Automaatio ja energia


Automaatiojärjestelmiä voidaan hyödyntää energiankäytön tehostamisessa erityyppisissä lämmitysjärjestelmissä, ohjata omaa sähköntuotantoa sekä optimoida ilmanvaihdon ja ilmastoinnin energiankäyttöä sisäilmaolosuhteiden laadusta tinkimättä.
Palaa otsikoihin

Lämmitys

Lämmityksen ohjaus

Automaatiojärjestelmillä voidaan ohjata monin eri tavoin sekä lämmöntuotantoa että lämmitystä.

Lämmityksen ohjaus voidaan toteuttaa monella tavalla:

  • Valitaan käytettävä energianlähde; lämmityksessä hyödynnetään kulloinkin parhaan tuoton antavaa energialähdettä (hybridijärjestelmässä esimerkiksi sähköä, lämpöpumppua, aurinkolämpöä, puuta jne.), ajankohdan, vuodenajan tai mittaustietojen mukaan.
  • Ohjataan lämmityksen käyttöä huonelämpötilan, ulkolämpötilan, sääennusteen tai esimerkiksi sähkönhinnan tai sähkön tehontarpeen mukaan.
  • Ohjataan lämmitystä aikaohjelmilla: poissaolo- ja läsnäoloasetukset, käyttöaikaohjaukset.

Automaation avulla voidaan etenkin monia energialähteitä (maalämpöä, aurinkolämpöä, puuta) hyödyntävissä hybridilämmitysjärjestelmissä optimoida mitä energialähdettä kulloinkin käytetään esimerkiksi vuorokauden ajan, vuoden ajan, tuntihinnan tai antureilta saatujen mittaustietojen mukaan.

Automaatiolla voidaan myös lämmityksen käyttöä ohjata monella tavalla. Lämmitystä voidaan ohjata esimerkiksi huonelämpötilan mukaan tai ottamalla huomioon sähkönhinta, jolloin lämmitetään silloin kun sähkö on edullisempaa. Aikaohjelmilla voidaan asettaa poissaolo-ohjauksia ja määrittää esimerkiksi pesutilojen lisälämmityksen kesto. Automaatiojärjestelmä voi valvoa ja ohjata pientalojen lämpötiloja huonekohtaisesti.

Vesikiertoinen lattialämmitys ja patteriverkko ovat myös ohjattavissa yksittäin tai ryhmänä mutta kukin ohjattava piiri vaatii oman sähköisen toimilaitteen. Vesikiertoista lämmitystä voidaan ohjata myös menoveden lämpötilaa säätämällä tai kiertovesipumppua ohjaamalla.

Ohjaus osittain varaavassa lämmityksessä toteutetaan usein yhdistelmätermostaatilla ja järjestelmään voidaan liittää myös ulkolämpötila-anturi. Ulkolämpötila-anturin yhdistäminen mahdollistaa lämmityksen tarpeenmukaisen käytön. Kun ulkona on tarpeeksi lämmintä, saadaan tieto ulkolämpötila-anturilta ja järjestelmä ohjaa osittain varaavan lämmityksen pois päältä.

Syvälle betonirakenteeseen asennettu lattialämmitys reagoi ohjaukseen hitaasti, koska lattialaatta sekä lämpenee että luovuttaa lämpöä hitaasti. Aikaohjaus on silloin paras tapa käyttää lämmitystä tehokkaasti.  Esimerkiksi pesutiloissa lämmitys ohjataan päälle ennakoivissa sykleissä, kuten aamuyöllä ja iltapäivällä. Lämmitystä voidaan ohjata myös ennakoivasti säätietojen avulla: sääennusteen mukaan voidaan joko lisätä tai vähentää lämmitystä vastaamaan tulevaa lämmöntarvetta.

Koska lattialaatta ei viilene kovin nopeasti, voidaan varaavaa lattialämmitystä hyödyntää teho-ohjauksessa. Lämmitys kytketään pois päältä muutamiksi tunneiksi, kun sähkötehoa tarvitaan muuhun käyttöön tai kun sähkönhinta on korkeampi.

Sähköpattereita ja sähköistä lattialämmitystä voidaan ohjata kytkennästä riippuen yksittäin tai ryhmänä.

Lämpöpumput

Automaatio voi ohjata lämpöpumppua hybridin osana ja/tai pörssisähkön hinnan perusteella. Esimerkiksi ilma-vesilämpöpumpun teho, hyötysuhde ja lämmitysveden maksimilämpötila riippuvat olosuhteista, jotka voidaan ”opettaa” automaatiojärjestelmälle.

Lämmityskattilat

Lämmityskattiloina käytetään usein polttoaineena puuta, puupellettiä tai öljyä. Kattila saattaa sisältää myös sähkövastuksen. Kattila soveltuu erinomaisesti hybridilämmityksen osaksi, jossa kattilan käyttö keskittyy pakkaskauteen. Tyypillisiä hybridikumppaneita kattilalle ovat aurinkolämmitys ja ilma-vesilämpöpumppu. Automaation asetuksissa valitaan kulloisenkin lämmitysmuodon huomioiden kannattavuuden, lämmitystehon ja lämmitysveden lämpötilatasot eri olosuhteissa.

Vesikiertotakka

Vesikiertotakaksi kutsutaan tulisijaa, johon on yhdistetty energiavaraaja. Takan tuottamaa lämpöenergiaa siirretään energiavaraajaan, josta lämpö siirretään suoraan käyttöveteen ja koko taloon esimerkiksi lattialämmityksen kautta. Vesikiertoinen takka soveltuu hyvin energiatehokkaisiin pientaloihin, varsinkin jos lisälämmitysjärjestelmänä käytetään aurinkokeräimiä.

Savukaasun lämmöntalteenotto

Savukaasujen lämmöntalteenotto toteutetaan lämmöntalteenotto-, eli LTO-piipuilla. LTO-piippuja käytetään usein aurinkokeräimien kanssa tukemaan lämmitystä silloin, kun auringosta ei saada kerättyä tarpeeksi lämpöä, ja talossa on tulisija. Järjestelmän toimintaperiaate on nimensä mukaisesti lämpöenergian talteenottaminen talon hormeista niihin asennettavilla lämmöntalteenottopiipuilla, tai olemassa oleviin piippuihin asennettavilla lämmöntalteenottomoduuleilla.

Aurinkolämpö hybridinä

Aurinkolämpöä saadaan kesäkuukausina Suomessa runsaasti mutta talvikuukausina hyvin vähän. Siksi aurinkolämpöä käytetään talon lämmitykseen jonkin toisen lämmitysmuodon kanssa. Aurinkolämmitys suomessa soveltuu muun muassa huonetilojen, käyttöveden tai vaikka uima-altaan lämmitykseen. Älykkään automaation avulla valitaan se lämmitysratkaisu, jolla lämmöntuotto on edullisinta kyseisellä hetkellä. Omakotitaloissa aurinkolämpöä voidaan varastoida vesivaraajiin, maaperään tai kallioon lämpökaivon kautta.
Palaa otsikoihin

Ilmanvaihto ja jäähdytys

Ilmanvaihdon ja ilmastoinnin ohjaus ja säätö

Ilmanvaihdon ja ilmastoinnin ohjauksilla ja säädöillä voidaan sekä parantaa sisäilman laatua että vähentää turhaa energiankulutusta.

Huonetilojen sisäilman laatua voidaan parantaa ilmanvaihdon tarpeenmukaisella säädöllä ja tehostuksella, seuraamalla muun muassa ilman hiilidioksiditasoa ja kosteutta. Sisäilman laadusta tinkimättä voidaan samalla vähentää turhaa energiankulutusta.

Ilmanvaihtoa voidaan kesäaikana tehostaa yöaikaan ulkoilman ollessa viileämpää. Näin sisätiloihin saadaan viileämpää ilmaa ilman erillistä jäähdytystä.

Ilmanvaihdon lämmöntalteenotolla voidaan ottaa poistoilmasta talteen kylmää, jolla voidaan jäähdyttää tuloilmaa kesäaikaan tilanteessa, jossa ulkoilman lämpötila on korkeampi kuin poistoilman lämpötila. Tämä on erityisen hyvä ominaisuus silloin, kun käytössä on esimerkiksi ilmalämpöpumppu, jota voidaan käyttää tilojen jäähdyttämiseen. Automaatiojärjestelmä voi huolehtia myös siitä, että jäähdytystä käytetään vain tarpeen mukaan; näin taloa ei jäähdytetä sen ollessa tyhjillään. Samanaikainen jäähdytys ja lämmitys voidaan myös estää automaattisesti.

Aurinkosuojaus

Jäähdytyksen tarvetta voidaan estää aurinkosuojauksella. Automaation avulla voidaan ohjata kaihtimia ja markiiseja kellonaikojen, lämpötilojen, auringon aseman ja valoisuuden perusteella. Hyvin toteutetulla aurinkosuojauksella voidaan vähentää jäähdytyskustannuksia jopa 80 %, ja tarve esimerkiksi ilmalämpöpumpulla toteutettavaan jäähdytykseen poistuu.
Palaa otsikoihin

Valaistus

Valaistuksen ohjaus

Automaatiolla voidaan valaistusta ohjata tarpeenmukaisesti. Ohjaus voidaan toteuttaa hämärä- tai kellokytkimillä, jolloin valot syttyvät automaattisesti, kun on hämärää (alle 30 lx) tai kun halutaan valot päälle vain tiettyinä aikoina päivästä (esimerkiksi ulkovalot jne.). Valaistusta voidaan ohjata myös liiketunnistuksella: valot syttyvät silloin kun huoneessa tai talon ulkopuolella on liikettä, ja valot sammuvat tietyn ajan kuluessa siitä, kun tiloista poistutaan.

Liiketunnistinta voidaan hyödyntää esimerkiksi pesutiloissa, varastoissa, eteisissä ja portaissa tai ulkoalueiden sisäänkäynneillä ja auto- ja varastokatoksissa. Liiketunnistin voi huomioida myös luonnonvalon määrän. Valaistus voidaan määritellä syttyväksi vasta sitten, kun luonnonvaloa ei ole riittävästi tai niin, että tarvittaessa valaistusta voidaan lisätä.

Ohjelmoitavan valaistuksen ohjauksen etuna on muuntojoustavuus ja hyvä ohjattavuus, mikä mahdollistaa valaistuksen energiatehokkaan käytön.

Älykkään ohjausjärjestelmän erityisominaisuuksia ja hyötyjä:
  • Valaistuksen tehon (valon määrän) säätö tarpeen mukaan.
  • Haluttujen valaisimien ja muiden kuormien sammutus keskitetysti kotoa lähdettäessä.
  • Integrointi murtoilmoitusjärjestelmään (kotona, pois kotoa -kytkimeen integroituna).
  • Mikä tahansa painike voidaan määritellä ohjaamaan haluttua kohtaa.
  • Kellokytkimien ja viipeiden asetus tarvittaessa kaikkiin järjestelmään kytkettyihin ryhmiin.
  • Liiketunnistimet, valosäätimet ja anturit ovat liitettävissä järjestelmään.

Palaa otsikoihin

Oma sähköntuotanto

Aurinkosähkö

Aurinkosähköjärjestelmien suosio on Suomessakin noussut järjestelmien hintatason laskettua merkittävästi viimeisen 20 vuoden aikana. Aurinkopaneeleilla tuotettu sähkö on tasajännitettä, joka muunnetaan invertterillä kodeissa käytettäväksi vaihtovirraksi. Sähkö kulutetaan itse tai myydään sähköyhtiölle.

Automaation avulla voidaan optimoida aurinkosähkön kannattavuutta eli sitä, milloin sähköä kannattaa käyttää enemmän kytkemällä laitteita päälle (pesukoneet, jääkaapit, pakastimet), milloin varastoida ja milloin myydä.

Akkuteknologian kehityksen myötä erilaiset akkuratkaisut aurinkosähkön varastoinnissa yleistyvät myös pientaloissa lähivuosina.
Palaa otsikoihin

Kysyntäjousto: älykäs sähkönkäyttö

Tekniikan kehittyessä ei pientaloissakaan olla passiivisia sähkönkuluttajia vaan asukkaalla on mahdollisuus aktiivisesti käyttötottumuksillaan ja valinnoillaan osallistua sähkömarkkinoille. Yhä useampi tuottaa itse aurinkosähköä ja siirtää kulutustaan ajankohtaan, jolloin sähköä on saatavilla enemmän ja tarjolla edullisimmin. Tekniikka ja uudet palvelut huolehtivat älykkäästä ja energiatehokkaasta asumisesta.

Sähköyhtiöiden seurantapalveluista näkee, milloin ja kuinka paljon sähköä kuluu, ja miten käyttö vaihtelee eri vuorokausina ja vuodenaikoina. Kulutustiedoista näkyy yleensä selvästi, kuinka sähkölämmityksen ja muiden sähkölaitteiden samanaikainen käyttö aiheuttaa tehohuippuja: hetkiä, jolloin kodissa sähkönkäyttö nousee normaalia korkeammaksi. Näitä huippuja voidaan tasata hyödyntämällä vuorotteluohjausta tai muita säätöjä. Lämmitystä ja muuta sähkönkäyttöä voidaan ohjata hyödyntämään sähkön halvimpia tuntihintoja ja ladata esimerkiksi sähköautoa silloin kun sähkönhinta on halvimmillaan.

Vuorotteluohjauksella voidaan ohjata esimerkiksi sähkölämmitystä (sähköiset lattialämmitykset, varaajan vastukset, sähköpatterit): saunan sähkökiukaan tehoa vastaava määrä ohjataan pois lämmityksestä saunomisen ajaksi. Näin vältetään ylimääräistä lämmitystä saunan lämmityksen aikana ja sähkön tarve on tasainen.

Lämpöä voidaan myös varastoida silloin kun sähköenergia on halvimmillaan. Varastoinnissa hyödynnetään muun muassa suurta vesivaraajaa tai betonirakenteeseen asennettua vesikiertoista lattialämmitystä. Varaaja ylilämmitetään tarkoituksella silloin kun sähkö on halpaa, jotta lämmöntuotto voidaan katkaista kalleimpien tuntien ajaksi.

Palaa otsikoihin


Sivua päivitetty viimeksi 25.1.2018