AirSens - sisäilman laadun parantaminen älykkäällä ilmanvaihtoventtiilillä

Ihminen viettää keskimäärin 90% ajastaan sisätiloissa. Hyvällä sisäilmalla on merkittävä vaikutus ihmisten viihtymiseen, tuottavuuteen sekä myös rakennusten kunnossa pysymiseen.

Projektin tavoitteena on tutkia Metropoliassa kehitetyn älykkään ilmanvaihtoventtiilin soveltuvuutta energiansäästöön ja terveellisen sisäilman tuottamiseen toimistorakennuksissa. AirSens -projektissa tutkitaan mahdollisuutta synnyttää uusi liiketoimintakonsepti, jonka keskiössä on älykkääseen ilmastointiin keskittyvä anturointi- ja automaatioratkaisu. Hankkeessa tutkitaan tausta-aineistona olevan Terveellinen Rakennus - projektin tulosten ja teknologian hyödyntämistä älykkään, huonekohtaisen ilmastointiratkaisun toteuttamiseksi. Projektissa tehdyn kattavan asiakas- ja markkina-selvityksen pohjalta toteutetaan proof-of-concept testi, jossa haetaan käytännön kokemuksia ja asiakaspalautetta ratkaisun toiminnasta.

Projektin tuloksena syntyy selvitys konseptin toteutettavuudesta, tarpeista ja vaatimuksista, autenttisessa ympäristössä validoitu prototyyppi sekä markkina- ja käyttäjätutkimuksiin perustuva kaupallistamissuunnitelma.

Lisätietoa:

Projektipäällikkö Jarmo Tuppurainen
P. +358 40 834 9891
S-posti: etunimi.sukunimi@metropolia.fi

Projektin loppuyhteenveto

AirSens -projektin toteutti Metropolia ammattikorkeakoulu elokuun 2016 ja kesäkuun 2017 välisenä aikana. Projekti oli Tekesin rahoittama TUTL hanke, missä tutkittiin mahdollisuutta synnyttää uusi liiketoimintakonsepti, jonka keskiössä on älykkään ilmanvaihdon mahdollistava anturointi- ja automaatioratkaisu. Tausta-aineistona oli Terveellinen Rakennus -projektin tulokset ja teknologia.

Projektissa todennettiin älykkäästi tarpeenmukaisesti toimiva ilmanvaihtokonsepti käytännössä ja selvitettiin konseptin kaupallista hyödynnettävyyttä ja tarpeenmukaisen ilmanvaihdon terveellisyysnäkökohtia. Konseptin toimivuus todennettiin kehittämällä langaton ja tarpeenmukaisesti säätyvä poistoilmaventtiili ja pilvipalveluohjelmisto säätöalgoritmeineen sekä käyttöliittymät eri käyttäjäryhmille. Konseptia testattiin aidossa käyttöympäristössä.

Tällä hetkellä ilmanvaihtojärjestelmissä on mahdollista käyttää hiilidioksidin, kosteuden ja lämpötilan määrään pohjautuvia säätöratkaisuja. Niissä hyödynnetään taloautomaatiosta saatavaa anturitietoa. Yleisin toimistoissa ja asuinrakennuksissa käytetty tapa on aikaohjatusti ohjata ilmanvaihtoa pois oletetun käyttötarpeen mukaan. Tässä menettelytavassa ongelmana on se, että nykypäivänä ihmisten elämänrytmit poikkeavat oleellisesti toisistaan eikä keskimääräisyyteen perustuva ohjaus toimi.

Yleensä yksittäisten tilojen säätö pohjautuu mitoitukseen, koska reaaliaikaisen tilakohtaisen säädön mahdollistavien elementtien toteutuksesta ja asennuksesta syntyy nykyteknologialla merkittäviä kustannuksia. Ilmanvaihdon täysi sammuttaminen esimerkiksi oppilaitoskiinteistössä pidemmäksi ajaksi altistaa sen myös homekasvustoille ja sitä kautta sisäilmaongelmien aiheuttajaksi.

AirSens on Metropoliassa kehitetty älykkään ilmanvaihdon konsepti, jonka keskeisenä elementtinä on älykäs poistoilmaventtiili. Venttiilissä on anturointi, joka mittaa huoneilmassa olevan hiilidioksidin, suhteellisen ilmankosteuden, lämpötilan ja ilmanpaineen. Venttiilit lähettävät mittaustiedot pilvipalvelimeen, joka määrittää kunkin venttiilin optimaalisen avautuman siten, että ilmaa vaihdetaan tiloista tarkoituksenmukaisesti, tehokkaasti eikä turhaan. Koettu sisäilmanlaatu paranee samalla kun ilmanvaihdon kustannukset pienenevät merkittävästi.

AirSens älyventtiilit on suunniteltu hinnaltaan edullisiksi, täysin langattomiksi ja niiden asentaminen vanhojen venttiilien tilalle on nopeaa ja helppoa.

Venttiilien keräämästä datasta on mahdollista saada monenlaista tietoa rakennuksen käytöstä ja kunnosta.

AirSens-projekti toteutettiin seitsemänä työpakettina.

WP1: Markkinatutkimus

Kohderyhmähaastatteluissa kartoitettiin laajasti alan eri tahojen näkemyksiä ja tarpeita AirSens -tyyppiselle tarpeenmukaiselle ilmanvaihtokonseptille.

Kohderyhmähaastattelujen pohjalta voitiin todeta, että tarvetta ja kysyntää on siirtyä mitoituspohjaisesta ilmanvaihdosta tarpeenmukaiseen ilmanvaihtoon ja uudisrakentamisen kohdalla näin on osin jo tapahtunutkin.

Toinen trendi on yhtenäiskulttuurin vähentyminen, jolloin eri ihmiset toimivat erilaisten tapakulttuurien ja asumistottumusten mukaan. Työssäkäyvien ja seniorien päivärytmit ovat erilaiset asunto-osakeyhtiöissä ja nuorten ja keski-ikäisten työaika vaihtelee liukumien, työmatkojen ja etäpäivien vaikutuksesta.

Kokoustilat kuormittuvat epätasaisesti työpaikoilla ja samaan aikaan monen työhuone on tyhjillään asiakaskäynnin, kokouksen tai etäpäivän tähden. Mihinkään näihin poikkeamiin mitoituspohjainen ilmanvaihto ei pysty mukautumaan ja tuottamaan kustannussäästöjä tai parempia sisäilmaolosuhteita.

Kolmas trendi on rakennusten vaipparakenteiden tiivistäminen niin uudisrakennuksissa kuin peruskorjauksissa, jolloin oikean ilmamäärän käyttö korostuu. Aikaisemmin ilmavuodot tasasivat paine-eroja, mutta nyt pitää säätää tarkemmin niin lämpötilaa kuin ilmamääriä sekä talvella että kesällä. Ilmavuodot lisäävät energian kulutusta, joten niiden hallinta on jatkossakin merkityksellistä.

Tehtiin toiminnanvapaus markkinoilla -analyysi, minkä tuloksissa korostui kokonaisten HVAC-järjestelmien (Heat, Ventilation, Air Conditioning) patenttihakemukset. Sen sijaan langaton, vähävirtainen Add-On tyyppinen AirSens-venttiili on poikkeava ratkaisu. HVAC-alueella on ollut aktiviteettia jo viimeiset 20 vuotta, joten monet keksinnöt ovat “vapaata riistaa”. Internet of Things (IoT) alueella korostuu Etelä-Korealaisen Samsungin aktiivisuus: se on oivaltanut, että kodinkoneet ja rakennuksen ohjausjärjestelmät voidaan kytkeä isoksi langattomaksi kokonaisuudeksi, jolloin huolto ja ylläpito helpottuvat.

WP2: Käyttäjätutkimus

Kartoitettiin AirSens -konseptille sopivat fyysiset käyttöympäristöt sekä konseptin suunnittelun käyttäjälähtöiset ja toiminnalliset lähtökohdat:

Haastattelujen pohjalta korostui asuinkerrostalo houkuttelevimmaksi kohteeksi AirSens -tyyppiselle ratkaisulle. Kerrostalossa asukkaiden päivärytmit ovat erilaiset riippuen perheen koosta, iästä, tapakulttuurista ja työssäkäynnin aikatauluista. Sisäilman ja kosteuden hallinta kylpyhuoneessa korostuu ja tarpeenmukainen ilmanvaihto painottuu kosteuden poistoon, hajujen poistoon ja vetoisuuden hallintaan. Koska henkilökuorma huoneistossa voi vaihdella huomattavasti eri vuorokauden aikoina ja eri päivien välillä, vain mittauspohjainen ja reaaliaikaisesti säätyvä järjestelmä kykenee sisäilman laadun parantamiseen ja yhtäaikaisesti myös kustannussäästöihin.

Mitattavista suureista korostuvat lämpötila, suhteellinen kosteus, hiilidioksidipitoisuus ja paine-erot, mitkä vaikuttavat eniten sisäilmaston koettuun miellyttävyyteen ja vetoisuuden tuntuun. Muut suureet, kuten TVOC-pitoisuus ja rikkivety jäävät pienemmälle merkitykselle. Hiilidioksidipitoisuuden vähentäminen edellyttää huoneistossa riittävää korvausilman saantia, koska hiilidioksidipitoinen ilma sekoittuu puhtaaseen raittiiseen ilmaan helpommin ilmavirtausten kautta.

Tutkittiin innovaatioprojektina hiilidioksidiohjatun poistoilmaventtiilin toimintaa ja hyötyjä, kun se asennetaan jälkikäteen osaksi ilmanvaihtojärjestelmää. Rakennettu koelaitteisto simuloi 70 -luvun asuinkerrostalon koneellisen poiston poistoilmakanavistoa. Koelaitteiston kanavisto suunniteltiin vuoden 1978 rakentamismääräyskokoelman poistoilmamäärien mukaisesti.

Simulointikokeissa todettiin kahden huonetilan välillä oleva hiilidioksidiohjatun korvausilmaventtiilin olevan suhteellisen tehoton laskemaan huoneen hiilidioksidipitoisuutta pelkän diffuusion vaikutuksesta vaan tarvitaan selkeä ilmavirtaus. Sen sijaan venttiilin toimiessa ns. tehostavana poistoilmakanavassa, se toimi hyvin ja tarkoituksenmukaisesti. Simuloinnin perusteella on koko rakennuksen ilmanvaihdon tasapainon ja toimivuuden kannalta välttämätöntä, että AirSens -järjestelmää käytettäessä ilmanvaihtokone on vakiopaineohjattu.

Toimiva ilmanvaihto on perusedellytys rakennuksen ja ihmisten terveydelle. Riittävällä ilmanvaihdolla pidetään esimerkiksi materiaalien päästöjen, hiilidioksidin ja vesihöyryn pitoisuudet ihmiselle ja rakennukselle terveellisellä tasolla. Ihminen hengittää kerrallaan noin 0.5 litraa ilmaa 12 - 15 kertaa minuutissa. Ihmisperäisistä hajuista aiheutuva ilmanvaihdon tarve on monikymmenkertainen edelliseen verrattuna. Raikkaan huoneilman ylläpito edellyttää noin 30 - 40 m3 /h raikasta ulkoilmaa henkilöä kohden.

Suomessa annettiin ensimmäisen kerran ohjearvoja asuntojen poistoilmavirtojen mitoittamiseksi rakentajan kalenterissa vuonna 1940. Vuoden 2003 ja 2013 D2:ssa hiilidioksidista todetaan vain, että sisäilman hiilidioksidipitoisuus huonetilan käyttöaikana on yleensä enintään 1200 ppm. Voimassa olevissa määräyksissä (D2 2012) asuntojen ilmanvaihto mitoitetaan poistoilmavirtojen perusteella siten, että ilmanvaihtokerroin on vähintään 0,5 1/h ja ulkoilmavirrat ovat vähintään ohjearvojen mukaisia.

Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon toteuttamiseksi on tarjolla monia eri mahdollisuuksia. Yksinkertaisimmat järjestelmät ja laitteet toteuttavat tarpeenmukaisen ilmanvaihdon periaatetta rakennustasoisesti tai vain yksittäisessä tilassa (säädettävä liesikupu keittiössä tai kosteusanturilla varustettu tehostava poistoilmaventtiili kylpyhuoneessa)

Järjestelmät monimutkaistuvat, kun halutaan hallita olosuhteita tai sisäilmastoa huonetasolla. Tähänkin tarkoitukseen markkinoilta löytyy useita laitetoimittajia, jotka pystyvät tarjoamaan tarpeenmukaisen huonetasoisesti säädettävän järjestelmäkokonaisuuden. Tällaisia järjestelmiä on Suomeen asennettu useita satoja viimeisen kymmenen vuoden kuluessa.

Lähitulevaisuudessa uudisrakentamisen puolella järjestelmäkehitys kohdistunee langattomiin järjestelmiin. Myös sisäilmaston seuranta ja mittausten hyödyntäminen järjestelmien ohjauksessa tulee lisääntymään.

Vanhoissa järjestelmissä korjaustoimet kohdistuvat energiatehokkuutta ja sisäilmastoa parantaviin korjauksiin, joilla järjestelmien elinaikaa voidaan pidentää ennen uusimista. Tällaisia toimenpiteitä ovat esimerkiksi lämmöntalteenottolaitteistojen lisääminen, puhaltimien ja puhallinmoottorien uusiminen, taajuusmuuttajien lisääminen tai ilmanvaihdon ohjausten parantaminen (tarpeenmukaisuus).

Suomessa on tällä hetkellä paljon pelkän koneellisen poiston omaavaa asuintalokantaa, jotka on rakennettu 1960 -luvulta osittain aina 2000 -luvulle asti. Asukkaiden vaatimustason noustessa halutaan niissäkin entistä enemmän varmistua ilman laadusta kaikissa tilanteissa, jolloin ilmanvaihdon tehostamistarvetta halutaan ohjata yksilöllisesti; asunto- ja huonekohtaisesti. Toisaalta taas tietoisuus ilmastomuutoksesta ja yleinen ympäristötietoisuus lisäävät asukkaiden halua saada entistä energiatehokkaampia järjestelmiä.

Näin ollen koneellisen poiston omaavissa taloissa on selvää kysyntää järjestelmälle, jolla voidaan kustannustehokkaasti vastata yhtä aikaa laadullisen tason korotuksen sekä energiatehokkuuden tarpeeseen ja samalla varmistaa terveelliset sisäolosuhteet.

WP3: Autonomiset mittaus- ja ohjausmenetelmät

Tutkittiin AirSens -konseptiin parhaiten soveltuvia energian harvestointimenetelmiä ja vähävirtaisia ilmanmittausteknologioita. Tavoitteena oli löytää ratkaisut, joilla langaton venttiili- ja anturointiyksikkö pystyttäisiin toteuttamaan usean vuoden huoltovälillä.

AirSensin kannalta on tärkeää saada selkeä yleiskuva sisäilman laadusta, sekä ilmanvaihtojärjestelmän toiminnasta. Merkittäviä suureita, joita laitteiston tulisi pystyä mitata, ovat täten lämpötila, kosteus, ilmanpaine ja hiilidioksidipitoisuus. Hiilidioksidimittaus on näistä hankalin toteuttaa, mutta selkein indikaattori sisäilman ”kemiallisesta” laadusta toimisto- ja asuinrakennuksissa, joissa sisäilmaa normaalitilanteessa kuormittaa vain niissä oleskelevat ihmiset. Hankalaksi mittauksen tekee tyypillisten hiilidioksidianturien suuri virrankulutus, mikä autonomisessa langattomassa yksikössä on merkittävin rajoittava tekijä. Tutkimuksessa löydettiin yksi infrapunamittaukseen perustuva CO2-sensori, jonka virrankulutus pysyy sellaisissa rajoissa, että se soveltuu AirSens -konseptiin. Muut mainitut suureet ovat helposti mitattavissa muuhun laitteistoon verrattuna mitättömällä virrankulutuksella.

Hiilidioksidianturiakin merkittävämpi energiankulutus syntyy venttiilin liikuttamisesta sähkömoottorin avulla. Projektissa päädyttiin ratkaisuun jossa moottori liikuttaa kierretangon päässä olevaa säätökartiota. Ratkaisu on visuaalisesti ja toiminnaltaan samankaltainen kuten tavanomaisessa poistoilmalautasventtiilissä ja yksinkertainen toteuttaa. Tutkimuksessa vertailtiin erilaisia moottoreita ja mekaanisia ratkaisuja ja optimoitiin moottoriohjauksen ajoituksia minimaalisen energiankulutuksen saavuttamiseksi.

Langaton yhteys venttiiliyksiköiden ja AirSens -pilvipalvelun välillä toteutettiin LoRa -teknologialla. LoRa tarjoaa hyvän kantavuuden ja alhaisen virrankulutuksen etenkin pienillä datamäärillä soveltuen täten erittäin hyvin AirSensiin. Radiosignaalin hyvä kantavuus mahdollistaa koko rakennuksen kattamisen yhtä Internetiin kytkettyä yhdyskäytävää käyttäen. Tämä yhdyskäytävä on ainoa verkkovirtaan kytkettävä komponentti Airsens-järjestelmässä. Anturien mittausdatan käsittely ja venttiilien ohjaus tapahtuu kokonaan AirSens- pilvipalvelussa. LoRa tietysti on vain yksi tapa toteuttaa tiedonsiirto, joten jatkokehityksessä on syytä olla avoin muillekin vaihtoehdoille kuten esimerkiksi NB-IoT. Digita on laajentamassa LoRa verkkoaan koko maan kattavaksi, mikä poistaa rakennuskohtaisen gatewayn tarpeen.

Virrankulutuksen lisäksi työpaketin toinen päätutkimuskohde oli energian harvestointi. Tavoitteena oli saada venttiiliyksiköt toimimaan ilman ulkoista virransyöttöä mahdollistaen riittävän pitkän, vuosien huoltovälin. Hyvin pian todettiin, että ainoa sisätiloissa jatkuvasti tarjolla oleva energianlähde, josta edes teoriassa voisi saada kerättyä riittävästi energiaa, oli tuulivoima, käytännössä siis venttiiliyksikköön integroitu minituuliturbiini. Koska markkinoilta ei löytynyt sopivaa valmista ratkaisua, yritettiin sellainen rakentaa projektin puitteissa. Useiden prototyyppien jälkeen päästiin lähelle tavoitetta, mutta vain hyvin huonosti venttiiliin soveltuvia komponentteja käyttämällä. Lisäksi ilmavirtauksen täytyi olla jatkuvasti suhteellisen voimakas, jotta energiaa saataisiin kerättyä tarpeeksi. Pienelle ilmavirtaukselle säädetty venttiili ei täten pysty pitämään itseään virroissa. Kaupallista tuotetta ajatellen myös tuuliturbiinin aiheuttama lisämelu ja liikkuva mekaaninen rakenne nähtiin ongelmallisena. Lopputuloksena todettiin, että kustannustehokkain tapa on käyttää venttiileissä alkaliparistoja ja vaihtaa ne muutaman vuoden välein.

WP4: Konseptin toteutettavuus

Tutkittiin teknologiaratkaisun soveltuvuutta konseptin toteuttamiseen.

Ilmanvaihto on keskeinen sisäilman laatuun vaikuttava tekijä. Ilmanvaihdon osuus rakennuksen energiahäviöistä kasvaa merkittävästi energiatehokkuuden parantuessa. Tässä työpaketissa selvitettiin millaisia ilmanvaihdon ilmamäärien suosituksia on ja millaiset ovat ilmamäärien käytönaikaiset energiataloudelliset vaikutukset kolmessa erikoisessa kohteessa, kun ilmanvaihdon määrä on 6 l/s/hlö sekä ilmanvaihtoa ohjataan tarpeenmukaisesti ja verrataan näitä kun ilmanvaihtokerroin olisi jatkuvasti 0,5 1/h. Laskelmissa tutkitaan kolmea erikokoista ilmanvaihtokonetta, jotka mitoituksellisesti täyttävät näiden rakennuksen nykyiset RMK D2 määräykset. Laskelmissa vertaillaan sekä puhaltimien vaatimaa sähköenergiaa että tuloilman lämmitysenergiaa sekä näiden kustannuksia.

Analysoitavien asuntojen asukkaiden henkilömäärä on 4 henkilöä ja kerrostalo on 5 000 m² ja siinä on asukkaita 100 henkilöä. Rakennuksissa huonekorkeus on 2,5 m ja huoneiden koko on 20 m2. Sisälämpötila on 21 °C. Rakennukset sijaitsevat Helsingissä. Pintamateriaalit ovat M1 luokiteltuja. Ihmisen aiheuttaman kosteuden poistoon käytetään vertailuissa läsnäolopäivinä 2 tuntia (klo 7 ja 20) tehostettuna 30 % yli 0,5 1/h.

Energiankulutuksen osalta voidaan saada säästöjä jopa yli 30 % matalaenergiatalon energiankulutuksessa, kun ilmanvaihtoa ohjataan tarpeenmukaisesti. Suuremmat säästöt saadaan luonnollisesti vain koneellisella poistolla varustetuissa kohteissa. Se, että onko tarpeenmukaisen ilmanvaihdon määrä asukkaiden läsnä ollessa 4 l/s/hlö, ei ole energiankulutuksen tai vuosikustannusmielessä kovinkaan merkitsevä, 2 l/s suurempi tarpeenmukainen tuloilmavirta nostaa ilmanvaihdon energiankulutusta pari % -yksikköä. Suurimmat säästöt syntyvät tilavuudeltaan isoimmissa rakennuksissa. Koska on viitteitä, että 6 l/s/hlö ja sitä suuremmat tuloilmavirrat ovat viihtyisyyden ja tuottavuuden kannalta suositeltavia, kunhan estetään tehokkaasti ulkoilman epäpuhtauksien sisälle pääsy, ei tämän analyysin perusteella ole kannattavaa energian kulutuksen perusteella lähteä ainakaan pienentämään RMK D2, 6 l/s/hlö tuloilmanvirrasta, mutta ilmanvaihdon tarpeenmukaisuus olisi tultava pakolliseksi uusissa rakennuksissa ja olemassa olevia varsinkin vain koneellisella poistolla varustettuja kohteita tulisi ohjata tarpeenmukaiseen ohjaukseen.

Hyvin pienet ilmavirrat ovat herkkiä esim. tuulen aiheuttamille häiriöille sekä ne vähentävät tuloilman huuhteluvaikutusta tilojen eri osissa. Lisäksi liian pieneksi suunniteltu järjestelmä aiheuttaa myös meluhaittoja etenkin tehostustilanteessa.

Yksikertaisimmillaan tarpeenmukainen ilmanvaihto toteutuu, kun ilmanvaihtokoneen varustaa pois/paikalla kytkimellä, aikaohjauksella sekä tehotussäätimellä. Saatavissa on myös tarpeenmukaiseen ilmanvaihtokoneiden ohjaukseen tarkoitettuja esim. kosteus- ja hiilidioksidianturein.

Markkinoille on tulossa, kuten AirSens -projektissa kehitteillä, energiankulutuksen vähentämiseksi ja ilmanlaadun ylläpitämiseksi tilakohtaisia päätelaitteita. Nämä suorittavat sekä päätelaitteen säätöä sekä ilmanjakokanavistossa tapahtuvaa ilmavirran säätöä/ohjausta, jotta tarpeenmukaisuus toteutuisi ja tehostusta tapahtuisi siellä missä tarvitaan.

WP5: Proton valmistelu

WP3:ssa valitut tekniset ratkaisut toteutettiin käytännössä pilottia varten. Elektroniikkaa varten suunniteltiin ja kokoonpantiin oma piirilevy, joka sisältää kaikki anturit, moottorinohjauksen, virransyötön ja radion. Venttiilin mekaniikat suunniteltiin ja valmistettiin 3D-tulostimien avulla. Kehitettiin AirSens-konseptin perustana oleva pilvipalvelu, sekä venttiiliyksikön sulautettu ohjelmisto.

Pilvipalveluna toimi projektin alkuvaiheessa IBM Bluemix lähinnä sen tarjoamien valmiiden rajapintojen vuoksi, jotka mahdollistivat alustavan prototyypin nopean kehityksen. Myöhemmin kun haluttiin siirtyä räätälöidympään, useampaan osakokonaisuuteen hajoitettuun ratkaisuun, vaihdettiin IBM Bluemix pilvipalvelualusta Amazonin AWS:ään.

Ohjelmistoon luotiin kolme eri käyttöliittymää, jotka oli suunnattu eri käyttäjäryhmille:

1. Management. Käyttöliittymä, jonka kautta voi säätää järjestelmän automaattisen säädön perustana olevat raja-arvot (esim. maksimilämpötila / hiilidioksidipitoisuus). Myös yksittäisten venttiilien suora ohjaus onnistuu tätä kautta. Käyttäjänä huoltoyhtiö, isännöinti.

2. User. Tämän käyttöliittymän kautta käyttäjä (asukas) pystyy seuraamaan huoneistonsa ilmanlaatua, sekä säätämään huoneistokohtaisia parametreja kuten tavoitelämpötilaa tosin matalammalla prioriteetilla kuin ”management”. Loppukäyttäjän käyttöliittymänä on älypuhelinsovellus.

3. Statistical. Tarjoaa tilastollisen näkymän ilmanvaihdon toiminnasta mukaan lukien yhteenvedon AirSensin tarjoamasta energiansäästöstä. Ei sisällä mahdollisuutta vaikuttaa järjestelmään toimintaan.

WP6: Proof of Concept

Pilottikohteeksi valittiin kerrostalokiinteistö. AirSens -järjestelmä asennettiin neljään erikokoiseen asuntoon, kahteen eri kerrokseen. Asunnot olivat 1h+kk, 1h+kk+s, 2h+kk+s ja 5h+k+s. Järjestelmässä oli poistoilmaventtiilit ja huonekohtaisia mittarasioita, joita sijoitettiin venttiilittömiin huoneisiin. Yhteen huoneistoon sijoitettiin lisäksi LoRa gateway. Ennen asennuksia asukkaille jaettiin kattava esite pilotista ja sisäilman laadusta ja sen vaikutuksesta ihmisen hyvinvointiin.

Aluksi venttiilit säädettiin vastaamaan alkuperäisten venttiilien virtaumaa ja tallennettiin niiden keräämää anturidataa. Muutaman viikon päästä venttiilien aktiivinen säätyminen otettiin käyttöön. Venttiilien toimintaa seurattiin ja todettiin niiden toimivan tarkoituksenmukaisesti reagoiden sisäilmaston muutoksiin. Erityisen hyödylliseksi havaittiin reagointi kohonneeseen ilmankosteuteen kylpyhuoneissa suihkun ja saunomisen aikana.

Ennen pilottia ja pilotin aikana tehtiin teemoitettuja asukashaastatteluita. Haastatteluun osallistuneet olivat iältään 25 - 80 vuotiaita. Haastatteluihin osallistuneet asukkaat eivät kokeneet mitään ongelmia ilmanvaihdon kanssa. Yksi asukkaista valitteli asunnon kylmää lämpötilaa mikä ei liittynyt AirSens -järjestelmään. Asukkaat eivät kokeneet, että tuuletuksen tarve asunnossa tai kylpyhuoneen kuivatuksen aika olisi muuttunut mitenkään venttiilin asennusta ennen tai sen jälkeen. Voidaan siis olettaa, että jos ilmanvaihto ei ole pahasti pielessä eivät asukkaat siihen kiinnitä huomiota. He eivät myöskään kokeneet, mitään negatiivista venttiilin asentamisen jälkeen, joten tulosta voidaan pitää positiivisena.

Järjestelmä oli käytössä reilu kolme kuukautta. Järjestelmän poistamisen yhteydessä tehtiin vapaamuotoinen loppuhaastattelu, jossa kysyttiin kokemuksia AirSens -järjestelmästä loppukäyttäjän näkökulmasta ja näkemyksiä järjestelmän tulevaisuudesta.

Kaiken kaikkiaan yhdelläkään pilottiasukkaalla ei ollut mitään kielteistä sanottavaa AirSens -järjestelmästä. Puolet käyttäjistä piti AirSens -tyyppistä älykästä järjestelmää parempana kuin perinteistä kiinteää ilmanvaihtojärjestelyä. Toiselle puolikkaalle ei ilmanvaihdolla ollut merkitystä ja aihe yleensäkin oli heille yhden tekevä. Tosin ei heilläkään ollut mitään AirSens -järjestelmää vastaan.

Myönteisesti suhtautuvalle puolikkaalle merkityksellisiä asioita olivat energian säästö, ilmanlaadun paraneminen ja mahdollisuus vaikuttaa oman asunnon ilmanvaihtoon sekä mahdollisuus nähdä oman asunnon ilman laatuparametreja. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että kustannussäästönä AirSens -venttiili on erittäin hyvä tuote. Se ei aiheuta asukkaille mitään vaivaa, vaan päinvastoin parantaa sisäilmaa huomaamattomasti ja säästää kustannuksissa, mikä on tärkeä asia monelle kuluttajalle.

WP7: Kaupallistamissuunnitelma

AirSensin kaupallistamiseksi tehtiin mahdollisesti perustettavan startup -yrityksen liiketoimintasuunnitelma ja kaupallistamisselvitys.

AirSens -projektin yhteenveto

Teknisesti järjestelmä todettiin toimivaksi ja sillä on selvästi mahdollista yhtäaikaisesti sekä parantaa sisäilman laatua, että vähentää merkittävästi ilmanvaihdosta syntyviä kustannuksia. AirSens -tyyppiselle järjestelmälle on selkeästi kysyntää, mutta epävarmuutta potentiaalisten kaupallisten hyödyntäjien kohdalla aiheuttaa uuden teknologian aiheuttama riski luotettavuuden ja kestävyyden suhteen. Sinänsä riskiä pienentää mahdollisuus palata entiseen järjestelmään erittäin halvalla, eli vain vaihtamalla AirSens -venttiilien tilalle perinteiset peltiventtiilit.

Varsinaisen tarpeenmukaisen ilmanvaihdon lisäksi on syytä selvittää tarkemmin anturien tuottaman datan hyödyntämismahdollisuuksia tuottamaan uudenlaista liiketoimintaa.

Älykkään poistoilmansäädön lisäksi järjestelmään olisi hyödyllistä myöhemmässä vaiheessa kytkeä myös tuloilman säätö, mikä mahdollistaa ilmavirtojen vieläkin tarkemman hallinnan.

Projektissa työskenteli henkilöitä Suomen lisäksi useista eri kulttuureista ja maista: USA, Ranska, Irak, Kiina, Saksa.

Tällä hetkellä on käynnissä neuvottelut projektin tulosten kaupallistamiseksi.

 

 

Sensible Vents -blogi