusektorin työntekijöiden päivittäiset vastuualueet (esim. siivoojan siivousalue) rakennuksessa. 4D malli käyttöliittymänä kiinteistön tietoihin Rakennuksen BIM pohjaiset 4D mallit voivat toimia myös käyttöliittymänä kiinteistön tietomalli- ja kiinteistöjen tietojärjestelmäpohjaiseen tietoon (kuva 11.3). Kuva Esimerkki BIM pohjaiseen 4D mallin perustuvasta käyttöliittymästä kiinteistön BIM-, huoltokirja-, big data - ja rakennusautomaatiotietoon.

107 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus D BIM rakennusautomaatiojärjestelmätiedon visualisoinnissa Nykyisin on tyypillistä, että mm. liike- ja toimistorakennuksissa, hotelleissa, sairaaloissa ja jopa joissakin uusissa asuinkerrostaloissa on moderni rakennusautomaatiojärjestelmä (RAJ), johon on liitetty usein satoja tai tuhansia antureita, mittareita, toimilaitteita ja säätimiä. Osa näistä RA järjestelmistä sisältää tietoturvallisen Internet ohjelmointirajapinnan (API), jonka avulla näitä tietoja pystytään lukemaan ja tarvittaessa päivittämään. Esimerkkejä tällaisen rajapinnan kautta luettavista tiedoista ovat reaaliaikaiset mittausarvot (lämpötila, energian kulutus, jne.), laitteiden järjestelmien tilatiedot (on, off), säätösignaalit, hälytykset ja em. tietoihin liittyvät historiatiedot. RAJ tiedon yhdistäminen BIM tiedon kanssa ja tuloksen havainnollistaminen vastaavan 5D mallin avulla mahdollistaa suuren potentiaalin erityisesti rakennuksen tehokkaalle käytölle, ylläpidolle ja tulevaisuuden palveluille. Kuvassa 11.4 on esitetty VTT:llä kehitetty prototyyppisovellus siitä, miten ko. ratkaisun avulla voidaan visualisoida erilaisia mittaustietoon (on-line tai historiatieto) perustuvia rakennuksen tehokkuusmittareiden arvoja halutulla aikavälillä. Kuva RAJ tietoon perustuvien rakennuksen tehokkuusmittareiden visualisointi VTT:n prototyyppisovelluksen ja siihen liittyvän BIM pohjaisen 5D mallin avulla. Kiinteistön 5D malliin perustuva tarkastelu mahdollistaa tehokkaan ja nopean tavan havaita ja paikantaa (tarkka aika ja paikka) ongelmatilanteita rakennuksessa. Esimerkiksi kiinteistön ylläpitäjä voi visualisoida rakennuksen 5D virtuaalimallin avulla missä tiloissa, laitteissa tai järjestelmissä ja mihin aikaan vuodesta valittu rakennuksen sisäilman lämpötila, ilman laatu, energiankulutus jne. on ollut alhaisempi tai korkeampi kuin valittu arvo (kuva 11.5). Tällaiset ratkaisut rakennusalan ammattilaisten käytössä tehostaisivat jo nyt saatavilla olevan tiedon käyttöä sekä mahdollistaisivat uusille palvelukonsepteille kuten ESCO, kiinteistön

108 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 108 olosuhdepalvelut ja jatkuva toiminnan varmentaminen nykyistä paremmat edellytykset tehokkaaseen ja kannattavaan liiketoimintaan. Kuva Esimerkki kiinteistöön liittyvän ongelmatilanteen (liian alhaiset tai korkeat sisälämpötilat, liian huono sisäilman laatu jne.) paikantamisesta VTT:n prototyyppisovelluksen ja siihen liittyvän BIM pohjaisen 5D mallin avulla. Vastaavalla tavalla kiinteistöjen 4D- ja 5D-mallien avulla voidaan visualisoida ja analysoida myös muuta kuin rakennusautomaation kautta saatua tietoa. Tällaista tietoa ovat esimerkiksi tiloihin kohdistuneiden valitusten lukumäärä, missä tiloissa on kärsitty sisäilmaongelmista, remontteihin liittyvien kustannusten jakautuminen kiinteistössä, lyhyen ja pitkän tähtäimen huoltotarve kiinteistössä jne. RAJ:stä ja muista kiinteistön tietojärjestelmistä kerätyn tiedon yhdistäminen sekä uudet IoT (Internet of Things) ja big data tyyppiset lähestymistavat sekä niitä tukevien 4D- ja 5D-mallien avulla tapahtuva visualisointi ja analysointi ovat tulevaisuudessa avaintekijöitä tehokkaaseen kiinteistönpitoon. Tätä kehitystä tukee myös uusien rakennusten tehokkuutta kuvaavien suorituskykymittareiden (KPI) ja rakennusten laatujärjestelmien määrittelytyö. VTT:llä on kehitetty useita prototyyppisovelluksia, jotka hyödyntävät useiden testirakennusten rakennusautomaatiojärjestelmien Internet pohjaisten rajapintojen kautta luettua mittaus-, ohjaus- ja hälytystietoa. Testirakennuksina on käytetty rakennuksia, joissa on satoja tai tuhansia antureita sekä merkittävä määrä ohjaus- ja hälytyspisteitä Lisätty todellisuus mahdollisuus uusiin innovatiivisiin käytön ja ylläpidon sovelluksiin Lisätyllä todellisuudella tarkoitetaan tässä teknologiaa, jossa todelliseen näkymään lisätään esim. tietojärjestelmistä prosessoitua tietoa. Lisätyn todellisuuden avulla esim. tablet tietokoneen tai älypuhelimen kameran tai tulevaisuuden älysilmälasien kautta näkyvään todelliseen näkymään voidaan lisätä BIM pohjaista suunnittelu- tai 3D/4D tietoa. Näkymään voidaan lisätä myös rakennusautomaatiojärjestelmän kautta mitattua tai sähköisen huoltokirjan tai muiden kiinteistötietojärjestelmien kautta tuotettua tietoa (kuva 11.6).

109 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 109 Kuva Lisätyn todellisuuden hyödyntäminen tulevaisuuden kiinteistön käytössä ja ylläpidossa. Vasemmalla on näkymä tablet tietokoneen/älypuhelimen kameran näytöstä ilman lisättyä todellisuutta ja oikealla kiinteistön tietojärjestelmistä lisätty informaatio kameran näkymään. Myös ulkoalueen vastuu/hoitorajat eri toimijoille (kiinteistönhoito, vartiointi, jätehuolto ja siivooja) voidaan esittää vastaavalla tavalla. Tällöin todelliseen näkymään yhdistetään esim. GPS koordinaatteihin perustuvat piha-alueen rajat eri toimijoille (kuva 11.7). Kuva Esimerkki tulevaisuuden sovelluksesta, jossa GPS pohjaisen koordinaattitieto on lisätty todelliseen näkymään case kiinteistön ulkoalueiden vastuurajat eri toimijoille (kiinteistönhoito, vartiointi, jätehuolto ja siivooja). Lisättyyn todellisuuden tehokkaaseen käyttöön kiinteistön käytössä ja ylläpidossa liittyy vielä useita teknisiä ja taloudellisia haasteita kuten todellisen näkymän ja lisätyn tiedon (3D mallit jne.) sijoittaminen täsmälleen oikeaan paikkaan. Kuvassa 11.8 on esitetty yksi käytännön esimerkki VTT:n DigiSpace projektissa toteutetusta demonstraatiosta liittyen neuvotteluhuoneen käyttöön ja ylläpitoon. Tablet tietokoneen näytöllä näkyy live-kuvan lisäksi mm. ICT järjestelmistä prosessoituja tilan laitteiden 3D malleja, joita klikkaamalla saadaan lisätietoja ko. laitteista.

110 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 110 Kuva Esimerkki VTT DigiSpace hankkeessa tehdystä lisätyn todellisuuden demonstraatiosovelluksesta rakennuksen käyttöön ja ylläpitoon [1] Tulevaisuudessa erilaiset käyttöliittymälaitteet luovat uusia mahdollisuuksia ko. teknologialle. Yksi mahdollinen visio lisätyn todellisuuden hyödyntämisestä kiinteistön käytössä ja ylläpidossa ovat ns. röntgen lamput. Röntgen lampulla tarkoitetaan tässä teknologiaa, jolla kiinteistön tietojärjestelmissä oleva tieto heijastetaan esim. rakennuksen seinälle oikeaa paikkaan, jolloin seinän sisällä olevat putket ja kanavat näkyvät seinän pinnalla aivan kuin seinä olisi läpivalaistu. Esimerkki tästä visiosta on esitetty kuvassa 11.9, jossa rakennuksen toteumamalli (as-built malli) ja siihen liittyvää rakennusautomaatio- ja huoltokirjatietoa on heijastettu todellisen rakennuksen seinälle oikeaan kohtaan. Kuva Tulevaisuuden rakennusten informaatiojärjestelmien integraatioon ja lisätyn todellisuuden teknologioihin perustutuva röntgenlamppu valaisee rakennuksen toteumamallin ja siihen liittyvän rakennusautomaatio- ja huoltokirjatiedon todellisen rakennuksen seinälle oikeaan kohtaan.

111 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus D pelimoottorin hyödyntäminen tiedon visualisoinnissa Rakennusten ja niihin liittyvien rakennetun ympäristön 3D malleista on mahdollista tehdä tietokonepelimoottoriin perustuva virtuaalimalli, joka mahdollistaa pelimaailmasta tutun liikkumisen ko. mallissa, käyttäjäpalautteen lisäämiseen valittuun kohteeseen/komponenttiin, sekä erityisesti erilaisen kiinteistötietojärjestelmistä, rakennetun ympäristön tietojärjestelmistä ja avoimista tietopalveluista kerätyn integroidun ja edelleen prosessoidun reaaliaikaisen ja historiatiedon monitoroinnin, analysoinnin ja visualisoinnin mm. päätöksenteon tueksi. Esimerkki tällaisesta mallista ja sen hyödyntämisestä rakennusten ja siihen liittyvän rakennetun ympäristön visualisoinnissa (KPI arvot, energiankulutukseen liittyvät viat/hälytykset) on esitetty kuvassa [2], [3]. Kuva Pelimoottoriin perustuva rakennetun ympäristön 3D malli (kuva vasemmalla ylhäällä), 3D malliin integroitavan KPI:n valinta (kuva oikealla ylhäällä), 3D mallin avulla visualisoidut rakennusten KPI arvot (kuva vasemmalla alhaalla) sekä rakennukset, joissa on mahdollinen energiankulutukseen liittyvä vika/hälytys (kuva oikealla alhaalla). Esimerkkejä kiinteistön energiankäyttöön liittyvistä KPI:stä ovat mm. kiinteistön energiatehokkuus, kiinteistön adaptoituminen tulevaisuudessa tunti tunnilta muuttuviin energian hintoihin, energiansäästöt ja ilmaisenergiat. Vastaavia 3D pelimoottorin avulla visualisoitavia, kiinteistön käyttöön ja ylläpitoon liittyvää päätöksentekoa tukevia KPI mittareita kehitetään mm. useissa tutkimushankkeissa.

112 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Teknologian kehitys Langaton tiedonsiirto Langattoman tiedonsiirron kehittymisen uskotaan tuovan uusia mahdollisuuksia vanhoissa kiinteistöissä, joissa sähköverkko tai käyttöliittymä ei nykyisellään mahdollista kaikkien markkinoille tulevien palveluiden tarjontaa. Lisäksi terveydenhuollossa, kuten vanhusten kotihoidossa, älyverkkoon ja langattomiin yhteyksiin uskotaan liittyvän suuria mahdollisuuksia. Keskustelu älykkäistä sähköverkoista on tuonut markkinoille uusia palvelun tarjoajia, jotka kehittävät sähkönkulutuksen mittauksen, tiedonkäsittelyn, visualisoinnin ja automaatioon perustuvan ohjauksen ratkaisuja. Osa palvelun tarjoajista toimii perinteisillä sähkön mittaus- ja ohjausmarkkinoilla, mutta myös suoraan käyttäjille tarjottavat ratkaisut ovat yleistyneet. Esimerkiksi kotiautomaatiojärjestelmien valmistajille älyverkkopalvelut avaavat uusia markkinoita. Tuntitehomittareiden päälle tullaan rakentamaan informaatioteknologista alustaa, jonka avulla palveluntarjoajat myös kolmannet osapuolet voivat tarjota sähkönkäytön seurantaa, kulutusjoustopalveluita tai muita ohjauksia. IP-teknologia Uusien sovellusten pohjana on Internet, mutta myös IP-teknologiaan perustuvat mobiiliratkaisut ovat yleistymässä. Myös käyttäjien sähkölaitteisiin (esimerkiksi liesi) integroituja ratkaisuja kehitetään. Laitteiden saadessa oman IP-osoitteen ne voivat periaatteessa kommunikoida keskenään ja niitä voidaan ohjata keskitetysti. Niin sanottu esineiden Internet eli IP-teknologialla tunnistettavien esineiden ja laitteiden lukumäärän lisääntyminen tarjoaa uusia mahdollisuuksia muun muassa energian käytön tehostamiselle, mutta se lisää myös ohjattavien järjestelmien ja erilaisten niitä ohjaamaan pyrkivien tahojen yhteensopivuuden, tietoturvan ja tietosuojan haasteita entisestään (EC 2009). Hajautettu energiantuotanto Hajautetun energiantuotannon roolin nähdään kasvavan tulevaisuudessa. Suuret tuotantomäärät ja kasvava kysyntä Keski-Euroopassa alentavat hankintakustannuksia. Toistaiseksi sähkön tuotanto kiinteistöillä on Suomessa vielä harvinaista. Aurinkosähkö on tutkimusten mukaan heti lämpöpumppujen jälkeen eniten kiinnostava hajautetun energian tuotantoratkaisu omakoti- ja rivitaloissa. Kerrostaloissa se oli kiinnostavin. Myös sähköautojen osalta on odotettavissa markkinoiden avautuvan lähivuosina (mm. LVM 2011). Suuret autonvalmistajat panostavat massamarkkinoille suunnattuihin, varta vasten sähköautoiksi suunniteltuihin malleihin. Sähköautojen tarjonta on laajentunut vuosina Tarjolla tulee olemaan kymmeniä malleja. Akkutekniikka on kehittynyt merkittävästi. Sähköauton toimintamatkaan vaikuttava akkujen varattava energiakapasiteetti on parantunut huomattavasti/10/. Älykäs sähköverkko

113 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 113 Älykkään sähköverkon palvelut liittyvät keskeisesti kaupunki-infrastruktuuriin sekä rakennusten suunnitteluun ja hallintaan. Ne ratkaisevat, mitä perusinfrastruktuuria käyttäjille on käytössään ja miten sähköön liittyvät palvelut kytketään käyttäjien arkielämään. Älyverkon asentaminen rakennusten suurempien peruskorjausten yhteydessä tuo uusia mahdollisuuksia energian hallintaan. Vanhoihin taloihin voisi tarjota yksinkertaisempia ratkaisuja tai langattomasti toimivia palveluita. Mittauksen ja ohjauksen mahdollistamat energiatehokkuusparannukset pitää aina ottaa esille korjausrakentajien kanssa jo hankesuunnitteluvaiheessa, jotta nämä olisivat tietoisia markkinoilla olevista vaihtoehdoista. Älyverkon myötä voitaisiin helpottaa rakennusten energiatehokasta ja ennakoivaa kunnossapitoa ja huoltoa. Ongelmana on, että rakennuttaja ei itse käytä rakentamaansa rakennusta eikä elinkaariajattelu pääse nopeasti leviämään laajasti rakentamisen alueelle. Energiapalvelut Energiapalveluihin erikoistuneet kiinteistöpalvelu- ja isännöintiyritykset voivat jalostaa sähkön ja muun energiankulutuksen tietoa apuvälineeksi omistajien korjausta, huoltoa ja kunnossapitoa koskevaan päätöksentekoon. Kiinteistöjen omistajilla ja kiinteistöpalvelujen tarjoajilla on omat odotuksensa myös sähköyhtiöiden palveluille. Kiinteistöjen kunnossapidosta vastaavat ja ympäristötietoiset käyttäjät vaativat sähköyhtiöiltä mittaustietoa kiinteistön omistajien ja omiin järjestelmiin, avoimien rajapintojen kautta suoraan hyödynnettäväksi. Sähkön ja lämmön kulutuksen tietojen tulee olla kaikilla eri paikkakunnilla tarjolla yhtiöiden omiin järjestelmiin yhteensopivaksi ja suoraan niihin siirrettävissä Toiminnalliset materiaalit - sensorit ja älymateriaalit Painettava elektroniikka Toiminnalliset materiaalit ovat kehittyneet laajasti viimeisen kahden kymmenen vuoden aikana ja edelleen niihin oleellisesti liittyvät prosessointimenetelmät ovat mahdollistaneet täysin uudenlaisten toiminnallisuuksien valmistamisen ja integraation mitä monimuotoisimpiin ympäristöihin. Uutena nousevana teknologiana painettava elektroniikka on saanut vahvaa jalansijaa johtuen sen tarjoamista mahdollisuuksista elektronisten, optoelektronisten ja optisten toiminnallisuuksien tuomiseksi eri ympäristöihin kuten kulutuselektroniikkaan, autoteollisuuteen sekä myös rakennusteollisuuteen /20/. Kemistit ovat kehitelleet erilaisia eristäviä, puolijohtavia (n- ja p-tyypin polymeeripuolijohteita) sekä korkeasti johtavia polymeerejä. Näihin havaintoihin perustuen on demonstroitu ensimmäiset polymeeripohjaiset toiminnalliset komponentit, kuten valoa emittoivat orgaaniset diodit /23,24/ (OLED = orgaaninen ledi) ja orgaaniset aurinkokennot /25/ (OPV). OLED- tekniikkaan perustuvat korkean resoluution (full HD) aktiivimatriisinäytöt ovat vallanneet markkinaosuuksia matkapuhelimissa ja muissa kannettavissa laitteissa. Oledejä on pidetty pitkään tulevaisuuden tekniikkana televisioiden valmistuksessa, mutta esimerkiksi Samsung hylkää tekniikan vain siksi, ettei niiden valmistaminen ole riittävän edullista massamarkkinaa varten. Tärkeä etu polymeereillä on se, että ne voidaan prosessoida liuosmuodossa ja näin ollen valmistuksessa voidaan hyödyntää kustannustehokkaita suuren pinta-alan rullalta-rullalle paino- ja valmistusmenetelmiä. Tänä päivänä materiaalien kirjo on huomattavasti laajempi kuin pelkät polymeerit. On olemassa liuosmuodossa prosessoitavia nanopartikkelimateriaaleja, metalli oksideja, hiilinanoputkia, grafeenia jne.

114 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 114 Yhdessä painoprosessien ja erilaisten materiaalien kanssa näistä voidaan toteuttaa täysin uudenlaisia toiminnallisuuksia, jotka ovat; taipuisia, venyviä, keveitä, läpinäkyviä, absorboivat tai emittoivat valoa, aistivat painetta, o lämpötilaa, o kosteutta, o kaasuja jne. Nämä toiminnallisuudet voidaan valmistaa painomenetelmiä käyttäen joustaville substraateille (elektroniikassa kasvatusalusta, esimerkiksi puolijohdekomponentin pohjamateriaali) kuten muoveille, kuitupohjaisille (paperi, kartonki, tms.) alustoille, kankaille, teräskalvoille ja jopa joustavalle lasille. Edelleen taipuisat substraatit voidaan muovata kolmiulotteisiksi jäykiksi tai joustaviksi kappaleiksi käyttäen ruiskuvalutekniikoita ja niihin voidaan upottaa mikroelektroniikka piirejä, jotka mahdollistavat monipuolisemman signaalin käsittelyn ja langattoman kommunikoinnin laajempiin kokonaisuuksiin kuten esimerkiksi internetiin. Kuvassa on esitetty painettavan elektroniikan valmistukseen käytettävä pilot painokone /26/ (a), rullalta-rullalle painettuja muistipiirejä /27/ (b) ja muoville integroitu LED matriisinäyttö /28/. Kuvassa on esitetty painettu joustava piirilevy, johon on liitetty mikropiiri ja muita pintaliitoskomponentteja. Tämän jälkeen joustava piirilevy on muokattu kolmiulotteiseksi kappaleeksi käyttäen ruiskuvalua. Näin voidaan toteuttaa tarkasti muotoon muovattu ja kevyt kolmiulotteinen toiminnallinen elementti, joka voidaan saumattomasti integroida osaksi suurempaa kokonaisuutta. Kuva a) Painokone painettavan elektroniikan sovellusten valmistamiseen. b) rullalta-rullalle valmistettuja muistipiirejä. c) muoville integroitu LED matriisi näyttö.

115 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 115 Kuva Ruiskuvalettu kolmiulotteinen elektroniikkatuote Esineiden Internet (Internet-of-Things, IoT) tunkeutuu joka paikkaan. On esitetty laajoja visioita tulevaisuudesta, jossa kaikilla objekteilla ympärillämme on oma osoite ja yhteys verkkoon. Tulevaisuudessa talot ja rakennukset tulevat olemaan osa verkkoa ja osaavat aistia, aktivoida ja analysoida dataa sekä tehdä käyttäjää palvelevia päätöksiä ja operaatioita autonomisesti esimerkiksi käyttäjän kirjautuessa huoneistoonsa, avatessaan oven henkilökohtaisella älyavaimella, säätää talon automatiikka ilmastoinnin, valaistuksen, lämpötilan tms. käyttäjän toiveiden mukaiseksi analysoi käyttäjän toimintavireyttä tai lämpötilaa ja suorittaa tämän perusteella muita toimenpiteitä. Painettava elektroniikka tarjoaa suunnattoman määrän ratkaisuja kyseisen skenaarion toteuttamiseen ja rakennusteollisuus onkin painettavan elektroniikan ratkaisuille äärettömän kiehtova ja kiinnostava sovellusalue. Sensoreita tarvitaan paljon ja niiden on kyettävä aistimaan hyvin monenlaisia muuttujia itse rakennuksesta, mutta myös sen käyttäjistä. Sensorit tarvitsevat energian syötön ja tietoliikenneyhteydet, jotta ne voivat toimia ja välittää aistimiaan muuttujia. Käyttäjän kannalta nämä toiminnallisuudet pitää upottaa ympäristöön ja arkkitehtuuriin siten, että ne eivät ole häiritseviä tai muuten riko ympäristön estetiikkaa. Seuraavaksi tarkastellaan muutamia esimerkkejä painettavasta elektroniikasta ja niiden potentiaalisista sovelluksista rakennusteollisuudessa Suuren pinta-alan sensoreita Ensimmäisessä esimerkissä tarkastellaan yksinkertaisia rullalta-rullalle painettuja sensoreita, joissa kapasitanssin muutos tuottaa vasteen sensorille. Kuvassa on esitetty kaksi toiminnallista sensorirakennetta, joita voidaan hyödyntää esimerkiksi rakennuksiin integroitavissa sensorisovelluksissa. Vasemmalla sinisellä ympyröidyssä rakenteessa on valmistettu painotekniikoita käyttäen kapasitiivinen 6 x 6 kosketusnäppäimistö. Rakenne on varsin yksinkertainen koostuen painetusta johtavasta alaelektrodista, eristeestä ja yläelektrodista. Kuvasta erotettava vihreä väri on eritettä ja harmaa johtavaa painoväriä. Kyseinen rakenne voidaan integroida esimerkiksi seinärakenteisiin käyttöliittymäksi.

116 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 116 Kuva 11.13: Kapasitiivinen kosketuskäyttöliittymä ja induktiivisesti etäluettava kapasitiivinen kosteusanturi Kuvassa oikealla punaisella ympyröidyllä alueella on valmistettu samoja painotekniikoita käyttäen induktiivisesti etäluettavaa kapasitiivista kosteusanturia. Anturi koostuu kahdesta toiminnallisesta osasta a. keltaisella ympyröidystä antennista ja sovituspiiristä sekä b. mustalla ympyröidystä rinnakkaiskondensaattorista, joka aistii ympäröivän materian kosteutta. Sensorirakenteen resonanssitaajuus on viritetty vastaamaan 13.5 MHz:ä normaaleissa laboratorio-olosuhteissa. Mikäli ympäristön kosteusolosuhteet rinnakkaiskondensaattorin ympäristössä muuttuvat, muuttuu koko anturirakenteen resonanssitaajuus. Anturi voidaan etälukea langattomasti normaaleista rakenne-elementeistä jopa 30 senttimetrin etäisyydeltä. Anturi on passiivinen eikä sisällä muistia, joten kosteusolosuhteiden muutoksen seuraamisen pitää olla jatkuvaa Valaisun ohjaamisen käyttöliittymä Kuvassa on esitetty edelleen kapasitiiviseen tunnistukseen perustuva käyttöliittymä valaisun ohjaamiseen /29/. Valaisua ohjaavat elektrodit, nuoli ylös, piste ja nuoli alas, on painettu johtavalla grafiittipastalla paperisubstraatille. Piste-elektrodia kahdesti koskettamalla valot syttyvät. Siirtämällä käsi joko nuolille ylös tai alas valot vastaavasti kirkastuvat tai himmenevät. Edelleen piste-elektrodia koskettamalla valot sammuvat. Kyseisenlainen käyttöliittymä on helppo valmistaa vaikka suoraan tapetin pintaan tai muun sisustuselementin yhteyteen. Kuva 11.14: Kapasitiivinen, paperisubstraatille painettu, käyttöliittymä valaisun ohjaamiseen Komponenttina LED on halpa, energiatehokas sekä värivaihtoehtoja on paljon ja valotehoissa löytyy vaihtoehtoja. Yhdistämällä painettavan elektroniikan rullalta-rullalle prosessointia ja nopeita elektroniikan liitosprosesseja voidaan LED:eillä toteuttaa joustavia suuren pinta-alan valaisuelementtejä.

117 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 117 Kuvassa 11.15a on esitetty esimerkki joustavasta suuren pinta-alan LED valaisimesta. Muovialustalle on ensin painettu johtavat ja eristävät kerrokset ja tämän jälkeen LED komponentit on ladottu ja liitetty johtavalla liimalla substraatille. Valaisin sisältää 128 valkoista LED komponenttia ja sen pituus on kaksi metriä sekä leveys 20 senttimetriä. Valaisin on myös rullattavissa kokoon. Samankaltaisia valaisevia pintoja voidaan toteuttaa myös muille alustoille kuten, lasille, teräskalvoille ja jopa puulaminaateille. Kuvassa 10.15b on esitetty puulaminaatin taakse integroituja LED siruja. a) b) Kuva 11.15: a) Rullattava suuren pinta-alan LED valaisin. b) puulaminaatin taakse integroituja LED siruja Toiminnallisten materiaalien etuja Hyödynnettäessä toiminnallisia materiaaleja ja painotekniikoita toiminnallisten komponenttien valmistukseen saavutetaan suurin etu siinä, että materiaalit voidaan painaa haluttuun toiminnalliseen muotoon. Tästä etuna on se, että elektroniset, optiset ja optoelektroniset toiminnallisuudet voidaan upottaa esimerkiksi vallitsevan tilan grafiikkaan huomiota herättämättömästi osaksi tilan arkkitehtuuria. Error! Reference source not found on esitetty visiokuva tulevaisuuden tilasta, jossa sisätilan valoenergiaa keräävät aurinkopaneelit on integroitu osaksi tilan eri objekteja. Yhdistämälle erilaisia toiminnallisia materiaaleja erilaisille alustoille sekä hyödyntämällä suuren pinta-alan rullalta-rullalle valmistusmenetelmiä tämän on mahdollista jo lähitulevaisuudessa.

118 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 118 Kuva 11.16: Visio tulevaisuuden tilasta, jossa energiaa keräävät komponentit on upotettu tilan eri objekteihin. Teknologia kehittyy kohti edellä esitettyä visiota. Kuvassa 11.17a on esitetty lehden muotoon painettu OPV aurinkomoduuli /30/. Moduuli koostuu läpinäkyvästä johtavasta elektrodista, josta valo tunkeutuu sisään aurinkomoduulin kennoihin, kahdesta orgaanisesta kerroksesta sekä metallielektrodeista. Kuvassa valosähköisen ilmiön tuottamat alueet, moduulin aktiiviset alueet, erottuvat purppuranpunaisella värillä. Moduulin metallijohdotukset erottuvat harmaalla värillä. Kyseinen OPV rakenne voidaan tehdä myös läpinäkyväksi käyttämällä johtavia nanomateriaaleja elektrodeissa, ja näin ollen rakenne voidaan integroida läpinäkyviin kohteisiin. Edelleen valoa absorboivan aktiivisen materiaalin väriä ja absorptiokaistaa voidaan muuttaa, jolloin aurinkopaneelista voidaan tehdä värikäs. Kuvassa 11.17b on esitetty läpinäkyvä OPV kenno /30/, joka toimii noin 4%:n hyötysuhteella. Hyötysuhteet yleensä näillä ovat matalia verrattuna kaupallisiin pii-aurinkopaneeleihin, mutta toisaalta niiden integrointipotentiaali on täysin eriluokkaa ja toisaalta näiden orgaanistenkin kyky tuottaa energiaa matalan tehon elektroniikalle sisävalaistuksessa, kuten esimerkiksi Bluetooth Low Energy, on riittävä. a) b) Kuva 11.17: a) Lehden muotoon painettu OPV aurinkomoduuli. b) Läpinäkyvä OPV kenno.

119 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 119 Uudet toiminnalliset materiaalit ja niitä tukevat suuren pinta-alan valmistusmenetelmät mahdollistava uudenlaisten toiminnallisuuksien valmistaminen erilaisille alustoille. Lisäksi ne voidaan upottaa ympäristöön ja arkkitehtuuriin siten, että ne eivät ole häiritseviä tai muuten riko ympäristön estetiikkaa. Näiden toiminnallisuuksien avulla voidaan lisätä ympäristön objektien havainnointikykyä ja keskinäistä kommunikaatiota. Edelleen ne tuottavat tietoa käyttäjille ja laajempiin kokonaisuuksiin ja palveluihin.

120 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus LIITTEET 12.1 Liite 1: Malliratkaisuja älykkäistä järjestelmistä eri kohteissa Case 1: Taloteknisten osajärjestelmien yhteistyön toimivuuden parantaminen Kohteen tiedot Esimerkkinä toimivat suuren kiinteistöomistajan asuntokohteet pääkaupunkiseudulla. Kiinteistöissä on eri automaatiotoimittajien osajärjestelmiä, joissa hoidetaan lähinnä LVIS asetuksiin liittyviä asioita. Alkuperäinen ratkaisu Osajärjestelmiin pystyy kirjautumaan etähallinnan kautta ja tarvittavat muutokset voidaan tehdä käymättä paikan päällä. Ongelmana oli kuitenkin, että kohteita hoitivat useat huoltomiehet eri huoltoyhtiöissä. Huoltoyhtiöiden vaihtuessa jouduttiin osajärjestelmien tunnukset vaihtamaan. Toisaalta hälytysten eskalointisäännöt ja yhteystiedot (puhelin, sähköposti) jouduttiin ylläpitämään kohdekohtaisesti osajärjestelmissä. Toteutettu ratkaisu Toteutetussa ratkaisussa osajärjestelmien tunnusten ylläpito siirrettiin ylläpidon järjestelmään ja käyttäjätunnusten ylläpito tehtiin keskitetysti siellä missä se joka tapauksessa tapahtuu. Lisäksi hälytysten eskalointi siirrettiin osajärjestelmästä ylläpidon järjestelmään, jossa voitiin laatia keskitetyt säännöt. Säännöt voitiin laatia esimerkiksi aluekohtaisesti tai ottaa huomioon loma-aikojen erityisjärjestelyjä. Käytännössä säännöt voivat ottaa kantaa esimerkiksi siihen, kuka hälytyksiä hoitaa toimistoaikana, kuka toimistoajan ulkopuolella tai miten hälytysten prioriteetti vaikuttaa eskalointiin. Ratkaisun ominaisuudet käyttäjälle Ratkaisu helpotti merkittävästi osajärjestelmien ylläpitoa ja vähensi turhaa hallinnointityötä. Lisäksi se teki kokonaisuudesta turvallisemman myös tietoturvan kannalta. Kokemuksia Älyrakennusta voidaan tarkastella yksittäisenä kohteena, mutta kiinteistön ympärillä toimivien yritysten kannalta se on varsin suppea näkökulma. On keskeistä tarkastella, miten ylläpito tapahtuu kun kohteita on paljon. Tämä on tärkeää ottaa huomioon järjestelmien suunnittelussa. Investoinnin taloudellisuus Investointi tehtiin projektimaisesti ja siitä saatavat hyödyt tulevat esille vuosien myötä pienempinä ylläpitokustannuksina. Voidaan todeta, että investointi joka tehtiin usean toimijan yhteistyönä oli kannattava Case 2. Käyttövedenmittausjärjestelmä linjasaneerauksessa Kohteen tiedot

121 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 121 Linjasaneeraukseen tuleva kerrostalokohde Alkuperäinen ratkaisu Käyttövesijohdot rakennettu huoneistokohtaista vedenmittausta edeltävänä aikakautena vallinneen käytännön mukaan siten, että joissakin asunnoissa veden syöttö asuntoihin tulee eri nousulinjojen kautta. Jos uudetkin käyttövesijohdot asennetaan käyttämällä vanhoja nousulinjoja, joudutaan vedenmittaus toteuttamaan käyttämällä useampia mittareita samassa asunnossa. Toteutettu ratkaisu Samaan asuntoon tuleviin käyttöveden syöttöjohtoihin asennetaan virtausanturit (2 x KV ja 2 x LV), mitkä johdotetaan ko. huoneistoa palvelevaan huoneistoyksikköön. Huoneistoyksikkö laskee samaan asuntoon kuuluvien virtausanturien mittausdatan yhteen. Mittausdata siirtyy sähköverkkoa pitkin sähköpääkeskuksessa sijaitsevalle keruuyksikölle, ja sieltä edelleen GSM- tai laajakaista yhteyden kautta VertoLive pilvipalvelimelle. Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Putkisto tulee suunnitella siten, että lämpimän käyttöveden odotusaika jää mahdollisimman lyhyeksi. Virtausanturit tulee sijoittaa siten, että lämpimän käyttöveden kiertojohdon päätepiste on ennen virtausanturia. Putkimitoitus optimoidaan siten, että lämpimän veden odotusaika ei ylitä kymmentä sekuntia (rakentamismääräyskokoelma D1, kohta )

122 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 122 Kuva. Huoneistokohtaisen vedenmittauksen sähkökaapelointi Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Selainpohjainen VertoLive ohjelmisto tarjoaa taloyhtiön isännöitsijälle sekä asukkaille helpon tavan seurata asuntokohtaista vedenkulutusta. Vuorokausitason seurannan ansiosta poikkeaviin kulutuksiin tai vuotoihin voidaan reagoida välittömästi. Asukas voi tarkkailla omaa päivittäistä kulutuskäyttäytymistä, ja sen myötä vaikuttaa asumisen kustannuksiin.

123 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 123 Vedenkulutuksen päivittäiset muutokset näkyvät kuukausiraportissa. Kokemuksia ja saatuja oppeja Vedenmittauksen ja kulutukseen perustuvan laskutuksen vaikutus kulutustottumuksiin on kiistaton. Keskimääräinen vedenkulutus huoneistokohtaisen mittauksen taloyhtiöissä on noin 110 litraa/hlö,vrk, kun se ilman mittausta olevissa taloyhtiöissä on noin 150 litraa/hlö,vrk. Vuokrataloyhtiössä kulutus on yleensä vieläkin suurempi, mutta laskee mittareiden myötä samalle tasolle kuin omistusasunnoissa. Mahdolliset vesivuodot tulevat ilmi välittömästi asuntokohtaisen vuotohälytyksen ansiosta, ja vahingot jäävät pieniksi. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Vedenkulutuksen pienentyminen vaikuttaa välittömästi yhtiön lämpöenergian kulutukseen, koska lämpimän käyttöveden tarve vähenee. Säännöllisen seurannan ja laskutuksen myötä kulutusmuutos on pysyvä. Investoinnin taloudellisuus Investoinnin taloudellisuus voidaan laskea käyttämällä Verto-investointilaskuria. Alla esimerkkilaskelma.

124 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 124

125 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 3: Sähkönjakelu- ja talotekniikan hajautettu järjestelmä Kohteen tiedot Manskun Rasti, Helsinki Toimistotilaa, 2 rakennusta, 7-kerrosta per rakennus, m² Alkuperäinen ratkaisu Rakennusten kerrostaso sähkönjakelu ja talotekniikka on toteutettu hajautetulla pikaliitäntäisellä järjestelmällä. Toteutettu älyrakentamiseen liittyvä ratkaisu Ratkaisulla on toteutettu käyttäjälle nykyaikaiset, tarkoituksenmukaiset ja joustavat työskentelytilat. Rakennuttajan keskeisenä tavoitteena oli myös energiatehokkuus, ja kohde saavutti LEEDympäristösertifikaatin (Leadership in Energy and Environmental Design). Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Suunnittelun osuus korostuu, koska suunnitellaan enemmän yksityiskohtaisesti aina komponentteihin asti. Hyvä yhteistyö järjestelmätoimittajan kanssa on tärkeä. Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Tilojen muunneltavuus. Avotiloista saadaan tarvittaessa erotettua rauhallisia osastoja tai jopa huoneita esim. projektiryhmille. Työskentelytilat ovat ulkoreunoilla, ja päivänvalo on hyödynnetty työskentelyolosuhteisiin ja energiansäästöratkaisuihin. Kokemuksia Käyttäjäkokemukset ovat olleet hyvät ja tiloja on voitu käyttää tarkoituksenmukaisesti. Tilojen muunneltavuuden hyödyt näkyvät myös tulevina vuosina käytön aikana. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Rakentajan lähtökohtana on LEED n mukainen energiatehokkuus, joka tuo selviä säästöjä.

126 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 4: Sähköauton latausjärjestelmä: Q-Park Finlandia Kohteen tiedot Q-Park Finlandia, Helsinki, 650 pysäköintipaikkaa, joista kaksi varattu sähköautoille Alkuperäinen ratkaisu Tavallinen parkkitalo, jossa ei ollut varauduttu sähköisen liikenteen palveluihin. Toteutettu älyrakentamiseen liittyvä ratkaisu Kohteeseen asennettiin kaksi Ensto Chago Station latausasemaa. Latausasemat soveltuvat sekä normaaliin yksivaiheiseen 16 A:n lataukseen että keskinopeaan 32 A:n kolmivaihelataukseen. Latausasemissa on liitäntävaihtoehtoina yksi 16 A:n yksivaiheinen pistorasia ja yksi 3 x 32 A:n Mennekes-pistorasia (Mode 3, Type 2). Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Suunnittelun lähtökohtana on, että latausjärjestelmän tulee soveltua kaikille automalleille. Suunnittelemme ja toteutamme asiakkaan kanssa aina yhdessä sellaiset ratkaisun, joka paitsi täyttää nyt asetetut toiveet ja jota voidaan tulevaisuudessa muuttaa ja laajentaa tarpeiden mukaisesti. Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Vaikka Q-Parkin pysäköintilaitoksessa sähköauton lataaminen on ilmaista, Ensto Chago järjestelmä mahdollistaa tarvittaessa kulutuksen mukaisen laskutuksen ja seurannan tulevaisuudessa. Chago latausjärjestelmä joustaa erilaisiin tarpeisiin. Kokemuksia Halusimme varmatoimisen, helppokäyttöisen, turvallisen ja kestävän sähköautojen lataamisjärjestelmän pysäköintilaitoksiin. Valitsimme Ensto Chago järjestelmän, myyntipäällikkö Marek Darkowski Q- Park Finlandista kertoo. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Kasvava huoli ympäristöasioista sekä päästöjä ja fossiilisia polttoaineita koskevan lainsäädännön tiukkeneminen ovat johtaneet hybridiautojen, laajennetun toimintasäteen sähköautojen ja täyssähköautojen määrän nopeaan kasvuun maailmassa. Koska liikenne sähköistyy vauhdilla, varautuvat myös pysäköintilaitokset tulevaisuuteen asentamalla sähköautojen latauspisteitä palvelemaan sähköistyviä asiakkaitaan.

127 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 5: Vesikalusteiden älykkyys hotellissa Kohteen tiedot Hotelli Inari Uudisrakennus Alkuperäinen ratkaisu Hotelli Inari laajensi huonetarjontaansa. Samalla asennettiin uudet älykkäät vesihanat. Toteutettu ratkaisu Uusi laajennusosa valmistui keväällä Vesikalusteiden valinnassa auttoi Ylä-Lapin LVI Oy. Keväällä valmistuneeseen hotellin laajennusosaan asennettiin ensimmäisenä Suomessa Oraksen Smart Bidetat. Ne ovat etäkäytettäviä ja toimivat suoraan käsisuihkun painikkeesta, mikä helpottaa kylpytilojen kalusteiden sijoitusta. Ratkaisun etuna on se, että hanan ja pesualtaan ei välttämättä tarvitse sijaita WC-istuimen välittömässä läheisyydessä. Kun hanan ottaa käsisuihkun seinäkiinnikkeestä, vesi alkaa virrata. Käytön jälkeen hana sulkeutuu automaattisesti. Suihkutiloihin valittiin uudet Optima-sadesuihkut. Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Rakennuttaja on ollut vahvasti suunnittelussa mukana. He halusivat nykyaikaiset vettä ja energiaa säästävät bidee ratkaisut huoneisiin. Suunnittelun aikana ei ilmennyt ongelmia. Ylä-Lapin LVI Oy suositteli etäbidee ratkaisua heille ja oli tietoinen ohjausyksikön vaatimasta tilasta altaan alla. Hanat ovat paristokäyttöisiä, joten sähkönsyötöstä ei tarvinnut välittää. Se on otettava huomioon kunnossapidon yhteydessä. Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Bideen kautta tulevan veden lämpötila on termostaatilla ohjattua. Se tuo käyttömukavuutta. Hanan vipuun ei tarvitse koskea. Kokemuksia ja saatuja oppeja Ensimmäisen puolen vuoden käytön jälkeen, käyttäjiltä ei ole tullut negatiivista palautetta, joka voidaan tulkita positiiviseksi palautteeksi. Täytyy muistaa, että kyseessä on hotelli. Alapesun käyttömukavuudesta saattaa olla kiusallista puhua ulos kirjautuessa. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Älykkäät bideet ovat olleet alle vuoden käytössä, joten konkreettisia lukuja ei voida vielä esittää. Omistajan tuntuma on kuitenkin tässä vaiheessa se, että säästöä tulee niin energian- kuin vedenkulutuksessa verrattuna perinteisiin ratkaisuihin (verrattu hotellin vanhaan osaan). Investoinnin taloudellisuus Älykäs bidee-ratkaisu on hankintahinnaltaan kalliimpi kuin perinteinen, mutta Inarin Hotellin omistajien näkemys on, että investointi on kannattava lisääntyneen käyttömukavuuden (vieraat viihtyvät paremmin) sekä veden- ja energian säästön vuoksi.

128 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 6: Huoneistoautomaatio ja mittausjärjestelmä Kalasataman älyrakennuksiin Kohteen tiedot Kalasataman kaupunginosassa kohde Asunto Oy Fiskari ja Fregatti yhteensä 95 asuntoa. Toteutettu älyrakentamiseen liittyvä ratkaisu Taloyhtiöön rakennettiin KNX- huoneistoautomaatioratkaisu sekä mittausjärjestelmä, jossa kerätään lähes reaaliaikaista veden- ja sähkönkulutusta. Sähkön kokonaiskulutuksen lisäksi mitataan myös laitekohtaisia kulutuksia kuten liesi, kiuas, pesukoneet, valot sekä ohjatut pistorasiat. Jokaiseen huoneistoon on asennettu kotona/poissa kykin. Se kytkee kaikki sähköiset laitteet pois päältä. Osa taloyhtiön autopaikoista tulee sähköauton latauspaikoiksi ja niiden ohjaus sekä sähkön mittaus kuului myös toimitukseen. Mittauspalvelinratkaisu toimii kiinteistökohtaisena paikallisena palvelimena. Sen päätehtävänä on kerätä tietoja prosessista ja välittää niitä käyttöliittymä-palveluja tuottavaan ympäristöön tietoverkon välityksellä. Palvelin voi liittyä kiinteistön muihin järjestelmiin. Se välittää myös kiinteistön ulkopuolelta ohjauspalvelua tarjoavalta toimijalta tietoverkon välityksellä tulevia ohjauksia erilaisille liityntälaitteille. Mittauspalvelimen viestien siirrossa käytetään IEC pohjaista CIM-mallia, joka mahdollistaa eri laite- ja järjestelmätoimittajien sekä eri palveluntarjoajien yhteistoiminnan sekä niiden kilpailutuksen. Asukkaat saavat palveluntarjoajalta (Helsingin Energia) kodin etäohjauspalvelun, josta näkee lähes reaaliaikaisesti oman kulutuksensa. Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Sähkökuormat on ryhmiteltävä ryhmäkeskuksessa kulutustyypeittäin. Sähkösuunnittelussa on huomioitava ryhmittelyssä mm. seuraavia asioita. Kulutustyyppi 1: Valaistus Kulutustyyppi 2: Huoneiden seinä- ja lattiapistorasiat Kulutustyyppi 3: Ruoanlaitto: Keittiön työpöytäpistorasiat, liesi / uuni Kulutustyyppi 4: Siivous ja vaatehuolto: Kodinhoitohuoneen pistorasiat, astianpesukone, pyykinpesukone, kuivausrumpu Kulutustyyppi 5: Kylmälaitteiden pistorasiat Kulutustyyppi 6: Lämmityslaitteet: Kiuas, suorat lämmityslaitteet (esim. Infrapunalämmitin, sähköinen pyyhekuivausteline, kylpyhuoneen mukavuuslattialämmitys) Kulutustyyppi 7: Varaavat lämmityslaitteet: Varaava sähkölämmitys esim. lattialämmitys, käyttöveden lämmitys Kulutustyyppi 8: Ilmanvaihto- ja jäähdytyslaitteet Kulutustyyppi 9: Autojen lämmitys- ja latauslaitteet Ryhmittelyä ei tarvitse toteuttaa sellaisten sähkökuormien osalta, joita ei ole. Esimerkiksi suorat lämmityslaitteet sekä varaavat lämmityslaitteet.

129 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 129 Yllä olevia kulutustyyppejä ohjataan KNX- taloautomaatiojärjestelmän standardikomponenteilla ja tiedot välitetään eteenpäin käyttäen TCP/IP- rajapintaa. Sähköautojenlatausratkaisussa täytyy huomioida vähintään 16A jatkuva kuorma / autopaikka ja kaapeloinnissa pitää huomioida sekä mittaus että ohjausmahdollisuus. Prosessi kaavio tai kuva Kuva 1: Järjestelmäluonnos, Fregatti Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Käyttäjä voi varmistua, että painamalla kotona/poissa- kytkintä kaikki sähköiset laitteet sammuvat. Etäohjauspalvelusta näkee kokonaissähkön ja laitekohtaisen sähkönkulutuksen samoin kuin ohjausryhmien tilan. Palvelun kautta on myös mahdollista ohjata kulutuslaitteita tai ajastaa niiden käyttöaikoja. Jatkossa eri palveluntarjoajat voivat hyödyntää tietoja omiin tarpeisiinsa, kuten erilaisia hälytyksiä esimerkkinä vesivuoto tai huoneiden lämpötilan pysyvyys. Järjestelmä mahdollistaa myös vanhusten palveluita yhdistämällä tietoja, kuten vedenkulutuksen, ovatko valot olleet päällä pesuhuoneessa tai onko keittiön liesi ollut käytössä. Tekniikka on apuväline, mutta käyttäjän tulee osata käyttää tietoa omaksi hyödyksi. Kun asunnossa on liian kuuma avataanko ikkunat vai säädetäänkö lämpötilaa alemmaksi. Kokemuksia Kohde valmistuu Helsingin Kalasatamaan 2015 alkupuolella ja käyttäjäkokemuksia saadaan vuoden 2015 loppupuolella. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen

130 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 130 Tavoitteena on vaikuttaa asukkaiden käyttäytymiseen. Mittausjärjestelmän kautta kotitaloudet saavat tietoa ja voivat vaikutta omaan energiankäyttöönsä. Samalla tavalla taloyhtiötasolla saadaan aikaan kulutuksen muutoksia. Lopulta muutokset vaikuttavat jopa aluetasolle. Asukkaan käyttöliittymästä pitäisi nähdä tulevaisuudessa myös muita palveluja kuten taloyhtiön yhteissaunan varaustilanne ja omat vikailmoitukset. Investoinnin taloudellisuus Investointi on osa tulevaisuuden tietoliikenneinfraa, joka mahdollistaa uusien palveluiden rakentamisen. Tarvitaan avoimia standardeja, joita voidaan turvallisesti hyödyntää ja kilpailuttaa. Asuntokohtainen investoinnin lisäkustannus on /asunto riippuen valituista toiminnallisuuksista Case 7: Pohjaviemäristä pilvipalveluihin myös vanha talo voi olla älytalo Kohteen tiedot taustaa As. Oy Mäkilinna on vuonna 1927 valmistunut asuinrakennus Helsingin kantakaupungissa, Kallion Torkkelinmäellä. Se edustaa sen ajan edistyksellisintä tekniikkaa. Olihan talossa keskuslämmitys, hissi, kaasu veden lämmitykseen ja mm. 8 kpl autotalleja. Rakennuksella on kantakaupungin korkein ullakkotaso. Siksi se on myös altis voimakkaille merituulille, jotka lisäävät lämmitysenergian kulutusta. Siihen kuuluu ullakko, kolme porrashuonetta, 104 osakehuoneistoa ja katutasossa 8 liikehuoneistoa ja 8 autotallia. Talossa on 7 kerrosta, lämmin kellari ja kylmä m3, osakehuoneistojen yhteisala m2, lämmitetty kokonaisala m2. Seinien rakennusaine tiili, välipohjat ovat alalaattatekniikalla. Talossa on painovoimainen ilmanvaihto. Mäkilinnassa on panostettu tämän päivän vaatimiin asumispalveluihin. Kellarista löytyy mm. kuntosali, kerho- ja askarteluhuoneet, kylmäkellari, moderni pesula ja saunaosasto takkahuoneineen. Käyttäjinä on paljon lapsiperheitä, nuoria sinkkuja, työssä käyviä ja toisaalta kotona työskenteleviä freelancereita. Heidän lisäksi on myös eläkeläisiä. Osakkaat ovat vahvasti sitoutuneet kotitaloonsa. Kaikkia yhdistää halu yhteisölliseen ja ekologiseen asumiseen. Energiatehokkuuteen on aina kiinnitetty huomioita. Rakennus on suojeltu asemakaavalla SR2-tasoon. Se on estänyt kaikki ulkovaippaan kohdistuvat energiatehokkuutta parantavat parannukset. Esimerkiksi rappausta uusittaessa viranomaiset kielsivät lämpörappauksen käytön, vaikka ulkomuoto ei olisi lainkaan muuttunut. Perustelu oli, että se ei edusta 1920-luvun rakennustapaa. Tämä on syytä huomioida energiatehokkuutta arvioitaessa. Mäkilinnan kiinteistöstrategia

131 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 131 Vuonna 1979 yhtiökokous päätti periaatteet, jolla rakennusta tulee hoitaa noudatetaan jatkuvan parantamisen tekniikka. Päätettiin, että kun jokin rakennusosa uusitaan, sen tulee edustaa alan uusinta osaamista ja tekniikkaa. Strategian mukaisesti rakennus on pidetty vuosikymmenet hyvässä kunnossa systemaattisella, elinkaariajatteluun perustuvalla korjaus- ja kunnossapidolla. Talossa on kirjattu yli 40 vuoden ajalta sekä korjaushistoria että lämmön-, veden- ja sähkönkulutukset. Jokaisen isomman korjaustyön vaikutukset on siten voitu todentaa pidemmältä käyttöajalta. Kuvassa 2 on estetty esimerkit veden- ja lämmön kulutuksen aleneminen pelkästään yksittäisten rakennusosien uusimisen avulla ilman osakkaiden kukkaroa rasittavaa massiivista peruskorjausta. Kuva 1: Mäkilinnan energiankulutushistoria Alkuperäinen ratkaisu Liki 90 vuotta vanhassa talossa on eri rakennusosien tekniset elinkaarien pituudet todettu havainnollisesti käytännössä (Taulukko 1). Ihmisten asumistottumusten muutos ja tekniikan kehittyminen on tuonut muutoksia talon alkuperäiseen tekniseen toteutukseen. Vuonna 2014 on talossa alkuperäistä; rakennuksen runko osittain asuntojen sisäpinnat ja ovet sähkön syöttökaapeli hissikorit ja sen mekaaninen nostokoneisto. Taulukko 1: Rakennuksessa tehdyt keskeisimmät rakennusosien korjaukset ja tekniset parannukset: Vuosi Toimenpide

132 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus V tasavirrasta siirryttiin 220V vaihtovirtaan. Talon liittymäjohtoa ei uusittu Putkiremontti. Hiilikattilat korvattiin kaukolämmöllä. Lisättiin lämmin käyttövesijohdot ja uusittiin viemärit ja kylmävesijohdot. Tässä vaiheessa osakkaat purkivat myös pääosa asuntojen puuhelloista Ikkunat uusittiin sisään aukeaviksi 1977 Käyttöveden lämmönsiirrin uusittu levysiirtimeksi 1980 Rakennus liitettiin kaapeli-tv:n verkkoon 1982 Termostaattiset patteriventtiilit 1983 Sähköverkon-, puhelin- ja tv-verkon uusiminen. Talon sähkön liittymäjohtoa ei uusittu Osittainen putkiremontti. Tehostettiin energiataloutta mutta tuli myös uusia kulutuslaitteita: - kaukolämpökeskus ja automatiikka uusittiin - taajuusmuuttajatoiminen paineenkorotuspumppu käyttöveteen - kellariin koneellinen tulo/poistoiv ja lämmön talteenotto - uusi talopesula, jossa energiatehokkaat pesu- ja kuivauskoneet - talosauna - kylmäkellari 2009 Julkisivuremontti - uudet ikkuna (1,1) - koko talon rappaus uusittiin, mutta viranomaiset kielsivät lämpörappauksen asemakaavan SR2- suojelumerkintään vedoten 2012 Linjasaneerauksen hankesuunnittelu 2013 Perinteisen linjasaneerauksen toteutussuunnittelu Linjasaneeraus. Tavoitteena älytalo ja automatiikan taso A Mäkilinnan tekniset perusratkaisut ja niiden keskeisimmät korjaukset Rakennuksessa oli alun perin keskuslämmitys 3 kpl hiilitoimisia lämmityskattiloita. Kaikissa asunnoissa oli lisäksi puuhella Kaikkiin asuntoihin tuli kaupunkikaasu, joka on edelleen halukkailla käytössä. Asuntoihin tuli kylmä käyttövesi Lämmin pesuvesi lämmitettiin kylpyhuoneissa olevilla kaasulämmittimillä ( Junkers ). Puuhellan vesisäiliöstä saatiin lämmin tiskivesi.

133 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 133 Toteutettu, älyrakennukseen liittyvä, ratkaisu ja suunnittelun haasteet Kuvassa 2 on esitetty Mäkilinnan äly ja pilvipalvelut osana rakennuksen elinkaarta. Kuva 2: Äly ja Pilvipalvelut osa rakennuksen elinkaarta Ajatus älytalosta smart house syntyy Vuonna 2012 tehtiin Mäkilinnalle linjasaneerauksen hankesuunnitelma. Toteutuksen kustannusarvio oli 4-5 M toteutuksen laajuudesta riippuen. Tehtyjen tutkimusten, hankesuunnitelman ja erityisesti Mäkilinnan kiinteistöstrategiaan pohjautuen yhtiökokouksessa päädyttiin ns. perinteiseen korjaustapaan, jossa uusitaan koko talotekniikka: vesija viemärijohdot, kaukolämpökeskus, taloautomaatio, tv- ja tietoliikennekaapeloinnit sekä sähköjohdotukset. Vanhat lämmityspatterit ja putkiston jäävät ennalleen, mutta pattereihin uusitaan termostaattiventtiilit, runkojohtoihin linjasäätöventtiilit ja järjestelmä tasapainotetaan. Rakennuksen painovoimainen ilmanvaihdon toiminta varmistetaan kunnostamalla IV-hormit. Hankeen työt käynnistyivät elokuussa 2014 ja kokonaisuus valmistuu joulukuussa Älyrakentamisessa toteutetut ratkaisut Ennakoivat toimet Energiatehokkaat ikkunat Julkisivuremontissa vv kiinnitettiin erityistä huomiota ikkunakarmivuotojen estämiseen tuulivaikutuksen minimoimiseksi. Uusiksi ikkunoiksi valittiin kalleimmat kotimaiset 3-lasiset puuikkunat. Ikkunalaseissa selektiiviskalvo. Lämmön energiakulutus laski 14 %. Älylukot kulunvalvonta hallintaan Julkisivuremontin jälkeen oli ajankohtaista uusia lukitus koko taloon v Laajan vertailun perusteella päädyttiin suomalaiseen älylukkoon iloq, jossa myös kulunvalvontaominaisuus. Keskeisimmät

134 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 134 edut ovat: ei paristoja avaimessa eikä lukoissa = helppo huollettavuus. Avaimen kadotessa ei tarvitse uusia koko lukitusta, vain avaimen mitätöinti riittää = Asukkaan ilmoittavat herkästi kadonneet avaimet, kun ei tule kuluja. Lisäksi joka lukkoon jää logi- tieto, niistä avaimista, joilla lukko on avattu. Ulkooviin sekä kellareiden- ja ullakoiden oviin asennettiin lisäksi paristovarmenteiset lukkopesät, jolloin niistä saadaan logitietona myös avaimen käytön tarkka kellonaika. Kulunvalvontaominaisuudesta tiedotettiin asukkaille. Sen jälkeen pieninkin ilkivalta kellareissa loppui. Käyttäjä voi itse hallinnoida avainrekisteriä tai antaa sen esimerkiksi lukkoliikkeen hoidettavaksi. Kuitenkin kiinteistön omistajalla säilyy mahdollisuus etäyhteydellä tarkistaa avaintilanne. Linjasaneerauksen lähtökohdat kartoitettiin Piirustuksen saatettiin ajan tasalle 3D-mallintamisella. Rakennuksen valmistumisen jälkeen vuonna 1927 ei piirustuksia ollut tarkistusmitattu. Koska kaikki nykyaikainen suunnittelu tehdään 3D-ohjelmistoilla, päätettiin laatia tarkistusmittaus 3D-mallintamisella. Asuinkerrokset mitattiin käsin, mutta ullakko toteutettiin pistepilvi-tekniikalla sen monimuotoisuuden takia. Havaintokuvat osakkaille päätöksenteko helpottuu Osakkaille haluttiin esittää tulevan remontin lopputulos mahdollisimman havainnollisesti. 3D-mitatut piirustukset antoivat tähän hyvän perustan. Kuvassa 3 on esitetty 3D-havainnekuva kylpyhuoneesta. Kuva 3: 3D-havainnekuva kylpyhuoneesta Ilmahormien kartoitus 3D-piirustuksiin Rakennuksessa on yli 400 ilmahormia. Haluttiin kartoittaa ja dokumentoida tarkasti niiden sijainti, kunto ja tilat, joita ne palvelevat. Kartoituksessa havaittiin hormien tukoksia, väliseinien sortumia ja yhdistämisiä. Eri värein on indikoitu hormien kunto. Kartoituksen perusteella valittiin asuntojen ilmanvaihtoon parhaat hormit. 3D-hormikartta kertoo mitä hormeja on jäänyt käyttämättä tulevaisuuden mahdollisia reititystarpeita ajatellen. Kuvassa 4 on eri värein indikoitu ilmahormien kartoitustulos.

135 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 135 Kuva 4: Ilmahormien kartoitustulos Sähköinen huoltokirja huomioitiin heti suunnittelun alussa Rakennuksen elinkaarta ajatellen sähköisen huoltokirjan laatiminen oli eräs perusedellytys. Siksi kaikki suunnitelmat vaadittiin tallennettavaksi keksitettyyn projektiarkistoon. Sieltä tarpeellinen aineisto siirretään lopuksi sähköiseen huoltokirjaan. Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Lähtökohdat Mäkilinnan kiinteistöstrategian mukaisesti suunnittelun lähtökohta oli löytää edistyksellisintä tekniikkaa. Tiukka suojelukaava esti hakemasta innovatiivisia ratkaisuja esimerkiksi sähköenergian pientuotannosta aurinko- ja tuulienergian avulla, vaikka rakennuksen sijainti antaisi näille otolliset mahdollisuudet. Toisaalta vanhan arvotalon arkkitehtuuri ei antanut myöskään mahdollisuutta sisäasennuksissa teollisen putkimoduulijärjestelmän käyttöön. Päädyttiin keskittymään vahvasti uusimpaan automaatiotekniikkaan. Tavoitteeksi asetettiin suoraan kiinteistöautomaatiolle SFS Standardin määrittelemä A-luokka. Energiatehokkuus Kulutustiedot asukkaalle nähtäväksi on-line Lähtökohta: Tuloksekkaasti säästää voi vain sitä, mitä mitataan. Osakkaille haluttiin asuntoon yksinkertainen näyttö veden- ja sähkön kulutustiedoista. Näytöstä tulee voida ohjata myös kylpyhuoneen sähköistä mukavuuslämmitystä. Porrasnäyttö kannustaa julkisiin liikennevälineisiin Vaatimus: kaksisuuntainen tiedonsiirto, yhteydet liikennelaitoksen aikatauluihin ja säätietoihin Näin asukas voi ala-aulassa töihin mennessään vielä valita käyttääkö omaa polkupyörää vai sateen uhatessa bussia tai metroa. Väestön heikkenevä huoltosuhde Apu kiinteistöautomaatiosta Vanhustenhuolto tulee jatkossa perustumaan yhä enemmän vanhuksen kotona asumiseen. Mäkilinnassa asetettiin vaatimukseksi löytää innovatiivisia ratkaisuja myös tähän jo nyt vallitsevaan todellisuuteen. Tavoitteena oli löytää vanhuksen terveellisyyteen ja turvallisuuteen liittyviä ratkaisuja.

136 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 136 Turvallisuuden etähallinta Palo, murto, vesivahingot, kaasuvuodot Asuntojen turvallisuutta ei haluttu jättää asukkaiden vapaaehtoisen palovaroittimen varaan. Hälytykset haluttiin mahdollisimman varmoiksi ja niistä johtuvat torjuntatoimet automaattisiksi. Lisäksi hälytys tulisi johtaa vähintään huoltoyhtiölle. Valitut tekniset ratkaisut Automaatiosuunnittelun jälkeen pyydettiin automaatiourakoitsijoilta tarjoukset, mutta samalla korostetusti pyydettiin esittämään omia innovatiivisia ratkaisuja. Päädyttiin suomalaiseen Fidelix Oy:n arkkitehtuuriin. Valintaan vaikuttivat tarjoajan innovatiivisuus, tuotteiden modulaarinen rakenne, referenssit sekä vaativista konserttitaloista että tavallisista asuinkerrostaloista. Kuvassa 5 on esitetty järjestelmän periaatekuva huoneistotasolla. Asunnon näytön informaation suunnittelu tapahtuu hankkeen aikana yhdessä tilaajan, suunnittelijan ja toimittajan kanssa. Kuvassa on esitetty esimerkki Helsingin energian tarjoamasta näytöstä asuntopörssisähkön tuntikulutuksesta. Äly ja Pilvipalvelut Asuinkerrostalossa? Miksi: Joka käyttää se myös maksaa Kiinteistövero Mitä olemme oppineet? Tekniikka on olemassa suunnitteluosaaminen puuttuu

137 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 137 Kuva 5: Automaatiosuunnitelma Kiinteistöautomaation erityspiirteitä Asunnot Jokaisen asunnon ryhmäkeskukseen asennetaan Multi 24 väyläsäädin. Sen kautta välitetään mm. vedenkulutuksen tiedot. Poikkeuksellinen vedenkulutus sulkee pesukoneen venttiilin. Paloilmaisimen hälytys katkaisee liedeltä sähkön tai kaasun tulon. Vanhusten hoivapalvelua varten säätimeen voidaan liittää turvapuhelin ja ranneke. Liiketunnistin voidaan ohjelmoida seuraamaan vanhuksen liikkeitä. Mikäli liikehavaintoja ei ole tietyn ajan kuluessa, hälytetään hoitohenkilökuntaa asuntoon. Jokaiseen asuntoon tulee 3,5 näyttö. Lähtökohtaisesti sen on vain näyttö. Siitä näkee ajantasaisesti asunnon veden- ja sähkönkulutuksen sekä asunnon ja ulkoilman lämpötilat. Säätötoiminto ohjaa kylpyhuoneen sähköistä mukavuuslämmitystä. Näyttöön voidaan ohjelmoida runsaasti erilaisia säätöjä. Niiden käyttöönotto harkitaan hankkeen edetessä ja käyttäjäpalautteen mukaan. Näyttötaulussa on myös lämpötila-anturi, jolloin jokaisen asunnon todellinen lämpötila saadaan kiinteistön ohjauskeskukseen säätöparametriksi. Asuntokohtainen lämmönmittaus tekee tuloaan Mäkilinnaan on etsitty myös asuntokohtaista lämpöenergian mittaustekniikkaa. Tätä kirjoitettaessa käydään neuvotteluja tanskalaisen valmistajan kanssa patterikohtaisen lämmönmittauksen pilotoinnista. Keskuslaitteet

138 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 138 Kiinteistön säätö- ja ohjaus tapahtuu sekä paikallisesti, että etähallintana VAK- keskuksella. Lämmitystä ohjataan normaalilla kaukolämmityksen mittaus- ja säätöparametrein. Säätökeskuksen kautta ohjataan mm. käyttöveden ja lämmitysverkoston painetasoja ja virtaamaa, ovien aukioloaikoja, saunan ja pesulan käyttöä, kiinteistön valaistusta, iv-kojeita jne. Keskusyksikkö kerää laajasti dataa halutuista mittauspisteitä ja optimoin niiden perusteella rakennuksen energiankulutusta. Mittausdatan raportointi suunnitellaan hankkeen aikana isännöitsijän, kiinteistöhuollon ja käyttäjän tarpeiden mukaan. Sähköasennukset, valaistus Mäkilinna sijaitsee kantakaupungissa, jossa jalankulku tapahtuu aivan rakennuksen vieressä. Jalankulkijoiden talviaikaisen turvallisuuden takaamiseksi on rakennuksen räystäille asennettu monitasoinen lumensulatusjärjestelmä. Sitä ohjataan lämpötilan, kosteuden ja ilmansuuntien mukaisesti. Tarkan ohjauksen avulla pyritään minimoimaan sulatusjärjestelmän sähkönkulutusta. Kiinteistön yleisten tilojen ja ulkoalueen valaistus uusitaan led-tekniikkaan perustuvaksi. Porrashuoneissa ja kellarissa tullaan hämärän aikaan pitämään jatkuva hämärävalo turvallisuuden tunteen lisäämiseksi. Liiketunnisteen perusteella valoteho nousee tarvittavaan tasoon kerroksittain. Led-tekniikka kehittyy hankkeen aikana voimakkaasti. Siksi teknisten laitteiden valinta tehdään mahdollisimman myöhään uusimman tekniikan saamiseksi taloon. Suunnittelun haasteet Tilaajan kannalta suurimmaksi haasteeksi osoittautui uusimman automaatiotekniikan löytäminen ja kokonaisuuden hallinta. Automaatiotekniikka on laajentunut erilaiseksi standardien viidakoksi, josta parhaan ratkaisun löytäminen on todella vaikeaa jopa suunnittelijalle, saati tilaajalle ja rakennuksen käyttäjälle. Automaatiosuunnitteluun ei ole Suomessa erikoistuttu riittävästi. Perinteisesti LVI-suunnittelija on laatinut asuintalojen ja useimmiten normaalien toistorakennustenkin automaatioratkaisut. Tekniikan kehittyessä suunnitteluvastuu pitäisi olla yksikäsitteisesti sähkösuunnittelijalla. Mäkilinnan kohdalla onneksi sähkösuunnittelija oli innostunut tutkimaan ja kehittämään innovatiivisia ratkaisuja. Ratkaisujen vaikutus energiatalouteen Mäkilinnan todellinen mittaukseen perustuva energiatehokkuusluku on 166 kwh/brm2/v, joka vastaa D-luokkaa. Tämä edustaa erittäin hyvää lukua näin vanhalle talolle. Kuitenkin tavoitteena on vielä alentaa kulutusta ja päästä C-luokkaan eli alle ET 140. Tähän pyritään erityisesti sähkönkulutusta alentamalla led-valaisimien avulla. Lämmön kulutuksesta ei voida esittää mitään yksittäistä säästökohdetta. Siinä säästöön pyritään itseoppivan automaation keinoin. Lisäksi asukkaiden vedenkulutustottumuksiin tullaan vaikuttamaan aktiivisella raportoinnilla mm. porrastaulujen avulla. Investoinnin taloudellisuus Mäkilinnan perinteisen linjasaneerauksen kokonaisbudjetti on 5 M. Suurin kulkuerä on rakennustekniset työt, sitten tulevat putkiasennukset ja perinteiset sähköjohdotukset. Automaation tason nosto normaalisuunnittelun mukaisesta D-tasosta parhaaseen A-tasoon lisäsi hankkeen kustannuksia vain noin 1,6 % (Standardi SFS-EN Rakennusten energiatehokkuus ).

139 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 139 Periteinen linjasaneeraus on investointi tulevaisuuteen. Siksi juuri rakennusautomaatioon panostaminen antaa parhaan tuottopotentiaalin. Käytön ja huollon haasteet Älytalo asettaa suuret haasteet käyttö- ja huoltohenkilöstölle. Tämä on suuri haaste, sillä perinteisten kiinteistöhuoltoliikkeillä ei ole valmiuksia ottaa vastaan älyrakennusten informaatioita tai hälytyksiä. Lisäksi huoltomiesten ammattitaito ei riitä laitteiston käyttöön. Ratkaisu on löydettävä yhteistoiminnasta muiden käyttäjälähtöisten älyrakennusten omistajien kanssa ja solmimalla kumppanuussopimuksia alalle erikoituneen yrityksen kanssa. Data-broker tulevaisuuden ammattikunta Älyrakennuksista saatava valtava datamäärä pitää pystyä järkevästi tallentamaan, analysoimaan ja hyödyntämään korjaaviin toimenpiteisiin. Mistä tähän saadaan tekijät? Ratkaisuksi saattaa muodostua monialaisesti kiinteistöjä ja energiatehokkuutta ymmärtävien IT-ammattilaisten muodostama uusi data- brokerien ammattikunta. Ensimmäisiä merkkejä tästä palvelun tarjonnasta on jo olemassa Case 8: Älyverkko alueellisesti - Pariisin Issy-les-Moulineaux s Seine Ouest Kohteen tiedot IssyGrid, alueellinen älyverkko Pariisin Issy-les-Moulineaux s Seine Ouest Pariisin alueella. Kohteessa on useita toimistorakennuksia, noin 100 asuinkiinteistöä sekä katuvalaistus liitettynä alueelliseen energiahallintajärjestelmään. Alkuperäinen ratkaisu Ei aiempaa teknistä ratkaisua. Toteutettu ratkaisu Toimistorakennukset varustettu paikallisella energiatuotannolla (aurinko), energiavarastoilla sekä keskitetyllä ohjausjärjestelmällä, jolla voidaan optimoida myös kiinteistöjen sisäilmasto-olosuhteita. Järjestelmä antaa mahdollisuuden osallistua kysyntäjoustomarkkinoille sekä liitynnän sähköisten ajoneuvojen latausjärjestelmiin aiheuttamatta rasituksia ja häiriöitä sähköverkkoon. Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Hankkeessa on hyvin monta osapuolta ja vakiintuneiden käytäntöjen puute. Prosessikaavio tai kuva

140 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 140 Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta energiakulutuspiikkien välttäminen ilman vaikutusta kiinteistöjen sisäilmasto-olosuhteisiin paikallistuotannon tehostettu käyttö ja hyödyntäminen osallistuminen kysyntäjoustomarkkinoille energiakustannusten optimointi Kokemuksia ja saatuja oppeja eri toimijoiden tulee olla sitoutuneita hankkeen tavoitteisiin aikaisessa vaiheessa Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Järjestelmällä saadaan vähennettyä kokonaisenergiakulutusta sekä välttämään kulutuspiikkejä, joilla saattaa olla suuria vaikutuksia sekä paikalliseen sähkönjakeluun että myös kustannuksiin. Investoinnin taloudellisuus paikallistuotannon kustannukset ovat monessa Euroopan maassa jo hyvinkin houkuttelevat ilman erillistä investointitukea kysyntäjoustomarkkinoiden kehittyessä on oletettavaa, että investointien takaisinmaksuaika on hyvinkin lyhyt

141 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 9: Sähkömittarin älykkyys hyvinvoinnin ja turvallisuuden parantamiseksi Kohteen tiedot Hoivapalveluiden tarve lisääntyy. Kotona halutaan asua mahdollisimman pitkään. Se on sekä senioreiden että kunnan intressi. Elektroninen valvonta otetaan hoitajien ja omaisten tueksi. Alkuperäinen ratkaisu Ei aiempaa teknistä ratkaisua. Toteutettu älyrakentamiseen liittyvä ratkaisu Ikäihmiset haluavat asua useimmiten kotonaan mahdollisimman pitkään. Kotona asuminen kuitenkin vaatii asukkaasta riippuen erilaisia tukitoimia. Ikäihmisten turvallisen kotona asumisen edellytyksenä on informaation saanti niin hoidon järjestäjälle kuin omaisillekin. Älykkäällä sähkömittarilla toteutettu järjestelmä on näkymätön ja ikäihmisen kannalta hienovarainen menetelmä arjen rutiinien, aktiivisuuden ja turvallisuuden seurantaan. Mittaus toteutetaan yhdestä pisteestä älykkään sähkömittarin rekisteröidessä eri sähkölaitteiden käytön. Näkyviä sensoreita ovat liike -, valo -, kamera ja lattiasensorit. Niiden haasteena on lähinnä niiden asennus, näkyvyys ja mahdollinen häiritsevyys. Lisäksi on turvalaitteita kuten turvapuhelin ja hyvinvointiranneke, mutta niitä ei haluta tai voida pitää. Tällöin on ratkaisumahdollisuutena älykäs sähkömittari. Vanhuspalveluiden hoitotyöntekijöiden käytössä oli päätelaitteena tablettitietokone. Tekniset ominaisuudet vuorokausirytmin seuranta sähkölaitteiden käyttö kertoo ikäihmisen arkirutiinien sujumisesta hälytys päälle jääneistä sähkölaitteista mahdollistaa turvallisen kotona asumisen pidempään mittausdataa hyödyntämällä voidaan arvioida ajankohtaista ja tulevaa hoidon ja tukitoimien tarvetta Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Hoivapalveluun liittyvä älymittari ei ole laskutusmittari. Sille on varattava mittarikeskuksessa oma tila joko DIN-kiskoliitäntäisenä tai ristikkopohjaisena mittarina. Mittarin käyttöönottoon tarvitaan aina ammatti-ihminen, joka ohjelmoi mittarin eri sähkölaitteiden seurantaan sopivaksi. Prosessikaavio tai kuva

142 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 142 Kuva 1: Järjestelmäkuvaus Kuva 2: Käyttöliittymänäkymä Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta eql mittarilla voidaan valvoa ympärivuorokautisesti eri sähkölaitteiden, kuten esimerkiksi mikroaaltouunin, lieden tai kahvinkeittimen käyttöä, perustuen laitteiden sähkönkulutukseen. Laitteiden käytön perusteella voidaan seurata käyttäjän aktiivisuutta laitteen suhteen. Se myös hälyttää, mikäli käyttäjä on jättänyt jonkin laitteen päälle. Käyttäjälähtöisyys ympärivuorokautinen valvonta ei edellytä ranneketta tai muita antureita, liikkeentunnistimia tai kameroita asuntoon luo turvaa yksin kotona asuvalle ikäihmiselle sekä omaisille lisää luottamusta ikäihmisen ja kotipalvelun hoitohenkilöstön välillä havainnollinen käyttöliittymä mobiililaitteelle sekä yksityishenkilöiden että kotipalvelun hoitohenkilöstön käyttöön Kokemuksia Käyttöliittymänä on taulutietokone, jonka avulla yksin kotona asuvan ikäihmisen omaiset sekä kotipalvelun hoitohenkilöstö voivat seurata asukkaan hyvinvointia. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Se hälyttää sekä viallisista että tarpeettomasti päälle jääneistä sähkölaitteista. Investoinnin taloudellisuus Ratkaisun vaikutus on lähinnä sosio-ekonominen kokonaisedullisuus.

143 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 10: Lukitusjärjestelmä vaihtuu kerrostalossa älykkääksi Kohteen tiedot As Oy Ulvilantie 27, Helsinki. Yhteensä kuusi taloa, noin kymmenen liikehuoneistoa sekä 234 asuntoa. Yhtiössä on yli viisisataa lukkoa ja yli tuhat avainta. Alkuperäinen ratkaisu Mekaaninen lukitusjärjestelmä, joka korvattiin älykkäällä iloq S10 lukitusjärjestelmällä. Toteutettu älyrakentamiseen liittyvä ratkaisu Jokaiseen lukittavaan oveen asennettiin älykäs, sähköisellä tunnistuksella toimiva lukko ja kiinteistöjen käyttäjille ohjelmoitavat paristottomat älyavaimet. Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Lukot ja avaimet vaihdettiin jo ennen taloyhtiön linjasaneerausta, jolloin remonttimiehillä oli yksi avain eikä suurta avainnippua mekaanisia avaimia. Näin remonttimiesten avainten käytöstä jäi kulkutiedot talteen mistä he ovat menneet. Yleisten tilojen lukoista kulkutieto tallennettiin kellonajalla. Remontin aikana katosi yleisavaimia, älykkään lukitusjärjestelmän ansiosta ne poistettiin käytöstä nopeasti ja kustannustehokkaasti. Prosessikaavio tai kuva Kuvassa 1 on esitetty lukitusjärjestelmän laajennettavuus. Kuva 1: iloq offline soveltuu kaikkiin kiinteistöihin Kuvassa 2 on eitetty lukitusjärjestelmän käyttöominaisuuksia. Järjestelmä sisältää aina ajantasaisen tiedon kohteen avaimista, lukoista sekä kulkuoikeuksista.

144 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 144 Kuva 2: Pääkäyttäjänä toimii valtuutettu lukkoliike. Tietoliikenne on salattua (SaaS) ja vaatii fyysisen salausavaimen lisäksi henkilökohtaiset kirjautumistiedot. Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta - ei edellytä lukkorunkojen vaihtoa eikä uutta tapaa aukaista lukkoa -> ovi aukeaa perinteisesti avainta kääntämällä - koska avaimessa eikä lukossa ole paristoja, on ylläpito helppoa ja avain kestää kovaa käyttöä, vettä ja pakkasta. - kadonneet avaimet poistetaan edullisesti ja nopeasti kaikista lukoista, myös yhteisistä tiloista ilman lukkojen tai avainten vaihtoa -> asukas pystyy poistamaan kadonneen avaimensa itse käyttämällä uutta korvaavaa avainta lukoissa - lukkoihin jää viimeiset 500 tietuetta millä avaimella on kuljettu - täysin ohjelmoitava lukitusjärjestelmä ilman paristojen vaihtoa tai kaapelointeja, lukko tekee tarvittavan sähkön avaimen tunnistukseen avaimen työntöliikkeestä Kokemuksia - järjestelmä luo turvallisemman taloyhtiön, koska kadonneet avaimet saadaan helposti poistettua käytöstä ja lukkoihin jää kulkutieto millä avaimella on menty Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Ei kuluta ulkopuolista energiaa, täysin omavoimainen järjestelmä -> lukko tekee sähkön tunnistukseen avaimen työntöliikkeestä. Investoinnin taloudellisuus - ei vaadi paristojen vaihtoa eikä kaapelointeja, edullinen asentaa nykyisiin lukkorunkoihin - älykäs paristoton lukitusjärjestelmä maksoi itsensä takaisin vajaassa vuodessa verrattuna perinteiseen mekaaniseen järjestelmään ja sen lukkojen uudelleensarjoittamiskuluihin

145 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 11: Ikkunaremontti älykkäästi Invent ilmanvaihtoratkaisulla Kohteen tiedot Vuonna 1972 rakennettu kerrostaloyhtiö Asunto-Oy Vaajakosken Linnansato, joka sijaitsee Jyväskylässä. Ikkunaremonttikohde, jossa on 3 kerrosta, 6 porraskäytävää ja yhteensä 58 huoneistoa (kuva 1). Kuva 1: As Oy Vaajakosken Linnansato Alkuperäinen ratkaisu Porraskäytävän asuntojen yhteistä poistoilmakanavaa palveli 2-nopeuksinen poistoilmapuhallin. Korvausilmaa huoneistoihin saatiin ulkoseinän raitisilmaventtiileistä, mikäli asiakas ei ollut sulkenut niitä. Käytännössä vakionopeuspuhaltimen synnyttämä alipaine imi jatkuvasti korvausilmaa huoneistoihin rappukäytävästä ja jopa viemäreistä. Asukkaat kärsivät huonosta sisäilmasta, hajujen leviämisestä huoneistosta toiseen sekä vedontunteesta. Kuva 2: Alkuperäien ratkaisu poistoilmapuhallin Toteutettu ratkaisu Kohteessa toteutettiin älykäs ikkunaremontti Invent-ilmanvaihtoratkaisulla. Ikkunoiksi valittiin tuloilmaikkunat tavanomaisten ikkunoiden sijaan. Raitis korvausilma saapuu hallitusti tuloilmaikkunan venttiilistä suodatettuna asuntoon. Talviasennossa venttiili kierrättää ilmaa ikkunan lasien välissä, jolloin se lämpenee ennen saapumistaan huonetilaan. Siksi tuloilmaikkuna ei aiheuta vedon tunnetta kuten normaali venttiili seinässä. Porraskäytäväkohtaisiin poistoilmapuhaltimiin lisättiin älykäs Invent-automatiikka, joka säätää asuntojen ilmanvaihtoa portaattomasti ulkolämpötilan, poistoilmakanavan alipaineen ja vuorokaudenajan mukaan. Kaikki poistoilmanvaihdon venttiilit säädettiin niin, että jokaisessa huoneistossa toteutuu tasapainoinen, riittävä ja muiden asuntojen olosuhteista riippumaton ilmanvaihto. Älykkään ohjauksen ansiosta

146 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 146 asukas voi itse säätää ikkunoiden tuloilmaventtiilejä mieltymystensä mukaan ilman, että sillä on vaikutusta kiinteistön muiden asuntojen ilmanvaihtoon. Kuva 3: Toteutettu ikkunaremontti Invent-ilmanvaihtoratkaisulla Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Invent-ilmanvaihtoratkaisu kehitettiin sisäilman parantamiseksi tyypillisissä vanhoissa yhteiskanavajärjestelmällä ja poistoilmapuhaltimella varustetuissa kerrostaloissa. Asukkaille tutut sisäilmaongelmat nousivat yleensä esiin viimeistään ikkunaremontin myötä, kun korvausilmaa ei enää virrannut ikkunapuitteiden raoista. Älykkään ohjauksen ansiosta talon ilmanvaihdon painejakauma saadaan lähtötilannetta tasapainoisemmaksi, mikä ehkäisee ylipaineen muodostumista rakennuksen yläkerroksiin ja siitä johtuvaa ikkunan välitilan huurtumista. Kerrostalon olemassa olevalle poistopuhaltimelle päätettiin suunnitella edullinen lisäasennuspaketti, joka voidaan asentaa kevein muutostöin ilman tuloilmanvaihtokanavien rakentamista. Kehitystyössä huomioitiin erityisesti asukkaan viihtyvyys ja energiatalous, joihin älykkäällä ohjauksella saataisiin aikaan merkittävää lisäarvoa. Jyväskylän esimerkkikohteeseen asennettu Invent-automatiikka edustaa uusinta sukupolvea, jonka suunnittelussa on huomioitu niin mittaustulokset kuin asukkaiden palaute yli 200 asennetusta järjestelmästä. Prosessi 1) Ilmanvaihdon nykytilan kartoitus 2) Tuloilmaikkunoiden asennus tai tuloilmaventtiilien asennus nykyisiin ikkunoihin 3) Invent-ohjauskeskuksen ja antureiden asennus IV-koneiden yhteyteen 4) Ilmanvaihdon säätö ja huoneistokohtainen tasapainotus Lisätoiminnot kuten kesätehostus huoneistojen viilentämiseksi yöaikaan otettiin käyttöön, samoin kuin lisäpalvelut kuten jatkuva ylläpito- ja huoltopalvelu, joka seuraa ja ohjaa järjestelmää etähallinnan kautta varmistaen kokonaisuuden optimaalisen toiminnan. Säännöllisillä tarkastuskäynneillä mm. tarkastetaan asuntojen tuloilma- ja poistoventtiilien oikeat asetukset ja tehdään tarvittavat puhdistukset. Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Älykäs ilmanvaihdon ohjaus vapauttaa käyttäjän toimista, joilla hän on joutunut korjaamaan puutteellisen ilmanvaihdon aiheuttamia haittoja. Esimerkkejä ovat jatkuva tai toistuva tuuletus ikkunoita avaamalla sekä raitisilmaventtiilien tukkiminen talveksi vedontunteen välttämiseksi.

147 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 147 Lisäksi järjestelmä voi toteuttaa automaattisesti esimerkiksi yöviilennyksen, mikäli edellisenä päivänä on ylitetty helleraja. Asukas voi myös itse säätää kotinsa olosuhteita mieluisiksi tuloilmaventtiilillä, sillä älykäs ohjaus huolehtii silloinkin riittävästä ja tasapainoisesta ilmanvaihdosta. Lisäksi älykkyys säästää lämmitysenergiaa. Ohjausyksikkö voidaan liittää joko kiinteistön laajakaistaliittymään tai hyödyntää mobiiliverkkoa. Tuolloin käytettävissä ovat etävalvonta, -ohjaus ja päivityspalvelut joko kiinteistön huoltoyhtiön tekemänä tai ostettuna palveluna. Järjestelmään on saatavana myös mobiili käyttöliittymä, jolloin järjestelmän toimintoja voidaan valvoa ja ohjata älypuhelimella. Kokemuksia ja saatuja oppeja Yhtiössä asuntojen sisäilman laatu parani merkittävästi eivätkä yhdenkään huoneiston asukkaat ole kärsineet vedon tunteesta. Huoneistoissa saavutettiin tasainen ilmanvaihto ja lämpötila riippumatta ilmansuunnasta tai kerroksesta. Asukkaat ovat tyytyväisiä voidessaan nyt vaikuttaa oman asuntonsa olosuhteisiin tuloilmaventtiiliä säätämällä. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Asunto-Oy Vaajakosken Linnansatossa saavutettiin älykkään ikkunaremontin ja Invent-ilmanvaihtoratkaisun ansiosta 24,5 % vuotuinen lämmitysenergian säästö. Investoinnin taloudellisuus Koska ikkunat ja ilmanvaihto aiheuttavat yhdessä yli puolet kerrostalon lämmitystarpeesta, tarjoaa ilmanvaihdon huomioiva ikkunaremontti mahdollisuuden energiansäästöön. Sen todentamiseen ovat Motiva Services ja Inwido Finland kehittäneet laskentatyökalun, jolla kerrostalon energiatehokkuutta voidaan verrata ennen ja jälkeen ikkunaremontin. Laskentatyökalun käyttö kuuluu osana Tiivin älykkään ikkunaremontin palvelukokonaisuuteen. Aineistona laskentatyökalun kehityksessä Motiva Services käytti 23 kerrostaloa, jotka Inwido Finland on varustanut älykkäällä ilmanvaihdon ohjauksella ikkunaremontin yhteydessä. Kohteiden tyyppi vaihtelee ja ne sijaitsevat eri puolilla Suomea. Vertailu osoitti, että keskimääräinen lämmitysenergian säästö oli 14,7 % tarkasteltaessa aikaa 12 kuukautta ennen ja 12 kuukautta jälkeen ikkunaremontin. Energiansäästön rinnalla terveellisellä sisäilmalla, parantuneella asumisviihtyvyydellä sekä nykypäivän vaatimustasolle uudistetulla älykkäällä talotekniikalla saattaa olla taloyhtiölle ja sen asukkaille huomattavan suuri taloudellinen merkitys.

148 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 12: Optinen monitorointi Optisella teknologialla monitoroidaan tuhansien rakenteiden kuntoa ympäri maailmaa. Kohteina on useita tunnettuja arvorakennuksia kuten Musée d Orsay, Eiffel-torni, Eurotunneli, Beauvais-katedraali ja the France Stadium. Suomessa toteutettuja monitorointikohteita ovat mm. Finngasin nestekaasusäiliöt Haminassa, Hakaniemen ja Runebergin sillat, Lapinlahden silta, Vanajan silta, Kehä 2 ylittävä Lukusilta Espoossa, Kehäradan tunnelityömaa, Metron sähkönsyöttöasema Kalasatamassa, Loimijoen silta, Pomarkun silta ja Hiekkaharjun vesitorni. Metrovarikko, Helsinki Perustusten monitorointi ympäröivien töiden vaikutusten alaisena Monitoroinnin hyödyt: Seurataan töiden vaikutuksia rakenteen toimintaan Varoittaa perustusten ensimmäisistä muutoksista ennen suurempia siirtymiä Siirtymä havaittiin, kun se oli vielä pieni (kuvaaja oikealla) ja tukitoimiin päästiin ajoissa Kalasatama, Helsinki Metron sähkönsyöttöaseman rakenteiden seuranta ympäröivien töiden vaikutusten alaisena Monitoroinnin hyödyt: Varmistaa, että rakenteen mahdolliset vauriot saadaan tiedoksi ajoissa Todeta syntyneiden muodonmuutosten palautuminen räjäytystöiden jälkeen Hiekkaharjun vesitorni Vantaalla Elementtirakenteisen vanhan vesitornin rakenteellista toimintaa halutaan seurata rakenteen normaalista toiminnasta käytön aikana Monitoroinnin hyödyt: tehdä kunnostussuunnitelma todelliseen tietoon perustuen hyödyntää tornin koko vesikapasiteetti tulevaisuudessa havaita mahdolliset pienet ja nopeat muutokset rakenteen toiminnassa Hakaniemen silta, Helsinki Sillan kunnon ja käyttäytymisen seuranta sen elinkaaren ajan Monitoroinnin hyödyt: Seurata liikennekuormien vaikutusta

149 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 149 sillan keskijänteen toimintaan Havaita mahdolliset heikkenemisen merkit heti niiden synnyttyä Käyttää elinkaaren päässä oleva silta turvallisesti loppuun, kunnes uusi silta rakennetaan Eiffel-torni Eiffel-tornin käyttäytymistä haluttiin seurata ja sinne asennettiin v Osmos-optisen monitoroinnin järjestelmä Monitoroinnin hyödyt Varmistaa rakenteen suunnittelun mukainen toiminta erilaisissa ympäristörasituksissa (myrskyt, lumi, jää) Eiffelin laskelmat ja mittaustulokset ovat osoittautuneet yhdenpitäviksi Eiffel tornissa on ollut Osmos-optinen monitorointi käytössä jo 20 vuotta!

150 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 150 Heerlen pysäköintihalli Hollannissa Syvällä pysäköintihallin alapuolella oli havaittu maaperän vajoamista ja monitoroinnilla haluttiin varmistaa pysäköintihallin ja sen yläpuolisten rakenteiden turvallisuus Monitoroinnin hyödyt: tieto rakenteen heikkenemisestä saatiin 3 vrk ennen hallin kattopalkkien romahtamista asukkaat ehdittiin evakuoida ajoissa Asuinkerrostalo Pariisissa Kohteessa oli havaittu epätavallista vaurioitumista v lähtien kuten halkeamia ja rapautumista. Kohteessa käytettiin itsenäisiä, helposti asennettavia optisia Liris-antureita Monitoroinnin hyödyt: omistaja sai todellista tietoa rakenteen heikkouksista perustuksissa ilmeni epästabiilia liikettä ja niitä tuettiin Keskeinen maanalaisen risteysasema Pariisissa Tällä matkustajan päivittäin käyttämällä risteysasemalla on aloitettu korjaustyöt, jotka kestävät v asti. Käyttäjien turvaamiseksi kohteen rakenteita seurataan töiden aikana monitoroimalla Monitoroinnin hyödyt: rakenteen käyttäytymistä voidaan seurata etänä ja mahdollisista epätavallisista muutoksista saadaan hälytys asemaa voidaan turvallisesti käyttää rakennustöiden aikana

151 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 13: Valoratkaisu parkkitalossa Uudiskohde Toteutettu kohde on 4 kerroksinen parkkitalo keskussairaalan asiakkaiden ja henkilökunnan käyttöön Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Vastaavan parkkitalon valaistus kuluttaa vuositasolla paljon energiaa, vaikka ratkaisu on yleensä varustettu valaistuksella, ja lämmitystä rakennuksella ei ole. Kohteessa on liikehdintää ympäri vuorokauden, keskittyen tosin muutamiin ajankohtiin vuorokaudessa. Perinteiset valaistusratkaisut pitäisivät valot lähes koko ajan päällä ympäri vuorokauden pois lukien jakson kesäkuusta heinäkuun puoleen väliin. Koska seinärakenne mahdollistaa luonnonvalon hyväksikäytön rakennuksessa, valomäärän mittarointi katsottiin aiheelliseksi. Suomessa vuodenaikaiset ja vuorokautiset valon tarpeet poikkeavat suuresti pitkin vuotta. Tämän vuoksi kalenteriohjaus GPS-koordinaattien perusteella mahdollistaa myös master-tason ohjauksen geografisen lokaation perusteella auringon nousu- ja laskuaikojen mukaan. Suunnitteluparametreiksi asetettiin kohteessa: maantieteellinen sijainti: auringon nousu- ja laskuajat kalenteri ja poikkeavat päivät: valontaso säätyy automaattisesti käyttömääräennusteen mukaan ennalta asetetuin parametrein aikaohjaus: ennustetut ruuhka- ja idle-ajat valomäärä: anturit mittaavat luonnonvalon määrää tilassa, ja säätävät valaisimet niin, että haluttu sen hetkinen valontaso pysyy vakiona tilassa liike tilassa: havaittu liike tilassa nostaa valon tason ennalta määrätylle tasolle läsnäolo tilassa: valon taso pysyy halutulla tasolla, jos läsnäolo havaitaan off-toiminto: kalenteri ja kello määräävät idle-tilan, tilassa ei liikettä eikä läsnäoloa, valot sammuvat Valaisimien ryhmittely on suunniteltu niin, että sisäänajoväylillä, kulkureittien suuaukoilla ja maksupisteillä on matala perusvalaistus aina kello- ja kalenteriohjauksen sekä valomääräanturin antaman impulssin jälkeen. Tietokone ohjaa ennalta asetetuin arvoin valaistusta, ja anturien antamalla informaatiolla ohjaus luo tilassa poikkeustilanteita, joiden mukaan valaistustaso vaihtuu. Kerrosten välinen valaistuksen muutos noudattaa samoja ennalta annettuja arvoja, mutta lähtösykäys muutokselle tulee liikeantureiden kautta sektori kerrallaan. Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Parkkitalon huomio- ja lähtötilavalaistus on aina päällä, mutta hyvin matalalla tasolla. Valaistuksen taso nousee ja laskee kalenterin, kellon, valon määrän ja käytön tason mukaan. Valaistusta ei ole ellei sitä tarvita lukuun ottamatta huomiovalaistusta. Kun toiminta tilassa on havaittu päättyneen, valaistuksen taso laskee huomiovalaistuksen tasolle. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Energian säästö älykkään ohjauksen myötä nousee jopa 85 % perinteisiin menetelmiin verrattuna. Takaisinmaksuaika vastaavaan elohopeahöyrylamppuversioon verrattuna on ollut parhaimmillaan jopa

152 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 152 kaksi vuotta. Parkkihallit ja väestönsuojat edustavat tiloja, joissa valaistus on pakollinen ja tarpeellinen, mutta käyttöaste hyvin epäsäännöllinen. Automatisointi ja älykkyys ovat parhaimmillaan tämän kaltaisissa kohteissa. Vastaavassa saneerauskohteessa energiansäästö olisi noin 50 % vaikka vanha elohopeahöyrylamppukanta vaihdettaisiin LED-ratkaisuun, ja valaisimet palaisivat entiseen tapaan ympäri vuorokauden. Kun mukaan tuodaan valaistukselle älykäs ohjaus sekä kalenterin, kellon että sensoreiden ohjaamana, energiansäästö kohteessa nousee jopa 85 %. Investoinnin taloudellisuus Perinteiseen valaistustekniikkaan verrattuna LED-ratkaisuihin siirtyminen on kertainvestointina suurempi kuin perinteiset valaistustekniikat. Ratkaisun hyöty näkyy kuitenkin heti seuraavassa sähkölaskussa. Energiaa säästävät älyratkaisut, joissa valoa ei tuoteta tilaan, ellei sitä tarvita, maksavat itsensä kuitenkin nopeasti takaisin energiansäästöjen muodossa. Toinen alleviivattava seikka on tieto, että ajoitettuihin valonlähteiden massavaihtoihin ei LED-ratkaisujen myötä tarvitse enää ryhtyä. Valaisimen optiikka vaatii tilan olosuhteiden mukaan puhdistuksen n. 2-5 vuoden välein. Elektroniikan vikaantumisajat ovat pitkiä nykyään käytetyillä tekniikoilla, ja valaisimen eliniäksi uskalletaan antaa jopa 30 vuotta. Huoltokustannusten osuus valaisimien ylläpidossa on siis hyvin marginaalinen verrattuna perinteisiin ratkaisuihin. Kuva 1: Parkkihalli älykkäillä ratkaisuilla

153 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 14: Paloturvallisuus Graafinen käyttöliittymä keskussairaalassa Kohteen tiedot Kuopion yliopistollinen sairaala (KYS, Kuva 1) on yksi Suomen viidestä yliopistollisesta sairaalasta. Sairaalassa syttyvä tulipalo on aina huomattava riski. Kuva 1: Kuopion Yliopistollinen Keskussairaala KYS on tehnyt yhteistyötä Schneider Electricin Esmi-yhtiön kanssa jo 1980-luvulta lähtien. Alkuperäinen ratkaisu Paloilmoitinjärjestelmä varmistaa kriittisen kohteen paloturvallisuuden luvulla kehitettiin Puijon sairaalan ja pelastusviranomaisten silloiset vaatimukset täyttävän, paloilmoitinkeskuksista ja paloilmaisimista koostuvan, paloinformaatiojärjestelmän (PINFO). Se kertoi pelastuslaitoksen ja sairaalan edustajille tulipalon sijainnin lisäksi mille ovelle paloautoilla kannatti ajaa sekä lähinnä tulipaloa sijaitsevan oven sijainnin luvun lopulla paloinformaatiojärjestelmän paloilmoitinkeskukset ja paloilmoittimet modernisoitiin vastaamaan monien eri käyttäjäryhmien nykyvaatimuksia. Toteutettu ratkaisu KYSin paloilmoitinmäärä on suuri, lähes ilmaisimesta koostuva järjestelmä, joista noin 8000 on Puijon sairaalan paloilmoittimessa. Järjestelmän graafinen käyttöliittymä varmistaa oikean tiedon kaikille sitä tarvitseville ja palopaikan nopean paikantamisen. Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Suunnittelun lähtökohtia o tilaajan ohjeistus o tilaajan dokumentointiohjeet o toimiva sairaala Toteutuksen ja suunnittelun haasteet o miten vanhat rakennukset muutetaan tavoitteiden mukaiseksi o miten löytää tilaa uudelle tekniikalle vanhasta rakennuksesta ja käytettävissä olevista tiloista o vanhojen läpivientien ja kaapelireittien hyödyntäminen sekä vanhojen ja uusien järjestelmien toimintakuntoisuus muutosten aikana o rakennusalueelle on muista sairaalarakennuksista tulevia ja toisiin rakennuksiin meneviä järjestelmiä, joihin ei saa puuttua

154 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 154 o muutos alueet ovat toimivassa sairaalassa ja muiden sairaalarakennusten logistiikka sekä potilas, huolto-, henkilö- ja ruokalaliikenne kulkevat alueiden läpi Palontorjunta- ja rajausjärjestelmien oikea toiminta paloilmoittimen kanssa o miten olemassa olevat teknologiat muutetaan tavoitteiden mukaiseksi o miten löytää tilaa uudelle tekniikalle vanhasta rakennuksesta ja käytettävissä olevista tiloista o järjestelmien toiminta palotilanteessa ei yleensä ole selvä o eri järjestelmien toteutuksesta vastaa eri urakoitsijat o rajapintoja ei ole kuvattu riittävästi ja ne ovat monissa eri työselityksissä o vastuu jakautuu eri urakoihin ja eri suunnittelijoille o toiminnallisuutta on vaikea todentaa ja huomioida o ylläpito, testaaminen ja irtikytkeminen ovat vaikeita Suunnittelun lähtökohdissa oli ohjeistusta ottaa huomioon energiatehokkuuden vaatimuksia ja asiakkaan dokumentointimalli. Tarkka dokumentointi tulee olemaan huolto- ja ylläpitotoimien kustannustehokkuuden perusta sekä vaaratilanteissa oikeiden huonetilojen oikea ja nopea paikantaminen. Hanke oli vaativa, koska kohde on toimiva sairaala. KYS:n Puijon sairaala on Pohjois-Savon pelastuslaitoksen alueen suurimpia riskikohteita. Rinteeseen rakennetussa Puijon sairaalassa on useita eri tasoilla sijaitsevia rakennuksia ja ovia. Siksi hätäkeskuksen on ensiarvoisen tärkeää saada täsmällinen tieto siitä, mille tasolle ja ovelle heidän kannattaa ajaa, jotta pelastustoimet saadaan ripeästi käyntiin. KYS:n Puijon sairaala on Pohjois-Savon pelastuslaitoksen alueen suurimpia riskikohteita. KYS:n uusi paloilmoitinjärjestelmä edustaa alan edistyksellisintä teknologiaa. Päivitys tehtiin olemassa olevaan järjestelmään Suomen lainsäädännön ja turvallisuusmääräysten sekä eurooppalaisten standardien mukaisesti siten, että olemassa olevaa järjestelmää korvattiin uudella ryhmä kerrallaan. Sairaala siis toimi paloturvallisesti koko projektin toteutuksen ajan ja dokumentit kertoivat joka työpäivän päätteeksi järjestelmän reaaliaikaisen tilanteen yön aikana mahdollisesti tulevien ilmoitusten varalta. Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Viimeisimmän päivityksen tarkoituksena oli varmistaa KYS:n paloturvallisuus uusimalla sen paloinformaatiojärjestelmän paloilmoitinkeskukset ja paloilmaisimia jälleen (nyt kolmannen) kerran nykyvaatimusten tasolle. Järjestelmäsuunnittelussa on huomioitu elinkaaripäivittämisen helppous. Paloilmoittimessa on henkilöturvallisuuden kannalta tärkeitä savuun reagoivia ilmaisimia sekä yhdistelmäilmaisimia, jotka analysoivat mittaustuloksia ja vertaavat niitä palon malleihin. Yhdistelmäilmaisimessa kaksi tai useampi ilmaisintyyppi päättelee, onko kysymyksessä tulipalo vai ei. Nämä uusinta monikriteeritekniikkaa hyödyntävät yhdistelmäilmaisimet valvovat henkilökohteita ja erottavat todelliset palot virheilmoituksista.

155 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 155 KYS on paloturvallisuuden edelläkävijä. Sairaalassa on jo pitkään panostettu paloturvallisuuteen muun muassa kouluttamalla hoitohenkilökuntaa käytännön paloturvallisuusasioissa. Itse sairaalarakennuksessa on panostettu paloturvallisiin rakenteisiin ja älykkääseen paloilmoitinjärjestelmään sekä graafiseen paikannusjärjestelmään. Hoitohenkilökunta vastaa onnettomuustilanteessa palon rajaamisesta osastoivien ovien taakse, alkusammutuksesta sekä potilaiden evakuoinnista tai siirtämisestä turvalliselle alueelle. Jotta turhilta toimenpiteiltä vältytään, vaaditaan järjestelmältä äärimmäistä luotettavuutta sekä palontorjunta- ja rajausjärjestelmien saumatonta yhteen liittämistä varmistettujen ohjausten kautta. Näin vältytään erheellisten paloilmoitusten kustannuksilta sekä ihmishenkien että taloudellisten menetysten kannalta. Kokemuksia Paloturvallisuuden lisäksi KYS on panostanut koko hoitotapahtuman turvallisuuteen. Toimitetussa kulunvalvontajärjestelmässä tapahtumia reaaliaikaisesti raportoivassa graafisessa käyttöjärjestelmässä on huomioitu turvallisuusasiat. Näiden sairaalan toiminnalle tärkeiden järjestelmien ansiosta sairaalan henkilökunnalla on täsmällinen tieto siitä, mitä sairaalan tiloissa tapahtuu ja keitä näissä tiloissa on. Niin potilaat kuin heidän läheisensä voivat luottaa siihen, että potilaat ovat ammattitaitoisen henkilöstön hoidettavina turvallisessa rakennuksessa. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen ja Investoinnin taloudellisuus Älykäs turvallisuusteknologia mahdollistaa tapahtumien syvällisen analysoinnin ja tiedon jalostamisen päätöksenteon tueksi. Oikeilla ratkaisuilla vältetään kustannuksia ja suuria vahinkoja aiheuttavat väärät toimenpiteet onnettomuustilanteessa.

156 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Case 15: Asennusseinä suunnitteluesimerkki Kohteen tiedot Kohde on vuonna 1969 valmistunut, Salpa Oy:n rakennuttama tyyppitalo osoitteessa Raiviosuonmäki 6, Vantaa (kuva 1). Yhtiössä yksi kerrostalo, jossa on 5 kerrosta ja kolme porrasta, jonka huoneistoala on 2502,5 m 2. Alkuperäisessä rakennuksessa oli 40 asuntoa, valmiissa kohteessa 45 asuntoa ja sen tilavuus on noin m3 Kuva 1: As Oy Raiviosuonmäki Alkuperäinen ratkaisu Alkuperäinen kylpyhuoneen ratkaistu on esitetty kuvassa 2. Urakkalaskentaan mennyt ratkaisu on esitetty kuvassa 3. Kuva 2: Alkuperäinen ratkaisu Kuva 3: Urakkalaskentaan mennyt ratkaisu Toteutettu ratkaisu Urakoitsijan esittämä vaihtoehtoinen ratkaisu Asennusseinäratkaisu on esitetty kuvassa 4. Sitä lähdettiin toteuttamaan.

157 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 157 Kuva 4: Toteutettu ratkaisu Suunnittelun haasteet ja suunnittelussa huomioon otetut asiat Ratkaisun hallitsemiseksi kohde tietomallinnettiin. Tietomalli mahdollistaa rakennuksen ylläpitomallin, visuaalisen ja havainnollisen kiinteistön tarkastelun, tila- ja pintarakennetiedot sekä käyttö- ja huolto-ohjeet. Lisäksi tietomallin avulla näytetään selkeät kulkureitit ja paikantamiskaaviot, rakennusosa- ja konekorttitiedot, ylläpito- ja huolto-ohjeet sekä linkityksen ja tiedonvaihdon ylläpidon sovelluksiin. Tällainen tietopankki luo edellytykset pidemmän aikavälin kunnossapitosuunnitteluun (PTS). Suunnittelussa huomioitiin asennusseinän ominaisuudet niin kylpyhuoneen puolelta kuin keittiön puoleltakin. Asennusseinän ominaisuuksiin kuuluu moduulirakenteisuus kuva 5 (M54, M24, M32,ne., jotka sisältävät cesi- ja viemärijohdot, avattavan reitityksen WC:n ja vaadittavat ilmanvaihtonormistot. Näistä elementeistä rakennetaan kylpyhuoneen ja keittiön välinen seinä (kuva 6). Kuva 5: Moduulit, joista seinä rakennetaan

158 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 158 Kuva 6: Valmis talotekniikkaseinärakenne Keittiön seinämärakenne on vastaava kuin kylpyhuoneen puolella, kalusteiden kohdalla on vanerilevytuennat, vesi-viemäriliitynnät voidaan tuoda suoraan allaskaappiin ja keittiön ylätäytetila on käytettävissä ilmanvaihtokanavien vaakasiirtoon ilmanvaihtolaitteelle. Kuvassa 7 on esitetty vesi- ja viemäriliitynnät keittiökalusteille. Kuva 7: Asennusseinästä saatavat liitynnät vesi- ja viemärikalusteille. Prosessikaavio tai kuva Tietomallipohjaisen TATE-suunnittelun tulosteina (kuvat 8). saatiin risteilytarkastelut 3D, tasopiirustukset, IFC-mallit, leikkauskuvat 2D/3D, massaluettelot (myös osajärjestelmistä), painehäviö-, ääni- ja tasapainotuslaskelmat ja reikäkuvat. Lisäksi voidaan toteuttaa rakennuksen energiataloudellista suunnittelua, esim. IDA-ICE ohjelmiston avulla, jolla voidaan hyödyntää suoraan rakenne ja arkkitehtisuunnittelusta saatua mallinnustietoa.

159 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 159 Kuva 8: TATE suunnittelun tulosteita Ratkaisun älykkäät ominaisuudet käyttäjän kannalta Ratkaisun hyödyt kohdistuvat omistajille, käyttäjille sekä huolto- ja kunnossapitohenkilöstölle. Omistaja hyötyy tulevina edullisempina korjaus- ja kunnossapitokustannuksissa. Käyttäjä hyötyy pienempinä häiriöaikoina ja kunnossapitohenkilöstö nopeampana korjaustoimintana. Rakennusaikana urakoitsija hyötyy nopeampana asennustyönä ja laadukkaampana tehdasvalmisteisena tuotteena. Ratkaisun vaikutus energian kulutukseen Ei vaikutusta Investoinnin taloudellisuus Asennusseinätoimituksen sisällöksi urakoitsija ehdotti seuraavaa: Kylpyhuoneet ja erillis-wc:t Vesi-, viemäri-, iv- ja lämpömoduulit (nousulinjat + LE), seinä-wc:t, vaakaelementit lattiakaivolle, Hormiseinienrungot ja levytys (levytys erillishintana) palokatkot PEX-putket (vesijohto hajoitukset kiepillä ), jakotukkijärjestelmät, sulku ja säätöventtiilit, pesukoneen hana ja poistoputket. Urakkarajana hormin seinä, jossa tarvittavat lähdöt o Putkiurakkaan jää: kellarintyöt, lattialämmitykset, iv-hajoitukset+koneet, lämmönsiirtimet, vesimittarit, kalustukset ja kytkennät. o Rakennusurakkaan tukkovalut ja timanttiporaukset Kustannusvertailu asennusseinä levytettynä vs. alkuperäinen suunnitelma on esitetty taulukossa 1. Taulukon hinnat on ilmoitettu ilman arvonlisäveroa. Kustannusvertailu esimerkissä ilmanvaihto uusitaan tulo-/poistojärjestelmäksi( lämmöntalteenotolla). Sen kustannusvaikutus

160 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 160 on noin /asunto (alv 0 %). Suurimassa osassa putkiremontteja IV:tä ei uusita vaan vanha painovoimainen ilmanvaihto jätetään (kanavat nuohotaan ja venttiilit vaihdetaan). Taulukko 1: Kustannusvertailu. Yhteenvetona urakoitsija totesi, että LVI-työt ovat monessa kohteessa tahdistava työvaihe, asennusseinäratkaisu nopeuttaa tekniikkanousujen rakentamista n. 3-4tp/linja, tehdasvalmistus mahdollistaa paremman laadun, tuotantoriski pienenee. Lisäksi työmaan aikainen sähläys vähenee huomattavasti ja asennusseinä vaatii vähemmän paikalla rakentamista, vähemmän puuttuvia osia, vähemmän tukussa käyntejä ja vähemmän hukkaa työmaalla.

161 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Liite 2: Määritelmiä ja käsitteitä Sana Allokointi Avoin data Big data BIM [Talonrakennus] BuildingSMART [Talonrakennus] Data Informaatio käyttäjäliityntä Käytettävyys Käyttöliittymä Selite tarkoittaa kohdentamista johonkin tiettyyn tarkoitukseen. tarkoittaa maksutonta tietoa, joka on vapaasti kaikkien hyödynnettävissä. Tyypillisesti vaaditaan myös, että data on koneellisesti luettavissa ja löydettävissä teknisestä alustasta riippumattomasti. tarkoittaa suurta määrää monimuotoista dataa, jonka käsittelyyn tarvitaan hienostuneita data-analytiikan menetelmiä ja työkaluja. Ks. rakennuksen tuotemalli, rakennuksen tietomalli Avoin, kansainvälinen yhteenliittymä Industry Foundation Classes (IFC) tiedonsiirtostandardin kehittämiseksi, ja sen käyttöönoton edistämiseksi. Huom: BuildingSMART tunnettiin aiemmin nimellä International Alliance for Interoperability. Informaation kuvaus muodossa, joka soveltuu sekä ihmisten että tietokonesovellusten toimesta tapahtuvaan kommunikointiin, tulkintaan ja käsittelyyn. Tallennettujen, järjestettyjen symbolien joukko, joka välittää informaatiota. Ks. informaatio, tietämys, viisaus. Data, ja sen tulkinnan, käännöksen tai muunnoksen kautta ymmärretty merkitys. Ks. data, tietämys, viisaus. Ihmisen ja koneen välinen vuorovaikutus fyysisten tekijöiden lisäksi ihmisen ja koneen väliseen yhteyteen liittyvät psykologiset ja sosiaaliset tekijät ihmisen ja koneen välistä fyysistä yhteyttä, kuten ohjauslaitetta, näyttöä, vipuja, jne. Kyber- Kyberriski Kybertoimintaympäristö Kyberturvallisuus Kyberuhka Kyber-sanaa käytetään lähes poikkeuksetta yhdyssanan määriteosana eikä yksinään. Sanan merkityssisältö liittyy yleensä sähköisessä muodossa olevan informaation (tietojen) käsittelyyn: tietotekniikkaan, sähköiseen viestintään (tiedonsiirtoon), tieto- ja tietokonejärjestelmiin. Vasta koko yhdyssanalla (määriteosan ja perusosan yhdistelmällä) voidaan katsoa olevan oma merkityksensä. Kyberriskillä tarkoitetaan kybertoimintaympäristöön kohdistuvaa vahinkomahdollisuutta tai haavoittuvuutta, joka toteutuessaan tai jota hyväksi käyttäen kybertoimintaympäristön toiminnasta riippuvalle toiminnolle voi aiheutua vahinkoa, haittaa tai häiriötä. Kybertoimintaympäristö on sähköisessä muodossa olevan informaation (tiedon) käsittelyyn tarkoitettu, yhdestä tai useammasta tietojärjestelmästä muodostuva toimintaympäristö. Tarkennus 1 Ympäristölle on tunnusomaista elektroniikan ja sähkömagneettisen spektrin käyttö datan ja informaation varastointiin, muokkaamiseen ja siirtoon viestintäverkkojen avulla. Ympäristöön kuuluvat myös datan ja informaation käsittelyyn liittyvät fyysiset rakenteet. Tarkennus 2 Informaation (tietojen) käsittely tarkoittaa informaation (tietojen) keräämistä, tallettamista, järjestämistä, käyttöä, siirtämistä, luovuttamista, säilyttämistä, muuttamista, yhdistämistä, suojaamista, poistamista, tuhoamista sekä muita informaatioon (tietoihin) kohdistuvia toimenpiteitä. Kyberturvallisuudella tarkoitetaan tavoitetilaa, jossa kybertoimintaympäristöön voidaan luottaa ja jossa sen toiminta turvataan. Kyberuhka tarkoittaa mahdollisuutta sellaiseen kybertoimintaympäristöön vaikuttavaan tekoon tai tapahtumaan, joka toteutuessaan vaarantaa jonkin kybertoimintaympäristöstä riippuvaisen toiminnon. Tarkennus

162 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 162 sa- Mallintamisen nasto Oviympäristö Rakennetyyppi [Talonrakennus] Rakennuksen tuotemalli, rakennuksen tietomalli [Talonrakennus] Tietojärjestelmä Tietomallinnus Tietosuoja Tietoturvallisuus Tietämys Toteumamalli [Talonrakennus] Tuotemalli 4D Yhdenmukaisuus Yhteensopivuus Yhteentoimivuus Kybertoimintaympäristöön kohdistuvat uhkat ovat tietoturvauhkia, jotka toteutuessaan vaarantavat tietojärjestelmän oikeanlaisen tai tarkoitetun toiminnan. Katso /41/ tarkoittaa niitä toimia ja ratkaisuja joilla oven käytettävyys ja turvallisuus toteutetaan. Määrittelee rakennusosan koostumuksen osistaan ja niiden ominaisuuksia. Rakennusosien ominaisuuksia tarkentavaa tyyppitietoa, joka voi olla yhteistä usealle rakennusosalle. Esim. Seinän rakennetyyppi määrittelee seinän poikkileikkauksen rakennekerrokset. Rakennuksen tuotetietojen kokonaisuus Rakennuksen ja rakennusprosessin elinkaaren aikaisten tuotetietojen kokonaisuus Tietojärjestelmällä tarkoitetaan ihmisistä, tietojenkäsittelylaitteista, tiedonsiirtolaitteista ja ohjelmista koostuvaa järjestelmää, jonka tarkoituksena on informaatiota käsittelemällä tehostaa tai helpottaa jotakin toimintaa tai tehdä toiminta mahdolliseksi. Rakennuksen tietomalli, engl. Building Information Model, BIM) on rakennuksen ja rakennusprosessin koko elinkaaren aikaisten tietojen kokonaisuus digitaalisessa muodossa. Tietomalliin liittyy myös rakennuksen geometrian määrittäminen ja esittäminen kolmiulotteisesti (3 D) havainnollisuuden ja erilaisten simulointitarpeiden vuoksi. Tietomallinnuksella kootaan kiinteistöistä sähköinen tietokanta sen suunnitteluun, rakentamiseen, ylläpitoon, korjaukseen ja huoltoon liittyvistä tekijöistä. Tietosuojalla tarkoitetaan henkilön yksityisyyden suojaamista oikeudettomalta tai henkilöä vahingoittavalta käytöltä. Tietosuojaan kuuluvat ihmisten yksityiselämän suoja ja muut sitä turvaavat oikeudet henkilötietoja käsiteltäessä. Henkilötiedolla tarkoitetaan kaikenlaisia luonnollista henkilöä taikka hänen ominaisuuksiaan tai elinolosuhteitaan kuvaavia merkintöjä, jotka voidaan tunnistaa häntä tai hänen perhettään tai hänen kanssaan yhteisessä taloudessa eläviä koskeviksi. Tietoturvallisuudella tarkoitetaan järjestelyjä, joilla pyritään varmistamaan tiedon käytettävyys, eheys ja luottamuksellisuus. Eri lähteistä syntetisoitu informaatio, joka tuottaa merkityksiä tai ymmärrystä, jota ei ollut aiemmin tiedossa. Ks. data, informaatio, viisaus. Rakennuksen tuotemallin tietosisällön osajoukko (vaiheistus), joka kattaa rakennuksen suunnitelmien ja toteutuksen lopullisen toteuman. Ks. rakennuksen tuotemallin vaiheistus, vaatimus-, rakennusosa-, tuoteosa-, toteutus-, ja ylläpitomalli Tuotetietomallin instanssiointi. Tiettyä tuotetta kuvaavat tiedot tuotetietomallin mukaisesti jäsennettynä, ja tallennettuna tuotetietona, tietokonesovelluksilla tulkittavissa olevassa muodossa. Esim. Tietyn infrarakenteen tiedot tallennettuna LandXML 1.2 / Inframodel 1.2 spesifikaation mukaiseen siirtotiedostoon. 4D = 3D + aika tai jokin muu muuttuja, eli esim. aika-aspektin linkittämistä 3D-mallin infrarakenteen olioihin. Aika-aspekti voi kuvata esim. infrarekenteiden asennuksen tai toteuttamisen ajankohtaa, jolloin 4D-simuloinnilla voidaan visualisoida infrarakentamisen etenemistä ajassa. Standardien yhteydessä, tarkoittaa standardin toteutuksen (esim. sovelluksen tiedonsiirron rajapinnan) yhdenmukaisuutta standardien määrittelyiden kanssa Järjestelmien rajapintojen keskinäinen kyky toimia yhdessä. Huomautus: Tiedonsiirron spesifikaation eri versioiden mukaiset tiedostot voivat olla ylöspäin tai alaspäin yhteensopivia. Yleisesti, järjestelmien kyky toimia yhdessä

163 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 163 Tiedonsiirrossa, tietokonesovellusten keskinäinen kyky siirtää, yhteiskäyttää ja hyödyntää infratietoja.

164 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus Liite 3: Sähköverkon ja kiinteistöverkon integraation rajapintastandardointi Yleistä Avoin standardi on standardi, joka voidaan ottaa vapaasti käyttöön maksutta tai pientä korvausta vastaan ja jonka käyttö edellyttää tiettyjä avoimuuteen liittyviä menettelytapoja, jotka on esitetty ko. lisenssissä. Koti- ja rakennusautomaatiojärjestelmiä voidaan tarkastella viihdejärjestelmien tai perinteisten talotekniikan kautta. Talotekniikan standardoinnissa on käytetty sovellusympäristöjen jakoa koteihin (HBES) ja toimistorakennuksiin (BACS). Tässä mallissa järjestelmän on ajateltu toimivan vain tietyssä ympäristössä ja käyttötarkoituksessa. Sovellusten ja standardoinnin kannalta näiden kahden päänäkökulman välinen raja on poistumassa. Edellä mainitusta historiallisesta syystä johtuen koti- ja rakennusautomaation standardointityö on hajautunut usean standardointijärjestön teknisten komiteoiden tehtäväksi. Lisäksi väylätekniikkaan liittyvät määrittelyt on usein tehty teollisuusjärjestöissä ja valmis konsepti on tuotu standardointijärjestön äänestykseen, jossa se on joko hyväksytty tai hylätty. (SFSkäsikirja ) Laitteiden yhteen toimivuus IEC (International Electrotechnical Commission) standardi (Sähköverkon kommunikaatiostandardi). Standardin tavoitteena on kommunikointistandardi, joka mahdollistaa laitteiden yhteen toimivuuden säilyttäen kuitenkin mahdollisuuden uusille teknologisille ratkaisuille. Älykkäiden sähköverkkojen ja kiinteistössä olevien älykkäiden verkkojen integraatio on kehittymässä myös standardointitasolla. Valmistelussa olevassa standardissa pren ollaan määrittelemässä vaatimukset sähköverkon ja rakennuksen data- ja kommunikaatiorajapinnalle. Siinä määritellään avoin rajapinta, jonka kautta CEMiin (Consumer Energy Management) liitetyt laitteet ja järjestelmät sovittavat sanomien esitysformaatteja rajapinnasta toiseen siirryttäessä. (SFS-käsikirja ) Esimerkiksi kiinteistön lämminvesivaraajan ohjaus energiayhtiö toimesta tarvitsee tällaisen rajapinnan. Edellä mainittu mahdollistaa kaksisuuntaiset ohjaukset sähköverkosta rakennukseen ja kääntäen. Se mahdollistaa siis sähköjakeluverkon kommunikaatiostandardin IEC ohjausten ulottamisen pienjänniteverkon tasolle (kuluttajan sähkön myynti/osto, hintaan perustuvat ohjaukset, kulutuksen ohjaus tehonrajoitustilanteessa, energiatehokkuuden huomioimisen, jne.). Luo mahdollisuudet kysynnän joustoon. (SFS-käsikirja 670-5) Kysynnän jousto tarkoittaa sitä, että energiayhtiö voi käyttää kiinteistöjen energiaa kuluttavia laitteita eli kuorman ohjausta resurssina. Esimerkiksi ohjataan kiinteistöissä olevaa energiakuormaa pois päältä suurimman sähköverkon kuormituksen aikana. Integraatiorajapintojen määrittely Älykkäiden verkkojen ja kiinteistössä olevien älykkäiden verkkojen integraatiorajapintojen määrittelyt näkyvät kuvassa.1. Näitä määritellään IEC teknisessä komiteassa TC 205.

165 RIL Käyttäjälähtöinen älyrakennus 165 Kuva 1. Älykkään sähköverkon ja kiinteistöautomaation rajapinnat sekä standardit. (SFS-käsikirja 670-5) Smart Metering Coordination Groupin dokumentin SMCG_Sec0073_DC_PSreport sivulla 27 todetaan, että yhdyskäytävän takana H1, H2 ja H3 rajapinnat ovat turvattuja. Sähköverkon ja kiinteistöverkon väliseen rajapintaan on määritelty ns. CEN-rajapinta. Valmistelussa olevassa standardissa pren on esitetty toiminnallisuudet, jotka voidaan liittää tähän rajapintaan (H2/H3). Toiminnallisuudet ovat tarkkaan määriteltyjen ja kuvattujen toiminnallisten lohkojen mukaiset. H2 ja H3 rajapinnat ovat joko langallisia tai langattomia tietoverkkoyhteyksiä. Kuluttajan energiakulutusnäytöt Standardissa, EN Kuluttajan energiankulutusnäyttö, määritellään vaatimukset kodin energiakulutusnäytöille (sähkö, kaasu, vesi ja lämpö). Kodin energiakulutusnäyttö käyttää H1-liityntärajapintaa (kuva 5.6.1) kulutusmittareilta saatavan tiedon näyttämiseen. Tavoite on lisätä kuluttajan tietoisuutta kodin energiakulutuksesta ja sitä kautta ohjata kulutuskäyttäytymistä. Vaihtoehtoinen standardointityö Tätä kirjoitettaessa on menossa myös vaihtoehtoinen standardointi työ. IEC TC 57/WG21 standardi IEC perustuu sähkönjakeluverkon kommunikaatiostandardiin IEC ja CIM -mallin (Central Information models, CIM, on IEC 61850:n tietomalli) käyttöön, kun taas USA ajaa IEC PC 118 kautta voimakkaasti OpenADR-järjestön (Open Automated Demand Response) valmistelemaa profiilia (nykyinen versio 2.0B), joka perustuu OASIS:n standardiin Energy Interoperation (EI) joka on äänestyksessä IEC:n PAS-julkaisuksi. OpenADR:n tilanne on edelleen epäselvä. Valmistelua haittaa eri työryhmien, IEC TC 57/WG21 ja IEC PC 118, näkemyserot työnjaosta rajapintamäärittelylle sähköverkon puolelta. Toisaalta ilmapiiri on hieman myönteisempi OpenADR:lle, koska se antaa laajemmin mahdollisuuksia hyödyntää rajapintaa. IEC TC 57/WG21, OpenADR ja pren kuvio hakee muotoaan. Lisäksi käsite CEM esiintyy useassa yhteydessä, mutta kukaan ei tunnusta määrittelevänsä CEMiä.