Esa Hirvonen LVIAS-SUUNNITTELUN RAJAPINNAT. Opinnäytetyö Talotekniikan koulutusohjelma

Esa Hirvonen LVIAS-SUUNNITTELUN RAJAPINNAT Opinnäytetyö Talotekniikan koulutusohjelma Lokakuu 2007

2 KUVAILULEHTI Opinnäytetyön päivämäärä 5.10.2007 Tekijä(t) Esa Hirvonen Koulutusohjelma ja suuntautuminen Talotekniikan koulutusohjelma LVI-tekniikan suuntautumisvaihtoehto Nimeke LVIAS-suunnittelun rajapinnat Tiivistelmä Yhä useammin törmätään siihen, että talotekniikan kolmen suurimman osa-alueen yhdistäminen työmaalla ei onnistu ilman ylimääräisiä kuluja ja rasitteita. Tutkimuksen tarkoitus oli antaa esimerkkitapausten siivittämänä käsitys ja näkökanta siitä, miten tärkeää olisi paneutua LVI:n, automaation ja sähkön yhdistämisrajapintojen suunnitteluun. Mukaan on otettu myös määräysten ja asetusten mukaisen talotekniikan toteuttamista hyödyttäviä sekä haittaavia osatekijöitä. Työssä on lisäksi pyritty ottamaan esille yleiskäsitteellisesti myös talotekniikkaa ulkopuolelta painostavia tekijöitä, kuten talous ja työvoimapula alalla. Osittain suunnitteluun ja rajapintoihin on vaikuttanut myös opitut tavat ja ihmisten tottumukset viedä prosessit läpi, minkä takia myös nämä tekijät on huomioitu tutkimuksessa. Opinnäytetyön lopputuloksena voitiin huomata, että vaikka tekniikka ja työtä helpottavat ohjelmistot, koneet ja laitteet, kehittyvät koko ajan on työympäristön ja yhteistyön ydin silti ihminen. Me luomme ja tuotamme omasta tahdostamme tekniikkaa ja muokkaamme siten ympäristöämme omien tavoitteidemme saavuttamiseksi. Vaatimusten kasvaessa on vaarana, että eri aloilla ahnehditaan liikaa ihmisen sietokyvyn ylitse, jolloin kärsivät sekä ihmiset että työmaat. Ala tarvitsee nykyisten ammattilaisten lisäksi uusia tekijöitä ja uranuurtajia selvitäkseen tulevista paineista ja saadakseen aikaan sellaisen suunnittelukäytännön, jossa eri alojen rajapinnat saadaan lähemmäksi toisiaan. Asiasanat (avainsanat) lämpö, vesi, ilma, automaatio, sähkö, suunnittelu, rajapinta. Sivumäärä Kieli URN 41+3 Huomautus (huomautukset liitteistä) Suomi URN:NBN:fi:mamk-opinn200782877 Ohjaavan opettajan nimi Arto Kohvakka Kalervo Myllyrinne Opinnäytetyön toimeksiantaja

DESCRIPTION Date of the bachelor's thesis 5.10.2007 3 Author(s) Esa Hirvonen Name of the bachelor's thesis Degree programme and option Building Services Engineering Specialization: HVAC Engineering The planning of HVAC interfaces Abstract Situations where the combining of the three major sectors of building technology in the building site means additional costs or overcoming additional obstacles has become increasingly common. The aim of this research is to give an insight to how important it is to concentrate more on the planning of HVAC, automation and electricity interfaces. Examples from real-life building sites are given in the research to further illustrate this point. This research discusses different factors that either profit or hinder the building technology that fully conforms to all rules and regulations. Moreover, the research discusses the more general factors contributing to the growing pressure in the field of building technology, namely economy and labour shortage. In addition, since even customs and personal habits in seeing through certain processes have partly affected HVAC planning and interfaces, they have been taken into consideration in the research. The conclusion drawn in the thesis is that despite the fact that technology and programs, appliances, etc. designed to facilitate the work tasks are developing continuously, the core of the working environment and co-operation are still the people. We generate technology and shape our environment to fit our needs. However, as demands grow, there is a danger of certain parties not realizing that the target is impossible to reach. This might result into exploiting the workforce, which will affect both people and work sites negatively. The industry needs, in addition to current skilled workforce, new professionals and pioneers in order to deal with future pressures in the field and to create such planning conventions where the interfaces of the different sectors are brought closer together. Subject headings, (keywords) heating, water, air conditioning, automation, electricity, plan, interface. Pages Language URN 41+3 Finnish Remarks, notes on appendices Tutor Arto Kohvakka Kalervo Myllyrinne Bachelor s thesis assigned by

4 SISÄLLYS 1 JOHDANTO... 5 2 KOULUTUKSEN SISÄLTÖ... 6 3 ARKHIMEDEEN VALA... 7 4 LÄHTÖKOHDAT... 7 4.1 AUTOMAATIO... 7 4.2 SÄHKÖTEKNIIKKA... 7 4.3 LVI-TEKNIIKKA... 8 5 ONGELMA... 8 6. SYITÄ... 9 7 LVIAS-SUUNNITTELU... 11 8 SUUNNITTELUN TAPAHTUMAKETJU YLEISESTI... 12 9 ESIMERKKITAPAUKSIA... 13 9.1 ESIMERKKI 1. LAITE JOKA EI OLE ENÄÄ SUUNNITELMAN MUKAINEN... 13 9.1.1 Ongelman kehitys... 13 9.1.2 Seuraukset ja eteneminen... 14 9.2 ESIMERKKI 2. LAITTEET JOITA EI ENÄÄ VALMISTETA... 16 9.2.1 Ongelman kehitys... 16 9.2.2 Seuraukset ja eteneminen... 16 9.3 ESIMERKKI 3. SUUNNITELMIEN YHTENEVÄISYYS... 18 9.3.1 Ongelman kehitys... 18 9.3.2 Seuraukset ja eteneminen... 20 9.4 ESIMERKKI 4. TAAJUUSMUUTTAJAT... 22 9.4.1 Ongelmat... 22 9.4.2 Suorakäyttö... 23 9.4.3 Taajuusmuuttajakäyttö... 24 9.4.4 Valintaprosessi taajuusmuuttajalle... 25 9.4.5 Integroidut taajuusmuuttajat... 28 9.4.6 Lisäkortit taajuusmuuttajiin... 32 10 SUUNNITTELUN RAJAPINNAT... 34 10.1 SUUNNITTELUN TYÖKALUT... 35 10.2 SUUNNITTELIJAA AVUSTAVAT PALVELUT... 36 10.3 PROJEKTIPANKIT... 37 11 RATKAISUJA ONGELMIIN... 37 12 YHTEENVETO... 38 LÄHDELUETTELO... 40 LIITE 1 IP-LUOKITUS LIITE 2 EMC-DIREKTIIVI

5 1 JOHDANTO Yhä useammin tulee rakennustyömailla tilanteita, joissa yhden tai useamman urakoitsijan koneet tai laitteet eivät sovellu toisiinsa. Rakennustyömailla törmätään myös siihen, etteivät yhden tai useamman urakoitsijan laitehankinnat ja suunnitelmat ole yhteneviä. Useimmiten myös laitetoimittaja tokaisee, ettei kyseistä kojetta tai laitetta enää valmisteta. Automaatio-, LVI- ja sähkötekniikka ovat talotekniikan pääosin rakentava kolmikko. Heidän työnsä ja laitteensa vievät yhä suuremman osuuden koko uudisrakentamisen kustannuksista. Saneerauksissa tämän edellä mainitun kolmikon kustannukset ovat suurin osa. Mikäli halutaan edullista ja laadukasta rakentamista, on näiden kolmen toiminnan tapahduttava hyvin toisiinsa nitoutuneesti ja sujuvasti. Edellä mainittujen seikkojen takia on syytä tutkia ja miettiä, mistä nämä ongelmat voivat johtua. Toivottavasti tämä opinnäytetyö antaa lukijalleen kuvan siitä, miten monisäikeinen ja vaativa työ on suunnitella yhtenevä talotekniikka.

6 2 KOULUTUKSEN SISÄLTÖ Insinöörikoulutuksen sisältö antaa opiskelijoille valmiudet ja ohjeet soveltaa tietyissä rajoissa oppimaansa. Eräällä tavalla insinöörien koulutus on tapa soveltaa mielikuvitustaan käyttäen olemassa olevia tietoja ja taitoja siten, että niistä saadaan eri tilanteisiin ja tarpeisiin ratkaisu- sekä toimintamalleja. Edellytyksenä on tehdä asioita ja ratkaisuja jokaisen osapuolen kannalta katsottuna edullisimmalla mahdollisella tavalla. Koulutuksemme lisäksi erinäiset määräykset ja ohjeet ovat rakennusalalla tärkeitä virstanpylväitä. Niiden tehtävänä on varmistaa lopputulos, joka tyydyttää jokaista osapuolta ja varmistaa rakentamisen laadun. Oppiaineet joita insinöörit opiskelevat, tuovat erilaisia näkökantoja asioihin, sekä auttavat katsomaan asiaa ja ongelmaa eri kanteilta. Edellä mainitusta syystä talotekniikan koulutusohjelman määrityksessä koulutusohjelman tavoitteena on seuraava yhteenveto: Opiskelun aikana saat monipuoliset valmiudet LVI-alan tehtäviin. Tulevissa tehtävissä hallitset sisäilmaston vaikutukset terveyteen ja viihtyisyyteen, uusia energiatekniikoita, sekä elinkaariajattelun ja talotekniikan ympäristövaikutukset. Saat perustiedot myös talotekniikan muilta osa-alueilta: rakennustekniikasta, sähkötekniikasta, automaatiotekniikasta ja turvatekniikasta. /1./ Insinöörit kouluttavat itseään uudelleen ja uudelleen hallitakseen kokonaisuuksia paremmin. LVIAS- rajapinnat tuottavat kuitenkin ongelmia työmailla ja niistä aiheutuu silloin tällöin ylimääräisiä, ei toivottuja, kustannuksia. Pitäisikö olla vielä erikseen koulutusohjelma, jossa keskityttäisiin eri rajapintoihin ja niiden ongelmiin?

7 3 ARKHIMEDEEN VALA Insinööri on mukana luomassa tekniikkaa, joka koituu luonnon ja ihmisten hyväksi. Insinööri on kaikissa toiminnoissaan suojelemassa kasvien, eläinten ja ihmisten elämää. Insinööri välttää epärehellisyyttä ja epäsopua, ja pyrkii kehittymään yhä taitavammaksi ongelmien ratkaisijaksi. Insinööri miettii kehityksen suuntalinjoja ja välttää vahingollisten tavoitteitten toteutumista. /2./ Kun tarkastelemme Arkhimedeen valaa ja opinto-oppaan kertomaa informaatiota, voimme huomata niissä olevat yhtäläisyydet, joiden pitäisi vieläkin velvoittaa nykypäivän insinöörien toimintaa. 4 LÄHTÖKOHDAT 4.1 Automaatio Kiinteistöautomaatio on talotekniikan osa-alue, joka sitoo nykyisin enemmän ja enemmän eri koneita ja tekniikan sovellutuksia yhteen talotekniikassa. Kiinteistöautomaatio eroaa hinnan ja laadun suhteen teollisuusautomaatiosta. Automaatiopiireissä on käsite, että teollisuusautomaatio tekee rahaa talolle, mutta kiinteistöautomaatio säästää rahaa talolle. 4.2 Sähkötekniikka Sähkötekniikka toimii hallitsevana energian käsittelyvoimana ja mahdollistaa erinäisten sovellusten tekemisen. Sähkö yhdistää verkoillaan älyn mekaaniseen voimaan, ja sitä kautta sitoo mekaniikkaa ja älyä toisiinsa. Sähkö toimii monen älyllisen kojeen tai laitteen käyttövoimana, sekä mahdollistaa monien välttämättömien taloteknisten asioiden toteuttamisen vaivattomasti. Esimerkkeinä mainittakoon turvatekniikka ja valotekniikka.

8 4.3 LVI-tekniikka LVI-tekniikan tarkoituksena on luoda taloon energiaa ja hyvinvointia mitä monimuotoisimmilla tavoilla, mitoittaa ja toteuttaa energian tarpeet, putkitukset ja kanavoinnit sekä määritellä laitteet, joilla saadaan eri energiatarpeet hyödynnettyä. LVI-tekniikka määrittelee edellä mainitut asiat tilojen ja käyttötarkoitusten mukaisiksi ja yrittää täten saada mahdollisimman hyvät olosuhteet tilojen käyttäjien ja rakennusten suhteen. Tärkeänä osana on tullut mukaan määritellä paras mahdollinen energiamuoto ja sen hyötysuhde edellä mainittujen tarpeitten ylläpitämiseksi. 5 ONGELMA Suunnittelijat toimivat nykyisin ylikuorman alaisuudessa ja näiden edellä mainittujen tekniikoiden yhteensovittaminen tuottaa joskus hiukan ongelmia. Kyseessä on erittäin monipuolinen ja suurikäsitteinen kokonaisuus, kun puhutaan talotekniikasta. Suunnittelijoita työllistää kaiken tämän lisäksi tavattoman suuri tuotteiden ja laitteiden tuotekehityksen vauhti. Tästä syystä suunnittelevat ihmiset eivät pysy enää mukana kilpailevan yhteiskuntamme rakennusvauhdissa, vaan heiltä jää huomaamatta eri tekniikkaalojen rajapintojen oikeinkäytettävyys. Sanotaan, että tämän päivän tekniikalla ei ole rajana kuin mielikuvitus. Asia pitää paikkansa melko pitkälti, jos tarkastellaan pelkästään ohjelmisto- ja tietotekniikkasovellutuksia. Automaatio toimii melko pitkälti tänä päivänä vapaasti ohjelmoitavien alustojen pohjalta. Tietokoneista tutut prosessorit ja muistit erinäisin sovellusmuodoin ovat vallanneet kiinteistöautomaation sisuskalut. Tämä mahdollistaa vapaan ohjelmoinnin ja sovellusten tekemisen. Erinäiset väylät ja liikennöintitekniikat ovat mahdollistaneet jo jonkin aikaa suurempien kokonaisuuksien yhteishallintaa. Tällöin puhutaan keskitetystä kiinteistöjen hallinnasta. Esimerkkinä voi olla vaikkapa kauppaketju. Keskeisellä paikalla oleva liikerakennus pitää sisällään valvomon ja kiinteistöhuollon, mutta kaikki järkevän etäisyyden puitteissa huollon- ja kunnossapidon suhteen hallitaan yhdestä ja samasta paikasta keskitetysti.

9 Mekaaniset laitteet ja niiden sovellutukset eivät vielä kykene siihen, että voidaan leikkisästi todeta niiden osalta vain mielikuvituksen olevan rajana. LVI-tekniikan kehitys on myös ollut kovaa johtuen energian hinnan kehityksestä energian tarpeen kasvun takia. LVI-tekniikkaa sitoo edelleen käytettävyys, yksinkertaisuus, huollettavuus ja toimintavarmuuden turvaaminen. Tosin nykyisin LVI-laitteisiin on tehty komponentteja, jotka sisältävät yhdessä paketissa monta erinäistä laitetta. Esimerkkinä mainittakoon taajuusmuuttajapumput ja -puhaltimet sekä erinäiset ilmanvaihtokoneiden lämmöntalteenottolaitteet. 6. SYITÄ Kaikki edellä mainittu liittyy LVI-suunnittelijan toimialueeseen. Kun siihen lisätään kovaa vauhtia kasvavan rakentamisen tahti, saadaan aikaan kiirettä, stressiä, sekavia tilanteita ja rahallista painetta suunnittelijoita kohtaan. Kuva 1 kertoo Suomessa tapahtuvasta rakentamisen kiihtyvästä vauhdista. Kuvasta on helposti huomattavissa, kuinka paljon rakennuslupien kysyntä on viimeisen vuoden aikana kasvanut, ja kuinka paljon kysytyistä luvista on lähtenyt käyntiin. /3./ Rakennuslupia myönnettiin huhtikuussa 2007 4,9 miljoonalle kuutiometrille, mikä on 36 prosenttia enemmän kuin vuosi sitten. Kuutiomäärät kasvoivat kaikissa muissa, paitsi vapaa-ajan rakentamisessa. Asuntorakentamiseen myönnettiin 3 466 rakennuslupaa, mikä on 25 prosenttia enemmän kuin vuotta aiemmin. Ei pelkästään tekniikan kehitys tuo ongelmia suunnitteluun, vaan myös rajulla tahdilla kasvava rakentamisen vauhti. /3./ Kuva 1. Tilastokeskuksen yhteenveto rakennusluvista./3./

10 Kuva 2. Tilastokeskuksen tutkimus rakennustarvikkeiden kustannusten noususta./4./ Rahallista painetta suunnitteluun antaa kovan kysynnän vuoksi noussut rakennustarvikkeiden hintakehitys. Kuva 2 kertoo Suomessa yleisesti käytettävien rakennusmateriaalien hinnan kehityksestä. /4./ Rahallista painetta lisää myös aikataulujen lyhentäminen. Olof Gralund Oy:n toimitusjohtaja Reijo Hänninen kertoo asian lyhyesti ja ytimekkäästi Talotekniikkalehden 7/2005 artikkelissa. Hännisen mukaan suurin muutos sen kolmenkymmenen vuoden aikana, jonka hän on suunnittelualalla toiminut, on aikataulujen kiristyminen. Aikaisemmin aikataulut projekteissa olivat paljon väljempiä, kun tilaajat ja suunnittelijat tarkastivat suunnitelmia eri vaiheissa. Lama-aika muutti tätä olennaisesti. Silloin oivallettiin, että aika on rahaa, ja mitä nopeammin rakennus valmistuu, sitä enemmän voidaan säästää. Suunnittelutoimistoilla oli melko vähän töitä, joten kaikki lupasivat auliisti, että totta kai tehdään nopeammin, Hänninen kertoo. /5./ Samassa artikkelissa Hänninen toteaa edellä olevan kappaleen loppuun. Tietynlaista krapulaa onkin sitten sen jälkeen koettu kaikissa projekteissa. On todettu, että hosumalla ei tule parasta lopputulosta, varsinkaan jos työtä ei ole tarkastettu huolella, Hänninen toteaa. /5./

11 Tätä samaa kaavaa noudatetaan edelleen ja kiihtyvällä vauhdilla. Se näkyy jo siinä, että urakoitsijat saavat tarjouskyselyitä jatkuvalla syötöllä suunnittelutehtävistä. Tarjouslaskennan aikana tulevissa kuvasarjoissa seuraa useimmiten lisäkirje, jossa on yritetty korjata jokin huomattava virhe, ettei tulisi ongelmia jatkossa. Suunnittelu on kesken, jos sitä korjataan lisäkirjeillä vielä siinä vaiheessa, kun kohde on jo laskennassa. Yksinkertaisesti suunnittelijoita painostetaan liian kovaan aikataulutukseen omassa työssään. 7 LVIAS-SUUNNITTELU Yleensä LVIAS- suunnittelu tapahtuu eriytettynä toisistaan. LVI-suunnittelijan toimenkuvaan liittyy lämmityksen, ilmanvaihdon, vesi- ja viemäröinnin, sekä yleistyvästi jäähdytyksen suunnittelu. Suunnittelussa on vaiheita, joista kuroutuu prosessin edetessä yksi talotekniikan suurimmista kokonaisuuksista. Sähkösuunnittelijat tekevät eräänlaisen verkoston laitteiden ja niitä ohjaavien älyllisten kojeiden väliin. Sähköllä luodaan talotekniikkaan valoisuutta, tehonkäsittelyä, tiedonsiirtoa, turvatekniikkaa ja annetaan erinäisille laitteille käyttövoima. LVI-tekniikan energiatalous ja hallittavuus vaatii toimikseen automaation. Automaatio toimii talotekniikan mittaus-, säätö-, ohjaus- ja hälytysjärjestelmänä. Tämän päivän LVI-tekniikka on sen verran vaativaa, jottei voida enää tehdä kaikkea niin yksinkertaisesti kuin haluttaisiin. Tästä syystä ihmisen avuksi on tehtävä koneellinen äly- ja toimintamalli, jotta tämän päivän kriteerit voidaan täyttää. Kun edellä mainitut seikat nidotaan yhteen pakettiin, tulee monen tekniikan ja osaalueen summa. Siihen lisättynä tekniikan kehityksen vauhti ja rakentamisen kiihtyvä tahti, ollaan tulossa siihen, että inhimillinen ihminen ei jaksa ajatella kokonaisuutta ja sen rajapintoja loppuun saakka.

12 8 SUUNNITTELUN TAPAHTUMAKETJU YLEISESTI LVI-suunnittelija tekee tyypilliset vesi-, viemäri-, ilmanvaihto- ja lämmityssuunnitelmat. Hän määrittelee laitteet ja kojeet, joilla järjestelmää käytetään, säädetään ja ohjataan. Suunnittelija sopii tilaajan kanssa eri koneiden osista ja arvioi hinta-aluetta, johon laitteet sijoittuvat hankintakustannuksiltaan ja jatkoa ajatellen käyttökustannuksiltaan. LVI-suunnittelija tekee laiteluettelot koneista ja laitteista sekä määrittää niiden ominaisuuksia hankintaa varten. Tosin LVI-suunnittelija tekee koneille ja laitteille myös toimintaselostukset siitä, miten koneet ja laitteet toimivat. Tämä on se tärkein vaihe ajatellen rajapintaa automaatio- ja sähkösuunnittelijan näkökantaa tarkastellessa. Automaatiosuunnittelija yrittää toteuttaa toimintaselostuksen ja laiteluettelon turvin koneen tai laitteen automaatiosuunnittelun. Hän määrittää automaation tarpeen mukaan fyysiset ja ohjelmalliset pisteet toimintakaavioihin sekä määrittää mittaus- ja säätölaitteet tarpeen mukaan. Sähkösuunnittelija määrittelee tarvittavat kaapeloinnit, sähkökeskukset, varolaitteet ja koneiden käyttöjen vaatimat kytkentäjärjestelmät. Myöhemmin sähkösuunnittelija saa automaatiolta myös tietoja mittaus- ja säätökeskusten kaapeloinneista sekä tarvittavista sähkösyötöistä. Koko tämän prosessin aikana automaatiosuunnittelija ja sähkösuunnittelija tulevat kyselemään kohtia laitteiden ja koneiden ominaisuuksista LVI-suunnittelijalta. He sitovat talotekniikan suurinta osuutta kasaan omilla verkoillaan saadakseen aikaan mahdollisimman yhtenevän ja tiiviin laitteiston. Jos ei oteta huomioon valoja, pistorasioita tai muita puhtaan sähkösuunnittelun alueita, niin LVI-tekniikka on suurin automaation ja sähkön rajapinta. Huolestuttavasti tämän päivän talotekniikan suunnittelussa on menty siihen, että rakennustyömaa aloitetaan, ennen kuin suunnittelutyö on saatu kunnolla loppuun. Kuvitellaan tilanne, jossa LVI-tekniikasta jäisi suunnittelussa pois vaikkapa pieni ilmanvaihtokone. Se kone jää pois samalla automaatiosta ja sähkösuunnittelustakin.

13 9 ESIMERKKITAPAUKSIA Seuraavissa alaotsikoissa on esitetty erinäisiä tapahtumasarjoja siitä, miten pienistä asioista voi tulla rahallisia ja materiaalisia kustannuksia. Tapaukset sijoittuvat LVIASrajapintoihin. Esimerkit on kerrottu mahdollisimman yleisesti ja hienotunteisesti, etteivät tapahtumien osapuolet ja henkilöt joutuisi vahingossakaan väärään valoon. 9.1 ESIMERKKI 1. Laite joka ei ole enää suunnitelman mukainen Tekniikan nopea kehitys on yksi suurimmista ongelmien aiheuttajista. Suurehkon koulukeskuksen LVI-suunnittelu oli tehty kaikkien määräysten ja ohjeiden mukaisesti, joita LVI-ala velvoittaa. Lämmitysenergia luotiin taloon kaukolämpövaihtimin ja ilmanvaihto toteutettiin massiivisin laittein vyöhykesäädöin. Kohteessa oli ilmanvaihdon lisäksi oikein mitoitettu jäähdytyspalkkijärjestelmä tuottamassa viihtyisyyttä koulun helteisille päiville. Kompastuskiveksi osoittautui kuitenkin jäähdytyksen suuri sydän eli jäähdytyskone. 9.1.1 Ongelman kehitys Rakennus valmistui ajallaan ja laitteita alettiin koekäyttää tulevaa käyttäjää varten. Urakoitsijat viimeistelivät laitteidensa toimintaa ja suorittivat omia tarkastuksiaan. Harvinaista kyllä, koko rakennuksen LVIAS- laitteet olivat suunnitelmien mukaisia ja järjestelmä oli yhtenäinen toiminnan kannalta.

14 Automaatioon oli määritelty jäähdytyskoneen ja ulkolauhduttimen välinen säätöventtiili sekä lauhdutusveden lämpötilan säätö. Kyseisen jäähdytyskoneen lauhduttimelle lähtevän veden lämpötila piti säätää laitevalmistajan suosittelemalle tasolle energiahyötysuhteen maksimoimiseksi. Laite oli tehty em. tavalla, mutta mistä automaatio sai tietää, oliko koneikko käytössä vai eikö ollut? Tarvittiin jäähdytyskoneen tilatieto sekä tieto siitä, onko koneikko valmius- vai lepotilassa. Koneesta puuttui kyseinen valmius/lepotila kosketintieto, joka olisi ilmoittanut automaatiolle, onko koneikko mahdollisesti käynnistymässä. Laite oli muuten identtinen tyyppimerkintää myöten kuin suunnitelmissa. Laitteen automaatiopisteet olivat tiedossa, kun koneikkoa oltiin tilaamassa. Laitetoimittajallakin oli koneesta viime hetken tiedot, mutta laitetoimittaja ei tiennyt oman tuotekehityksensä tehneen viimeisen neljän kuukauden aikana koneikkoon muutosta muuttamalla ohjainkorttia uudempaan, jossa ei ole kuin yksi kompressorien tilaa ilmoittava relelähtö. ( KÄYNTITILA ). Kuva 3. /6./ 9.1.2 Seuraukset ja eteneminen Jotta kyseinen koneikko ja järjestelmä toimisivat oikein, oli löydettävä ratkaisu laitteen puutteelliselle kytkentämahdollisuudelle. Laitetoimittajaa ja automaatiourakoitsijaa pyydettiin tutkimaan, miten koneikosta saataisiin suunnitelmanmukainen ja miten kaikkien laitteiden takuuehdot säilyisivät ennalta sovittuina.

15 Kuva 3. Sähköliittymä ja automaation rajapinta. (Ulkopuoliset lukitukset ja kytkennät). Vaihtoehtona olisi ollut koneen vaihtaminen vanhempaan tuoteversioon, mutta idea hylättiin heti. Konehuoneeseen sijoitettu koneikko olisi pitänyt purkaa osiin ja nostaa neljännen kerroksen vesikatolta alas maahan uudelleen kokoonpantavaksi kuljetusta varten. Toimenpide olisi maksanut arviolta noin kolmen jäähdytyslaitemiehen kahden päivän työt sekä autonosturin käynnin ja työtunnit mukaan lukien rahdit. Koko toimenpiteelle olisi tullut hintaa arviolta noin 2700,00 /alv0%. Urakoitsijat lähtivät purkamaan asiaa koneen toiminnan kannalta katsottuna. Sieltä löytyi koneelle ominainen toiminto käynnistää lauhdevesipumppu muutama minuutti aiemmin jäähdytyskompressoreita. Laitetoimittajan luvalla, ja kirjallisella työselityksellä, lisättiin pumpun ohjaukseen heikkojänniterele, josta saatiin uusi kosketintieto automaatiolle, että koneikko on käynnistymässä. Hintaa tuli koko korjaukselle noin 150,00 /alv0%. Vaihtoehtoisesti koneikon vesiputkistoon olisi voinut asentaa virtausanturin, josta automaatio olisi saanut käynnistymässä tiedon ja aktivoitunut säätämään lauhdutinpiiriä. Lauhdutinpiirin pumpun toiminnan sitominen oli sinänsä järkevää, että näin saatiin jälkilauhdutus ja massaan sitoutuneen lämmön hallinta, koska

koneikko itse valvoi sisäistä lämpötilaansa toiminnan pitkäikäisyyden ja kylmäaineen ominaisuuksien ylläpitämiseksi. /6./ 16 Kylmälaitteen toimittaja toimi esimerkillisesti ja otti kulut hoitaakseen. Tilaaja, suunnittelijat ja muut urakoitsijat olivat erittäin tyytyväisiä lopputulokseen. 9.2 ESIMERKKI 2. Laitteet joita ei enää valmisteta Eräässä suomalaisessa kaupungissa oltiin kohentamassa sairaanhoidon työtiloja rakenteellisesti ja taloteknisesti. Muutos edelliseen oli erittäin merkittävä. Nykyiset tilat ja talotekniikka oli asennettu ja mitoitettu viimeisimpien määräysten ja sääntöjen mukaisesti. Ongelmaksi tuli kuitenkin työmaan edetessä arkistoon tuleva vakioilmastointikone. 9.2.1 Ongelman kehitys Koneeksi oli valittu laite, jossa oli ilmanvaihdon lisäksi jäähdytys-, kuivatus- ja kostutustoiminnot. Koneen tyyppi ja tekniset tiedot olivat tyypitetty tarkasti ja sen hankinta oli mahdollista vielä tarjouslaskentavaiheessa. Rakennustyömaa alkoi olla silla mallilla, että arkistoa päästiin saneeraaman uuteen uskoon. Kylmälaiteurakoitsija, jolle koneikontoimitus oli urakka-asiakirjoissa määritelty, alkoi tiedustella koneen hankkimista työmaalle. Kone tilattiin ja toimitettiin arkistoon asennettuna. Putkimiehet tekivät siihen tarvittavat vesi- ja viemärikytkennät, ja sähkömiehet alkoivat kytkeä konetta toimintavalmiuteen automaatiourakoitsijan kanssa. Kun kone oli käyttöönottoa vaille valmis, huomattiin koneen sähkötehon olevan suurempi kuin LVI- ja sähkösuunnitelmissa. 9.2.2 Seuraukset ja eteneminen Asiaa lähdettiin purkamaan mistä moinen johtui. Tarjouskyselystä, työmaan arkistonsaneerausosioon, oli vierähtänyt puolitoista vuotta. Koneen valmistaja oli lopettanut suunnitelmien mukaisen koneen valmistamisen sen huonon menekin johdosta, joten tilalle tuli mitään ilmoittamatta pykälää suuremmalla teholla varustettu vakioilmastoin-

17 tikone. Koneen tiedot ja tyyppimerkinnät olivat muuten identtisiä, mutta puhaltimien moottorit ja elektrodikostuttimen sähkökäynnistystehontarve olivat suunniteltua suuremmat. Ongelmana arkiston koneessa ei ollut ylisuuri teho, vaan kytkentä ennen koneen toimitusta asennettuun sähkökeskukseen. Kuva 4. Vakioilmastointikoneen toimintaperiaatekaavio. /7./ Sähkökeskuksen sijainti koneeseen nähden oli johdotusreittiä myöten noin 35m:ä. Kaapeli, jonka tarkoitus oli syöttää vakioilmastointikonetta, kävi liian kevyeksi. Varokkeet, eli sulakkeet, olivat myös liian pieneksi mitoitetut. Onneksi tilanteesta selvittiin sillä, että kaapeli uusittiin ja sähkökeskukseen tehtiin tarvittavat sisäiset muutokset. Koko toimenpiteen kustansi laitetoimittaja sähköurakoitsijalle ja kustannusarvio toimenpiteestä oli noin 3500 /alv0%. Tällöin huomattiin, että koneelle tuli kenenkään osapuolen vaikutuksesta huolimatta lähestulkoon 60 %:a lisää hintaa.

18 9.3 ESIMERKKI 3. Suunnitelmien yhteneväisyys Julkisia rakennuksia on vuosien 2006 2007 aikana saneerattu ennätystahtia. Tästä syystä nämä suuret saneerauskohteet ovat tuottaneen hillittömän tiukan aikataulutuksen takia ongelmia myös suunnittelijoille. Suunnittelijat eivät ole ehtineet tarkastaa kunnolla eri urakoitsijoille meneviä asiakirjoja ja niiden mukana olevia laitehankintarajapintoja. Toimistorakennus oli saneerauksen kohteena. Kyseisen kohteen urakoitsijakaartiin kuului monipuolinen talotekniikan urakoitsijaryhmä. Urakoitsijoina toimivat automaatio-, ilmanvaihto-, putki-, jäähdytys-, AV-laite- ja sähköurakoitsijat. Rakennusteknisesti kohteen ollessa siinä tilassa, että talotekniikkaurakoitsijat alkoivat hankkia laitteita ja tarvikkeita työmaalle, huomattiin, että yksi suurimmista kustannuseristä oli jäänyt pois. Ilmanvaihtourakoitsijan urakkasopimuskirjoissa oli maininta laiteluettelossa olevasta vedenjäähdytyslaitteesta, jonka olisi pitänyt kuulua jäähdytyslaiteurakkaan. Jäähdytyslaiteurakoitsija, suurimpana talotekniikan urakoitsijana, oli tulkinnut urakkalaskenta-asiakirjaa niin, että ilmanvaihtoon liittyvä vedenjäähdytyskoneikko kuuluisi ilmanvaihtourakkaan. 9.3.1 Ongelman kehitys Urakoitsijat olivat kukin tulkinneet laitehankintarajansa oikein. Talotekniikkaa valvonut konsulttiyritys tarkasti asian, ja myönsi tarjouslaskennan aikaisten asiakirjojen ristiriitaisuuden. Konsulttiyritys teki asiasta ilmoituksen tilaajalle, ja kertoi inhimillisen erehdyksen johtuneen kahden eri laitetoimittajan asiakirjojen ristiriidasta. Tilaaja ei ollut asiasta mielissään, kun kuuli tilanteen. Saneerauskohde oli aikataulutettu tarkasti eri osa-alueiden mukaan, ja niissä olivat urakoitsijat suostuneet sakollisiin välitavoitteisiin.

19 Työmaakokouksessa, joka oli varta vasten kyseisen ristiriidan vuoksi kokoon kutsuttu, aloitettiin kriittisen ongelman selvittely. Urakoitsijoiden laitehankintojen tarjouserittelyistä huomattiin, että ilmanvaihto- ja kylmälaiteurakoitsijat olivat jättäneet kyseisen jäähdytyskoneikon kokonaan pois tarjouksistaan. Alkoi selvitys, kuka pystyy / voi toimittamaan kyseisen laitekokonaisuuden lisätyönään työmaalle. Koska ilmanvaihtourakoitsija oli muuten aikataulussaan edellä, he suostuivat toimittamaan laitteiston kyseiseen kohteeseen. Työmaakokouksesta kului kaksi päivää, ja tuli ilmoitus ilmanvaihtourakoitsijan toimesta. Jäähdytyskoneikkoa saataisiin Suomeen reilun parin kuukauden toimitusajalla, ja suunnitelmissa ollut jäähdytyskoneen ulkolauhdutinyksikkö olisi täysin erilainen mitoituksiltaan mitä alun perin oli suunniteltu. Tässä vaiheessa tilaaja alkoi epäillä urakoitsijoiden pätevyyttä hoitaa asioitaan ja nosti esiin aikatauluihin sidottujen sakollisten välitavoitteiden merkityksen. Konsulttiyritys puuttui samointein asiankulkuun ja tarkasti laitetoimittajilta kyseisen koneikkotyypin sekä vastaavien koneiden toimitusaikoja. Vastaus oli jokaisella laitetoimittajilla sama. Kyseisen toimistorakennuksen ns. asukkaat olivat saneerausvaiheessa vuokralla toisessa toimistorakennuksessa. Siitä syystä heitä alkoi painaa pelko siitä, että heidän budjettinsa, joka oli saneerauksen aikaiseen vuokralla oloon varattu, menisi yli. Kuitenkin tilaaja tyytyi siihen, että talo tultaisiin ottamaan käyttöön ilman jäähdytyskoneikkoa ja loput työmaan talotekniikasta yritettäisiin käyttöönottaa, jäähdytys mukaan lukien, aikataulusta huolimatta. Jottei kaikki olisi mennyt niin hyvin kuin jo luultiin. Tilaajan kanssa sovittu uusi jäähdytyskoneikko ulkolauhduttimineen tuli työmaalle, ja se asennettiin paikoilleen. Automaatio-, sähkö- ja putkiurakoitsijat alkoivat kiireenvimmalla kytkeä koneikkoa paikoilleen ja rakennusliike teki muutosta vesikatolla olevaan telineeseen, jonka päälle ulkolauhdutin oli tarkoitus asentaa. Automaatiourakoitsija ilmoitti sähköteknisten kytkentöjen aikana, etteivät tämän koneikon mittaus-, säätö-, ohjaus-, lukitus-, tilatieto ja hälytystiedot olleet käytettävissä niin kuin oli suunniteltu. Rajapinta automaation ja jäähdytyskoneen välillä ei ollut ennalta sovittu. Koneikon toimintatapa ja logiikka eivät täsmänneet sen hetkisiin ohjelmiin ja valvomografiikoihin, jotka automaatiourakoitsijan oli pyydetty tekemään kyseiselle jäähdytyskoneikolle.

20 Koneen toimintatapana oli kahdessa portaassa tehontarpeen mukaan käynnistyvä ruuvikompressorien vuorotteluohjaus. Edellä mainittu tarkoitti sitä, että kaksi piiriä, eli kaksi ruuvikompressoria, käynnistyisivät yhtä aikaa ja täysiteholla kaikki neljä piiriä toimisivat yhtä aikaa. Tämä tarkoitti sitä, että alkuperäisten suunnitelmien mukaan toivottu koneikko olisi käynnistänyt piirin kerrallaan. Tästä aiheutuisi luonnollisesti kummankin käynnistysportaan tapahtuessa kaksinkertainen käynnistysvirta ja tällöin ohjaavan ryhmäkeskuksen etusulakkeet ja kaapeloinnit joutuisivat liian tiukalle. (Kuva 5.). Tilaajan kuultua tämän työmaa pysäytettiin, jotta saataisiin tehtyä tarkat jatkosuunnitelmat lisäkustannusten välttämiseksi. Kuva 5. Vastaavanlaisen kaksiportaisen neljäpiirisen jäähdytyskoneen sähkökaavio. Kompressorit MC1-MC4. /6./ 9.3.2 Seuraukset ja eteneminen Konsulttiyritys alkoi tiedustella eri urakoitsijoilta kustannusarviota koneikosta lopulliseen käyttökuntoon saatettuna ja vaati jokaista toimittamaan kirjallisen erittelyn kustannuksista tiettyyn aikaan mennessä. Työtä tehtiin ja kokonaiskustannukset saatiin arvioitua, miten paljon nämä muutos- ja korjaustyöt tulisivat maksamaan. Kokonaispotiksi eri urakoitsijoiden kuluista koostui sievoinen 65.000,00 /sis alv 0% summa.

21 Tämä kustannus koostui sähköurakoitsijan ryhmäkeskuksen syöttöjen ja syöttökaapeloinnin uusimisista, sekä sähköpääkeskukselta edellä mainittuun ryhmäkeskukseen menevän nousukaapelin uusimisesta. Samalla ryhmäkeskuksen jäähdytyskoneelle vaadittu sähköenergiamittari johdotuksineen jouduttiin uusimaan. Lisäksi automaatiourakoitsija joutui uusimaan ohjelmiston jäähdytyskoneen osalta, sekä lisäämään muutaman mittaus- ja säätökortin automaatiokeskukseen. Näistä johtuen myös valvontagrafiikat menivät luonnollisesti uusiksi. Rakennusliike joutui aukaisemaan vastamaalattujen seinien osalta kaapelikuilujen tarkistusluukut ja auttamaan sähköurakoitsijaa massiivisen nousukaapelin vaihdossa. Tilaaja joutui työn ajaksi rauhoittamaan kyseiset tilat, missä muutostöitä lähdettiin tekemään. Tilaajan ollessa tekemässä taloudellista loppuselvitystä huomattiin talotekniikan osalta urakoiden venyneen yli 100.000,00 /alv 0%. Tilaaja oli joutunut kärsimään kymmeniätuhansia euroja siitä, että talon käyttöä oli jouduttu siirtämään muutamalla kuukaudella. Lisäksi oli tullut muutamien tuhansien lisäkustannukset ylimääräisistä kokousja asioiden selvittelykustannuksista. Tästä syystä tilaaja halusi, että konsulttiyritys ottaa asian hoitaakseen urakan ulkopuolelle ja selvittää muita kustannusreittejä myöten, mistä moinen johtui ja miten tähän tilanteeseen oltiin päädytty. Tilaaja halusi myös tietää, ketkä olivat vastuullisina tahoina joko unohtaneet, tai muuten vaan jättäneet tekemättä työnsä, että näin pääsi käymään. Tosin konsulttiyritys joutui irtisanoutumaan annetusta vastuutehtävästään, koska se oli ollut alun pitäen mukana niin suunnittelussa, kuin urakoinnissakin. Tilaaja ja ulkopuolinen tutkintaryhmä alkoivat tutkia asiaa läpi vakuutusyhtiönsä kanssa ja ko. selvitys on jossain vaiheessa työmaasta tehty. Lopullisia kustannuksia ja tietoja ei ole julkisuuteen annettu, mutta tilaaja oli saanut korvauksia niin taloudellisista kuin vahingollisista seuraamuksistakin lieventämään ylimääräisinä tulleita kustannuksia.

22 9.4 ESIMERKKI 4. Taajuusmuuttajat Jokainen LVI-alan asiantuntija tietää, että suuret sähkömoottorikäytöt on viisainta tehdä taajuusmuuttajakäytöllä. Esimerkiksi ilmanvaihtokoneiden puhaltimien ohjaus ja säätö ovat energiataloudellisesti ja elinkaariajattelun turvin viisaampi toteuttaa taajuusmuuttajalla, kuin muilla mekaanisilla säätöjärjestelmillä. Säätö, ja muutenkin koneikon hallinta, on joustavampaa. Taajuusmuuttaja tuo etuja koneissa, joissa joudutaan ajamaan eri tehoalueita, jolloin tehoportaasta toiseen voidaan siirtyä loivin rampein ja näin säästytään suurilta mekaanisilta tehoiskuilta koneen runkoon, sekä sähköpiikeiltä sähköverkossa. Taajuusmuuttajakäyttöjä on tänä päivänä monenlaisia vaihtoehtoja. Perinteisen erillisen taajuusmuuttajan lisäksi on markkinoille tullut pumppujen ja puhaltimien moottoreihin integroidut taajuusmuuttajat. Niiden soveltuvuus eri käyttöihin määräytyy jo tehtaalla, ja siitä syystä ne pitää määritellä valmiiksi ennen kuin urakoitsija, tai jokin muu taho, tilaa niitä työmaalle. Esimerkkitapaus ei ole todelliselta työmaalta tai olemassa oleva tapaus. Tämä esimerkki on tuotu esille sen takia, että nämä samat asiat tulevat esille lähestulkoon jokaisella työmaalla. 9.4.1 Ongelmat Vaikka taajuusmuuttajat ovat olleet jo jonkin aikaa talotekniikan osana, niin edelleen niiden valinta ja käyttö tuntuvat olevan mysteeri työmailla. On huomattu, että taajuusmuuttajien teknisten tietojen tarkentaminen suunnittelussa jää puutteelliseksi. Osittain myös ihmetellään, kenen toimitukseen ne olisi järkevintä sijoittaa. Taajuusmuuttajan olennaisia tietoja ovat moottorin käyttötapa, moottorin nimellisvirta, moottorin nimellisteho, ylikuormitettavuusaste ja kotelointityyppi. Ja yksi tärkeimmistä on sähkömagneettisten häiriöiden ehkäiseminen, eli EMC- luokitus ja -suojaus.

23 EMC- suojauksella on tärkeä merkitys silloin, kun konehuoneessa tai talossa on paljon taajuusmuuttajia, sekä paljon herkkää pienjännitesäätölaitteistoa. Kaikkien valmistajien automaatiokeskukset eivät välttämättä siedä taajuusmuuttajan läsnäoloa lähellään. Muutenkin taajuusmuuttajat saattavat olla häiriötekijä talossa, missä on paljon ATKlaitteistoja tai muita sähkömagneettiselle säteilylle herkkiä laitteitta. /8/. 9.4.2 Suorakäyttö Alla oleva ilmanvaihtokoneen sähkökäyttöpuhaltimille on yksinopeuksinen suoraohjaus. Se on toteutustavaltaan yksinkertaisin ja edullisin, tosin soveltuu vain pienille puhallinkäytöille, ja säätö- sekä ohjaustavat ovat rajoitettuja. Koneen ilmamääränsäätö toimii mekaanisesti puhaltimien ilmavirtaa kuristamalla. Samalla tavalla toimii kaksinopeuksinen ohjauskin. Erona on, että automaatiolla ja sähkökeskuksella on kaksi eri kytkentää, joita vaihtamalla moottorin sähköinen kytkentä muuttuu tähtikytkennästä kolmiokytkennäksi. Tämä pätee vain jos moottorit ovat 400V kolmivaihdeoikosulkumoottoreita, tai puhallinmoottoreita ennen ovat muuntajasäätimet. Näin moottorin ottamaa sähkötehoa säädetään kahdessa portaassa ja moottori ei pääse pyörimään tähtikytkennässä nimelliskierroslukuaan vastaamalla puhaltimen tehontarvetta. Kuva 6. Suorakäyttöpuhaltimet.

24 Toimintaselostuksen ja ilmanvaihtokoneen tietojen perusteella sähkösuunnittelija suunnittelee sopivan ohjauskeskuksen sähkösyöttöineen koneelle. Automaatiosuunnittelija tekee tarvittavat ominaisuudet toimintakaavioon ja pisteytykseen. Niiden yhteysvaikutuksella kyseistä konetta voidaan ohjata ja seurata. 9.4.3 Taajuusmuuttajakäyttö Kuvan 7. ilmanvaihtokoneen puhaltimet on varustettu taajuusmuuttajilla. Toteutustapa on suuremmissa koneissa oleellinen säädettävyyden ja erilaisten edellä mainittujen rasitteitten välttämiseksi. Tämän koneen sähkösuunnittelun osa on hiukan yksinkertaisempi. Puhallinmoottoreita voidaan ajaa portaattomasti taajuusmuuttajien avulla. Tällöin syöttävän sähkökeskuksen moottorisyötöissä ei tarvita sähkömekaanisia ohjauskytkentöjä, eikä kalliita suojalaitteita. Taajuusmuuttajat sisältävät ylikuormaa suojaavia ominaisuuksia ja ne rajoittavat ja suojaavat moottorin liiallisilta ylikuormatilanteilta. Automaatiolta taas kyseinen käyttö vaatii enemmän. Pelkästään fyysisten pisteiden määrä on suurempi ja ohjelmallinen osuus hiukan monimuotoisempi. Kuva 7. Taajuusmuuttajakäyttö kanavapainesäädöllä.

25 9.4.4 Valintaprosessi taajuusmuuttajalle Millaiset taajuusmuuttajat kävisivät kuvan 7 ilmanvaihtokoneeseen? Oletetaan, että tila on konehuone ja siellä sijaitsee automaatiokeskus, sekä muita turvakeskuksia. Oletetaan, että tila on kuiva ja siellä vallitsee normaali huonelämpötila. Tämä määrää kotelointiluokan IP21 mukaan. Kyseessä on kuitenkin konehuone, jossa sijaitsee vedellä toimivia laitteita. Siitä syystä olisi ehkä turvallisempaa määritellä kotelointiluokaksi IP23. (Liite 1.). Myös EMC- häiriösuojauksen olisi oltava luokaltaan H eli julkiseen ja teolliseen käyttöön soveltuva. Jotta EMC- häiriösuojaus olisi aukoton, oikea kaapelointi ja menettely ovat sen takeita. Kannattaa noudattaa laitevalmistajien ohjeistuksia. /9./ /10./ /14./ Taajuusmuuttajat vaativat vähintään seuraavat pisteet automaatiolta: käyntilupa, tilatieto ja säätöarvo. Lisäksi säätökaaviossa on ryhmäkeskukselta otettu tieto ohjauskytkimien päällä/pois tieto. Ohjelmallisena pisteenä voidaan suorittaa ristiriitahälytys, tilatiedon ja ohjauksen ristiriidasta. Muita pisteitä, mitä kone vaatii toimiakseen taajuusmuuttajan ulkopuolelta, olisi tässä tapauksessa kanavapainemittaukset. Näin moottorien säädöstä saadaan takaisinkytkentä ja säätöpiiri suljettua. Kanavapainemittaukseen voidaan määritellä rajat hälytyksille kanavapaine alaraja ts. hihnavahti ja kanavapaine yläraja ts. toimintavirhe tai kanava tukos. Taajuusmuuttajaksi soveltuu vaikkapa Vacon NXL IP23/EMC-H, jonka liitännät on kuvattu kuvassa 8.

26 Kuva 8. Vacon NXL:n vakio-ohjausliitäntä. /10./ Jos taajuusmuuttajaan olisi määritelty erillinen huolto- tai vikatieto säätökaavioon fyysiseksi pisteeksi, niin Vacon NXL vakiokokoonpano ei riittäisi. Siihen pitäisi lisätä yksi relelähtö lisää, jotta se voitaisiin kytkeä siten automaatioon. Onneksi taajuusmuuttajiin on saatavissa lisävarusteina I/O-laajennuskortteja, joilla voidaan laajentaa taajuusmuuttajan kytkentätietoja. Vacon taajuusmuuttajassa tämä tarkoittaisi NXOPTAA tyyppimerkintää noudattavaa lisäkortin hankintaa muuttajan lisäksi. Silloin taajuusmuuttajasta saataisiin ohjelmoitua erillinen huolto- tai vikahälytystieto. (Kuva 9.)

27 Kuva 9. Lisä I/O- laajennuskortti NXOPTAA Vacon NXL taajuusmuuttajassa. /10./ Vaihtoehtona olisi ollut valita jo suoraan sellainen taajuusmuuttaja, jossa on valmiiksi tarpeeksi monta liitäntää ilman lisäkorttisovellusta. Kuten ABB:n ACS550 sarjan taajuusmuuttajat. (Kuva 10.) /11./

28 Kuva 10. ABB ACS550 sarjan taajuusmuuttajan ohjausliittymät. /11./ 9.4.5 Integroidut taajuusmuuttajat Hiukan tuoreempana tuotekehityksen ilmiönä ovat tulleet integroidut taajuusmuuttajat talotekniikan moottorikäyttöihin. Niiden etuna on, että ne on sovitettu täysin moottorille sopivaksi ja niiden ominaisuudet on valmiiksi muokattu kyseistä käyttöä varten. Kuva 11. Kolmeks Oy:n taajuusmuuttaja- pumppu paine-erosäädöllä. Kuva 12. VEM Motors Oy:n puhaltimille sovitettu taajuus- muuttajamoottori.

29 Integroiduissa taajuusmuuttajissa ei ole samalla tavalla vapaasti muokattavia ominaisuuksia, kuin normaalissa, erillisessä taajuusmuuttajassa. Niiden liitäntärajapinnat on rajoitettu ja ohjelmalliset sovellukset yksinkertaistettu. Tämä tuottaa joskus ongelmia suunnittelijoille, kun he tekevät rajapintaa eri talotekniikan osa-alueitten välille. Kuva 13. Kolmeks Oy:n pumppuun integroidun taajuusmuuttajan kytkentäkaavio. /12./ Kuvan 11 pumpun kytkentäkaavio sähkön ja automaation osalta on standarditoimituksessa kuvan 13 mukainen. Kuten jo ensimmäiseksi kytkentäkaaviosta huomataan, niin katkoviivalla esitetty vikatietorele ei sisälly taajuusmuuttajan toimitukseen, vaan se on johdotettava automaatiokeskukseen ja rakennettava omana hälytysreleenä automaatiolle. (Kuva 14.). Kytkentäkotelo on jo sen verran pieni taajuusmuuttajassa, että hälytyksen rakentaminen sinne on jo mahdottomuus. Pumpusta saa kuitenkin näppärästi käyntitilatiedon sen omalta relekoskettimelta. Kyseistä liitäntää ei voi ohjelmoida esimerkiksi työmaalla muuhun käyttöön kuin käyntitiedoksi. Tämä kytkentäkaavio on tarkoitettu käyttösovellutukseen, jossa pumppu säädetään vakiokierrosluvulleen taajuusmuuttajan kyljessä olevasta potentiometristä. (Kuva 15.). Silloin pumppu käy aina, ja automaatio ei saa suoranaisesti muuta tietoa pumpusta kuin käyntitilan. Tosin automaatiolle voidaan määritellä ohjelmallisesti jatkuvan käyntitilan omaavalle pumpulle hälytys, jos pumppu pysähtyy. Sähkön kannalta integroidulle pumpulle ei tarvita muuta kuin normaalit etusulakkeet, turvakytkin ja häiriösuojattu kaapelointi.

30 Kuva 14. Apureleen käyttö automaatiokeskuksessa vikatietoa varten. Kuva 15 Pumpun käyttö esimerkkitapauksessa vakionopeuskäytöllä. Kyseistä pumppua ja taajuusmuuttajaa voidaan soveltaa hiukan toisinkin. Pumpulla voidaan toteuttaa paine-eroon perustuvaa verkostonsäätöä ilman automaatiokeskusta tai automaatiokeskuksen kanssa. (Kuva 16/17.). Automaatiokeskuksen kanssa toteutettu säätö mahdollistaa myös samalla etäohjauksen ja säätöjen muokkaamisen tarpeen mukaan. /12./.

31 Kuva 16. Pumpun käyttö menoputkessa paine-erolla. Kuva 17. Pumpun käyttö automaation ohjearvolla. Kuvan 17 pumpun käytössä automaatio antaa pumpulle ohjearvon 0-10V:n säätöviestillä. (Kuva 15.). Joka on sovitettu pumpun paine-eromittauksen mukaan oikeaan skaalausarvoon. Kyseistä kytkentää voidaan muokata vielä siten, että paineeromittaus, käyntilupa ja käyntitila siirrettäisiin automaatiokeskukselle. Tällöin automaatiolla voidaan ohjata pumppu päälle/pois ja säätää suljettuna säätönä paine-ero halutulle tasolle. Samalla saadaan ohjauksen ja käyntitilan ohjelmallisena tietona ristiriitahälytys. Tämä lisäisi pumpulle ominaisuuksia ja helpottaisi koneikon käyttöä. Tosin kytkentä vaatii taas automaation osalta enemmän fyysisiä pisteitä ja ohjelmaa, mutta se tuo samalla pumpulle muunneltavuutta ja vapaampaa koneen käyttöä. /12./

32 Integroiduissa taajuusmuuttajien puhallinkäytöissä on melko pitkälle samanlaiset rajapinnat kuin pumpuissakin. Laitevalmistajien ja eri käyttösovellusten välillä saattaa olla eroja, jotka pitää huomioida kokoonpanoa suunnitellessa. Taajuusmuuttajakäytöt ovat yleistymässä ja niiden osalta suunnittelu törmää aina kolmeen eri rajapintaan: LVI-, automaatio- ja sähkösuunnitteluun. Onneksi taajuusmuuttajat ovat nykyisin melko huokeita hinnoiltaan ja niiden saatavuus on erinomainen, niin ristiriitojen korjaaminen työmaalla yksittäistapausten takia ei välttämättä ole ylitsepääsemätöntä. 9.4.6 Lisäkortit taajuusmuuttajiin Nykyisin on saatavissa jo integroituihin taajuusmuuttajiin lisäkortteja sovelluksen laajennusta varten, kuten tavanomaisiinkin taajuusmuuttajiin. Kaikilla laitetoimittajilla ja valmistajilla niitä kuitenkaan ei ole. Jos on tarvetta teettää jonkin LVI-sovelluksen mukaan hiukan tavanomaisesta poikkeava automaatio- ja sähkökytkentä, olisi hyvä keskustella laitevalintaa tehdessä laitetoimittajan kanssa, onko kyseinen toiminta mahdollista kyseisellä koneella. Jos erinäisiä lisäkortteja joudutaan laittamaan taajuusmuuttajiin, niin olisi hyvä että kyseinen ominaisuus olisi ilmoitettu laiteluettelossa hankinnan rajapinnan selkeyttämiseksi. /12./ /13./ Nykyisin, etenkin teollisuudessa, käytetään ohjatessa taajuusmuuttajia paljon erinäisiä väylätekniikoita. Siksi erinäiset väyläliittimet ovat yleistyneet jo rakennusalankin laitteisiin. Tällöin on etuna, että kaapelointi ja tiedonsiirto laitteelta toiselle tulevat helpommaksi. Esimerkkinä mainittakoon kahden pumpun rinnankäyttö taajuusmuuttajilla väyläliikennöinnillä. Tällöin taajuusmuuttajat voivat keskenään säätää saman verkon paine-eroa ja huolehtia siitä, että kumpikin pumppu käy vuorottelulla yhtä paljon. Tarvittaessa ne voivat säätää pumppujen tehoa yhdessä, jos tilanne sitä vaatii. Kuten kuvassa 18 nähdään, automaatio kytketään taajuusmuuttajaan kahdella liittimellä. Niistä saadaan automaatioon kaikki tarvittavat tiedot, ja jopa ohjelmoitavat parametrit. Tarvittaessa taajuusmuuttajia voidaan noiden kahden RS485 liittimien avulla ketjuttaa toisiinsa ja määritellä niille omat osoitteet. Tällöin sama tiedonsiirtokaapeli voi kulkea koneelta toiselle ja osoitteistus tekee niistä yksilöllisiä. Tällöin automaation kaapelointi kevenee huomattavasti.

33 Tosin pitää muistaa, että voivatko kaikki automaatiotoimittajat ja niiden väyläliikennelaitteet keskustella samalla kielellä. Esimerkkinä mainittakoon vaikkapa LonWorks LonTalk- protokolla. Kuva 18. RS485 liittimet A/B sarjaliikennekäyttöön. /10./ Kuva 19. Taajuusmuuttajat, pehmokäynnistimet ja integroidut taajuusmuuttajat väylässä. /15./

34 10 SUUNNITTELUN RAJAPINNAT Edellä olleet esimerkit antavat hiukan osviittaa siitä, miten rajapinnat eri tilanteissa vaikuttavat työhön työmailla ja rahoitukseen asiakkaan suhteen. Mukana tuli hiukan tietoa, miten vaikeaa ja monisäikeistä on toteuttaa koko talotekniikan yhteensovittaminen. Jotkin asiat toistuvat suunnittelussa melko usein, ja urakoitsijat ovat onneksi jo tottuneet siihen, että pitää tarkistaa toiselta talotekniikan tekijältä laitteen soveltuvuus. Tosin on kohteita, joissa on määritelty tiukasti toimitettavat laitteet ja ne pitää hyväksyttää vielä suunnittelijoilla ennen tilaamista. Tässä vaiheessa olisi hyvä, että rajapinnat olisi sovittu tarkkaan, jotta suunnittelija tai suunnittelutoimisto joutuisivat suoraan vastuuseen laitteen ominaisuuksista johtuvista kustannuksista, mikäli laite ei sovellu käyttöön. Suunnittelussa on monia rajapintoja. Rajapintana voi olla asiakirjarajapinta, hankintaluettelorajapinta, toimintamallirajapinta, soveltuvuusrajapinta ja laitteiden sekä koneiden yhteensovittamisrajapinta. Näiden rajapintojen niputtaminen LVI:n, automaation ja sähkön kanssa tekee monta eri suunnittelurajapintaa, joihin talotekniikka nitoutuu samaan pakettiin. Yksi kokonaisuus voi olla kaikissa rajapinnoissa kiinni. Esimerkkinä käytetyt taajuusmuuttajat ovat yleisimmät LVI:n, automaation ja sähkön rajapinnat. Muina mainittakoon lämmönvaihdinpaketit. Niissä mittaus-, säätö- ja ohjausteknisesti vaikuttaa automaatio. Pumppujen ja säätölaitteiden tehonsyöttäjänä toimii sähkö. Mitoitukseltaan ja kytkennöiltään ne ovat kiinni LVI:n osalla. Suuremmissa projekteissa on mukana yleensä pääsuunnittelija, joka valvoo suunnittelun yhteneväisyyttä ja sujuvuutta. Yleensä pääsuunnittelijakaan ei ole monen alan, vaan jonkin tietyn alan pitkäaikainen ammattilainen, joten edelleen eri alojen suunnittelijoiden pitää keskenään selvittää laitteiden soveltuvuus ja toimivuus keskenään.

35 10.1 Suunnittelun työkalut Tietotekniikka on tullut voimakkaasti avustamaan talotekniikan suunnittelussa. Erinäiset ohjelmistot avustavat tänä päivänä suunnittelijoita työssään ja helpottavat heitä eri vaiheissa. Parhaimmat suunnitteluohjelmistot mallintavat mitoitusta myöten kolmiulotteisesti talotekniikan laitteet ja arvot. Laitevalmistajat ovat tehneet suunnitteluohjelmistoihin mallinnuksia, ohjearvoja ja laskennallisia toimintoja, joiden perusteella suunnitteluohjelmat voivat toteuttaa matemaattisesti täydellisen kokoonpanon. Tosin suunnitteluohjelmistot vaativat suunnittelijoilta tietämystä ja tarkkaavaisuutta, koska niihin on mitoitustilanteessa annettava tiettyjä mitoitukselle tarpeellisia paranmetrejä. Jotkin ohjelmistot on viritetty jopa niin tiukalle, etteivät ne salli esimerkiksi virheellisten tietojen syöttämistä, joten virheiden tapahtuminen perussuunnittelussa ihmisen inhimillisen olemuksen perusteella on pienentynyt huomattavasti. Suunnittelijoiden on edelleen hyvä varmistua ohjelmistojensa tekemiin mitoituksiin tekemällä pistemäisiä laskelmia, jotta voidaan todeta ohjelman ja parametrien paikkansapitävyys. Kun suunnitteluprosessi on saatettu loppuun tämän päivän ohjelmistoilla, niistä saa valmiina pohjat laiteluetteloille, säätökaavioille sekä toimintaselostuksille. Ainoa mitä ohjelmistot eivät voi tehdä, on toisten suunnittelijoiden kanssa sopiminen siitä, mitä tai mitkä asiat, koneet ja laitteet menevät millekin urakoitsijalle hankintaan työmaan ollessa käynnissä. Ohjelmistot eivät voi myöskään sopia suunnittelijoiden puolesta rajapintaa eri talotekniikoiden välillä suoranaisesti. Eri alojen suunnittelutoimistoilla on eri aloihin soveltuvia talotekniikan suunnitteluohjelmistoja. Niiden kuvaformaatit ja tietokannat eivät ole välttämättä soveltuvia toistensa suhteen, joten suunnittelijoiden täytyy tehdä omat kuvat ja tietokannat soveltaen esimerkiksi arkkitehdin kuvapohjia. Tästä syystä inhimillinen ihminen ei välttämättä huomaa kaikkea, mitä toisen talotekniikka-alan suunnittelija on tietokantaansa kirjannut. Jos ohjelmistot olisivat täysin toisiinsa verrattavissa, ja niiden tietojenkäsittely olisi standardoitu yleiseksi, voisimme kuvitella, että ohjelmistot huomaisivat ristiriidat suunnittelijoiden tehdessä omia täydennyksiään talotekniikkakuvasarjoihin.

36 10.2 Suunnittelijaa avustavat palvelut Laitevalmistajat ovat tänä päivänä taas entistä enemmän halukkaampia osallistumaan talotekniikkasuunnitteluun. Heillä on taustalla ajatus saada kasvatettua myyntiä ja turvata mainettaan aktiivisella asiakaspalvelulla. Etuina talotekniikkaan nähden on se, että heillä on tietämys tuotteestaan ja ajan tasalla olevat ohjelmistot ja laitteet tehdä oma osuutensa suunnitteluun. LVI-puolella laitevalmistajat voivat suunnitella ilmanvaihtokoneet, lattialämmitysputkistot, lämmönvaihdinpaketit sekä jäähdytysjärjestelmiä. Tosin suunnittelija joutuu tarkistamaan, käykö kyseisen laitevalmistajan suunnitelma muuhun talotekniikkaan, ja määrittelemään etukäteen laitevalmistajalle millainen järjestelmän pitäisi olla. Suunnittelijan kannalta katsottuna etuina on delegoida osa töistään laitetoimittajalle. Samalla suunnittelija saa keskittyä omaan työhönsä ja häneltä jää pois kyseisen osion aikaa vievä piirtäminen. Laitetoimittajat ovat halukkaita toimittamaan laitteistaan kaiken mahdollisen mittakuvista lähtien suunnittelijan käyttöön. Hankalissa tilanteissa, joissa esimerkiksi ilmanvaihdon päätelaite pitää sovittaa ahtaaseen tilaan, voi laitetoimittajalta tulla kohteeseen soveltuva modifioitu päätelaite. Silloin suunnittelija ei joudu erikseen miettimään ja kyselemään, olisiko mahdollista tiettyjen rajojen sisällä saada kyseiseen ongelmaan sopivaa laitetta. Rajapintoja tarkastellessa edellä mainitut määritykset on annettava laitetoimittajille tarkasti, muuten heiltä saattaa jäädä pois olennaisia tietoja tai ominaisuuksia laitetta suunnitellessa. Jos näin käy, niin muiden talotekniikkaa rakentavien elinten on hankala yhdistää omat laitteet ja suunnitelmat laitetoimittajan tekemään kokoonpanoon. Yhä useammin laitetoimittaja pyrkii toimittamaan täysin valmiin laitekokoonpanon suunnittelusta käytäntöön. Esimerkkinä voidaan mainita kompaktit ilmanvaihtokoneet, joissa on itsessään käyttötarkoitukseen valmiiksi hiottu automaatio. Tämän automaation liittäminen muuhun talotekniikkaan tai kiinteistöhallintaan saattaa muuttua ongelmalliseksi rajapintojen takia. Tällaista konetta tai laitekokonaisuutta suunnitellessa, on hyvä tarkistaa kaikki rajapinnat: