Tyytyväisyys ekotehokkaiden rakennusten sisäolosuhteisiin voidaan ennustaa jo suunnitteluvaiheessa

10.12.2012

 

Sisätilojen kuumuus, kylmyys ja vetoisuus aiheuttavat tyytymättömyyttä ja työtehon laskua. Diplomi-insinööri Riikka Holopainen kehitti väitöskirjassaan uuden menetelmän, joka ennustaa ekotehokkaiden rakennusten käyttäjien kokeman todellisen tyytyväisyyden sisäolosuhteiden laatuun. Menetelmään on ensimmäistä kertaa myös yhdistetty rakennuksen energialaskentaohjelma. Huomioimalla erilaisten tilojen käyttötarpeet ja käyttäjät jo rakennuksen suunnitteluvaiheessa vaikutetaan rakennuksen energiatehokkuuteen ja lisätään tilojen viihtyvyyttä.

Energiatehokkaissa passiivi- ja nollaenergiataloissa on merkittävästi pienempi lämmitystarve kuin perinteisissä rakennuksissa. Perinteiset talotekniikkaratkaisut eivät siten enää sovellu energiatehokkaiden rakennusten sisäilman suunnitteluun.

VTT:n erikoistutkija Riikka Holopainen kehitti väitöstyössään termisen ihmismallin, Human Thermal Model (HTM), jolla suunnitellaan ja toteutetaan optimaaliset sisäolosuhteet ekotehokkaisiin rakennuksiin. Uutta on, että HTM-mallilla on mahdollista arvioida mittaamalla eri ratkaisujen vaikutukset tulevaan viihtyvyyteen ja energiatehokkuuteen jo suunnitteluvaiheessa.

Malli hyödyntää muun muassa ihmisen lämmönsäätelyjärjestelmää, ja sillä voidaan laskea rakennuksen käyttäjän kokema todellinen tyytyväisyys sisäolosuhteiden laatuun eli lämpöviihtyvyys pysyvissä ja muuttuvissa olosuhteissa. Väitöskirjassa esitetään ensimmäinen laskennallinen sovellus, jossa on yhdistetty rakennuksen energialaskentaohjelma ja koettu sisäolosuhteiden laatu. Nyt saadaan myös tietoa aiemmin hankalasti vertailtavista asioista, kuten eri rakennevaihtoehtojen ja talotekniikkajärjestelmien vaikutuksista rakennuksen käyttäjän kokemaan sisäolosuhteiseen.

Määriteltäessä sisäolosuhteiden laatua on tähän asti käytetty menetelmiä, jotka eivät huomioi ihmisen omaa lämmönsäätelyjärjestelmää. Nämä menetelmät ovat myös olleet riittämättömiä passiivi- ja nollaenergiatalojen suunnitteluun. Esimerkiksi laboratoriomittauksiin perustuva malli yliarvioi henkilön kokeman lämpötilan lämpimissä olosuhteissa ja aliarvioi viileissä olosuhteissa. Se myös ymmärtää ihmisen vaatetuksen sukelluspuvun kaltaiseksi umpioksi.

Ihmisen lämpöaistimuksen arviointiin vaikuttavat sisäiset ja ulkoiset tekijät. Sisäisiä ovat henkilön yksilölliset ominaisuudet, anatomia, liikunta ja työn fyysisyys ja vaatetus. Ulkoisia tekijöitä ovat huoneen lämpötila, johon kuuluu ilman ja pintojen lämpötilat, sekä sisäilman liike ja ilman suhteellinen kosteus. Holopainen osoitti, että lämpöaistimuksen ja viihtyvyyden merkittävimmät tekijät ovat sisäilman ja sisäpintojen lämpötilat, henkilön oma aktiivisuus ja vaatetus.

Laatua tilojen ja käyttäjien tarpeisiin jo suunnitteluvaiheessa

Kuumuus, kylmyys tai vetoisuus sisätiloissa aiheuttaa tyytymättömyyttä ja työtehon laskua. Esimerkiksi sairaaloissa vuodepotilaat ovat paljon paikoillaan, ja tarvitsevat riittävän lämpimät sisätilat ja vuodevaatteet. Kaupan kassa taas voi joutua kesällä istumaan kuumassa ja talvella kylmässä ja vedossa. Huomioimalla erilaisten tilojen käyttötarpeet ja käyttäjät jo rakennuksen suunnitteluvaiheessa voidaan sisäolosuhteet mitoittaa optimaalisiksi ja lisätä tilojen viihtyvyyttä. Lisäksi työntekijöille annetaan tarpeen mukaan vaatetusohjeistuksia.

Human Thermal Model sopii sekä uudisrakennuksiin että korjauskohteisiin. Talotoimittajat ja rakennusteollisuus pääsevät nyt kehittämään tuotteitaan ja parempaa laatua tilojen ja käyttäjien tarpeisiin.

Tulevaisuudessa HTM-malli ja rakennuksen tietotekniikka voivat toimia yhdessä ja säätää rakennuksen ilmanvaihtoa, lämmitystä ja jäähdytystä todellisen tarpeen mukaan automaattisesti. Tyytyväisyys sisäolosuhteiden laatuun voidaan ottaa osaksi työn tuottavuutta.

DI Riikka Holopaisen väitös ’Termisellä ihmismallilla parempaan lämpöviihtyvyyteen’ (A human thermal model for improved thermal comfort) tarkastetaan 14.12. klo 12. Väitöstilaisuus pidetään Espoossa: Aalto-yliopisto, Tietotekniikan talo, Konemiehentie 2, sali T2, Otaniemi.

Vastaväittäjinä ovat professori, FT Hannu Rintamäki, Oulun yliopisto, Työterveyslaitos ja professori, Ph.D. Inger Andresen, Norwegian University of Science and Technology.

Kaavio: reunaehdot

Väitöskirja verkossa: /Documents/2012_S23.pdf

Asiakaspalvelu
Sähköpostiinfo@vtt.fi
Puhelin020 722 7070
Avoinna arkisin klo 9.00 - 11.00 ja 12.00 - 15.00