Suojavarusteiden osia 3D-tulostamalla

Aluksi

Koronaviruspandemia on nopeasti aiheuttanut haasteita terveydenhuollon suojavarusteiden riittävyydessä. Viime päivien uutisoinneissa on nostettu esille monia vaikeuksia mm. suojavarusteiden saatavuuteen ja tuotteiden laatuun liittyen.

Suojavarusteet näyttäisivät useimmiten olevan teollisesti ja jopa osin käsityönä valmistettuja laitekokonaisuuksia joiden valmistus sisältää useita työvaiheita. Tuotannon useat työvaiheet lisäävät kustannuksia ja pidentävät tuotannon läpimenoaikaa sekä tuotteen toimitusaikaa. Jos teollisesti valmistettu laitekokonaisuus on lisäksi kertakäyttöinen, kasvaa myös käytettävien resurssien ja muodostuvan jätteen määrä.

Voisiko siis yksinkertaisia kokoonpanon työvaiheita siirtää teollisesta tuotannosta käyttäjän tehtäväksi? Ongelmallista lienee käyttöpaikalla tehtävien kokoonpanojen hyväksyntämenettelyt niin, että ne ovat turvallisia käyttää ja täyttävät käyttötarkoitukselle asetetut direktiivit ja standardit. Kuitenkin ajatus käyttöpaikalla koottavan suojavarusteen liitososasta, joka liittäisi yhteen suojavarusteen komponentit ja olisi hyödynnettävissä monissa käyttötarkoituksissa on mielestäni mielenkiintoinen. Tästä ajatuksesta kehittelin 3D-tulostettavan liitososan suojavarusteen komponenttien liittämiseksi toisiinsa. 

3D -tulostettu liitososa

Suojavarustepulan osalta on viimeaikoina eniten puhuttanut hengityssuojaimien riittävyys terveydenhuollon henkilökunnalle. Toisaalta myös kaupalliset toimijat ja yksittäiset kansalaisetkin ovat alkaneet valmistamaan erilaisia kasvomaskeja torjuakseen viruksen leviämistä. Samalla asiantuntijoiden ohjeet erilaisten kasvomaskien käytöistä, hyödyistä ja haitoista ovat olleet osin sekavia. Niinpä 3D -tulostetun liitososan sovellusesimerkiksikin tähän kirjoitukseen valikoitui kasvomaski. Liitososan muita käyttömahdollisuuksia ovat mm. erilaiset suojaesiliinat ja muut vastaavat suojavaatteet-/varusteet. 

Kuvassa 1 on kasvomaskin kokoonpano, joka koostuu neljästä osasta. Liitososan muodostavat yhteensopivat takaliitin (1.) ja etuliitin (3.), joiden väliin asennetaan maskina toimiva suojamateriaali (2.). Liitososan kiinnitysrei'istä pujotetaan kasvomaskin kiinnitysnauha (4.), joka säädetään sopivalle pituudelle ja lukitaan solmulla niin, että maski asettuu hyvin hengitysteiden eteen asetettaessa nauhat korvien taakse. Liitososa on muotoilun ja kiinnitysmekanismin ansiosta myös irrotettavissa, jolloin suojamateriaali voidaan vaihtaa tarvittaessa käytön jälkeen. Kuvassa 2 on kahdella liitososalla koottu kasvomaski ja kuvassa 3 on neljällä lyhyemmällä liitososalla koottu kasvomaski.

Kuva 1. Kasvomaskin kokoonpano.

Kuva 2. Kahden liitososan kasvomaski.

Kuva 3. Neljän liitososan kasvomaski.

Lopuksi

Paikalla koottavien suojavarusteiden edut voisivat syntyä kriisitilanteissa materiaalitehokkuuden parantumisen ja saatavuusongelmien vähentymisen kautta. Erityisesti silloin, jos suojavarusteessa käytettävä suojamateriaali yksin riittäisi täyttämään suojaimelle asetetut direktiivit ja standardit. Lisäksi suojamateriaalin tulisi olla yleisesti saatavilla oleva materiaali, joka ei vaadi monimutkaisia teollisia valmistusvaiheita ja laitteistoja.  

Lopuksi on syytä todeta, että erilaisten suojavarusteiden käytössä on noudatettava alan viranomaisten ohjeita ja hyväksymiä tuotteita. Kirjoitukseni tarkoitus on nostaa esille tuotemallinnuksen ja tulostusteknologian mahdollisuuksia tuotteistamisessa. En ole terveysalan ammattilainen, joten pahoitteluni mikäli kirjoituksessa on käytetty virheellistä terminologiaa.  

Voimia koronan keskellä - pysytään kotona, ollaan kekseliäitä ja huolehditaan toisistamme! 

Tuulettuvan alapohjan rakennusfysikaalinen tarkastelu ja ryömintätilan olosuhdesimulointi

Tämä kirjoitus syntyi vanhan kansakoulun muutos– ja korjaustyön suunnitteluun liittyvän toimeksiannon yhteydessä. Kirjoituksessa on esitelty rakennusfysikaalisten tarkastelujen päävaiheet tässä kohteessa tuulettuvan alapohjan osalta. Esittelyn tarkoitus on tuoda esille olosuhde-, lämpö– ja kosteusteknisten analyysien tärkeyttä erityisesti korjausrakentamisessa. 

Kohteen kuvaus ja suunnittelun lähtötilanne

Suunnittelun kohteena on 1900 -luvun alussa rakennetun entisen kansakoulun asuintilojen osittainen käyttötarkoituksen muutos, johon sisältyy huoneiston sisätilojen muutostöitä. Nykyisin kylätalona toimiva rakennus on hirsirunkoinen puuverhottu rakennus, jonka runko lepää luonnonkivistä muuratun sokkelin päällä. Muutostöiden yhteydessä uusitaan asuinhuoneiston tuulettuva alapohjarakenne kattovuodon seurauksena osittain kosteusvaurioituneiden sisäpintojen takia. Alapohja on rakentamisajankohdan mukaisesti eristetty pääosin sekalaisella puru-, hiekka- ja sammalseoksella. Muutosalueen lattiarakenne uusitaan ja ryömintätilan maanpinta puhdistetaan sekä eristetään korjaustyön yhteydessä 100-200 mm:n paksuisella kevytsorakerroksella. Maanpinnan eristäminen tehdään niin että tuuletustilan korkeus ei pienene alkuperäisestä. Lopullinen eristepaksuus määräytyy maapinnan puhdistuksen yhteydessä poistettavan maa-aineksen määrästä.

Kosteuslähteet ja purkuvaiheen havainnot

Ryömintätilan ulkopuolisia kosteuslähteitä poistettiin syksyllä ennen sisätöiden aloittamista. Tehtyjä toimenpiteitä olivat mm. kasvillisuuden poistaminen sokkelin vierustoilta sekä tarpeellisilta osin salaojituksen asennus / maamassojen vaihto ja maapintojen muotoilu viettäväksi poispäin sokkelista.

Lattian purkuvaiheessa silmämääräisesti hyväkuntoisiksi todetut lattiaa kannattelevat ja rakennusta jäykistävät vanhat ryömintätilan puolella sijaitsevat hirsipalkit päätettiin jättää paikoilleen ja noudattaa alkuperäistä rakennemallia rakentamalla uusi lattia niiden päälle. Tämän vuoksi päätavoitteeksi alapohjan rakennusfysikaalisessa tarkastelussa muodostui varmistaa että lattian uusimisen yhteydessä ryömintätilan olosuhteita ei heikennetä alkuperäiseen, ilmeisen hyvin kosteusteknisesti toimineeseen alapohjaratkaisuun verrattuna.

Kuva 1. Lattia purkuvaiheessa ja purkutyön yhteydessä tehdyn materiaalikartoituksen perusteella laadittu rakenneleikkaus alkuperäisestä rakenteesta. Lattian yläosan materiaaleja on vaihdettu tai eristettä lisätty 1980 –luvun alkupuolella tehtyjen sisätilakorjausten yhteydessä.

Rakennemallit

Uuden lattiarakenteen suunnittelussa lähtökohtana oli pitää rakennepaksuus alkuperäisen mukaisena, jolloin vältytään rakennepaksuuden muutoksesta aiheutuvilta sisätilan muutostöiltä. Lattiarakenteessa haettiin optimiratkaisua energiatehokkuuden parantamiseksi niin, että ryömintätilan kosteus– ja lämpöolosuhteet eivät muuttuisi otollisemmaksi lahovaurioiden syntymiselle tai mikrobikasvustolle. Tehokkailla nykyeristeillä koko lattiapaksuuden eristekerros muuttaisi lattian ulko-osien ja ryömintätilan lämpötilaa selkeästi lähtötilannetta viileämmäksi ja kosteusteknisesti huonompaan suuntaan. Tästä syystä höyrynsulun sisäpuolelle sijoitettiin alkuperäisen ja uuden rakenteen välisen korkoeron tasaava ilmarako ristikoolauksella.

Ryömintätilan puolelta lattiarakenteesta poistettiin kaikki mahdollinen puumateriaali pois lukien kantavat ja jäykistävät vanhat hirsipalkit. Poistetut aluslaudoitukset korvattiin kosteudenkestävämmällä, vesihöyryä läpäisevämmällä ja lämmöneristävämmällä tuulensuojamateriaalilla. Lattian sisällä kantavissa puuosissa käytettiin höylättyä kuusilankkua.

Kuva 2. Lähtötilanteen rakennemalli (AP0 vasemmalla) ja suunnitteluratkaisun rakennemalli (AP1 oikealla).

Laskennan lähtötiedot ja tulokset

Olosuhteiden simuloinnissa on lattian yläpuolisten sisätilojen lämpötilana käytetty +21. Simuloinnin säätieto ei ole kohteen sijainnin mukainen tarkka säätieto. Säätiedoksi valittiin laskentaohjelmistoon saatavilla olevista ilmaisista säätietokannoista säätieto, joka kuvaisi ilmastoennusteiden valossa mahdollisimman hyvin lähitulevaisuuden ilmastoa sijaintipaikkakunnalla.

Kohteen maaperä on hienon hiekan ja sora/moreenikerroksen alla kalliota, joka on paikoin pinnassa. Maaperän lämpöarvoina olosuhdesimuloinneissa on käytetty kalliomaaperän lämpöarvoja.

Ilmanvaihtokertoimena olosuhdesimuloinneissa on käytetty ilmanvaihtuvuutta 0,5 1/h niin ryömintätilassa kuin myös rakennuksen sisätiloissa.

Materiaalien laskentatietoina on käytetty uudessa rakenteessa tuotevalmistajien ilmoittamia teknisiä arvoja ja alkuperäisen rakenteen osalta kirjallisuudesta löytyvien tietojen pohjalta arvioituja teknisiä arvoja.

Seuraavissa kuvissa on esitelty kohteesta muodostettujen tila– ja rakennemallien perusteella tulokset rakenteiden lämpölaskennasta, ryömintätilan olosuhteista ja rakenteen kosteuden diffuusiolaskennasta.

Kuva 3. Rakenteen läpi siirtyvän lämpövirran laskenta lämpölaskennan ohjelmistolla (AP0 = Lähtötilanteen rakenne, AP1 = Suunnitteluratkaisu).

Kuva 4. Lämpötilat ryömintätilan puolella sijaitsevien alkuperäisten hirsipalkkien kohdalta yläpuolisten kantavien puupalkkien alapinnassa (AP0 vasemmalla, AP1 oikealla).

Kuva 5. Lämpötilat ehjien eristekerrosten kohdalta aluslaudoituksen (AP0 vasemmalla) ja tuulensuojan (AP1 oikealla) yläpinnassa.

Kuva 6. Lähtötilanteen ja suunnitteluratkaisun lämpötilavertailu ryömintätilassa (viikkokeskiarvot).

Kuva 7. Lähtötilanteen ja suunnitteluratkaisun kosteusolosuhteiden vertailu ryömintätilassa (viikkokeskiarvot).

Kuva 8. Suunnitteluratkaisun ja korjausratkaisun ilman maanpinnan kevytsorakerrosta lämpötilavertailu (viikkokeskiarvot). Maanpinnan eristämisen vaikutus.

Kuva 9. Suunnitteluratkaisun ja korjausratkaisun ilman maanpinnan kevytsorakerrosta kosteusolosuhteiden vertailu (viikkokeskiarvot). Maanpinnan eristämisen vaikutus.

Kuva 10. Tässä tutkimuksessa kriittiseksi määriteltyjen olosuhteiden tuntimäärät ryömintätilassa laskentatapauksittain.

Kuva 11. Lähtötilanteen ja suunnitteluratkaisun olosuhteiden (kuukausikeskiarvo) mukainen rakenteen diffuusiotarkastelu sekä kestoltaan kriittisen ajanjakson olosuhteiden (ajanjakson keskiarvo) mukainen rakenteen diffuusiotarkastelu.

Kuva 12. Lähtötilanteen ja suunnitteluratkaisun kosteusolosuhteiden (kuukausikeskiarvo) vertailu ryömintätilassa ja lattian sisällä materiaalikerrosten rajapinnassa.

Pohdinta

Tehtyjen tarkastelujen perusteella suunnitteluratkaisu vähentää vuoden mittaisella tarkastelujaksolla kriittiseksi vertailussa määriteltyjen olosuhteiden kokonaismäärää. Maapohjan eristäminen parantaa ryömintätilan olosuhteita kosteusteknisen toimivuuden osalta suunnitteluratkaisussa keväällä ja kesällä, joka näkyy vuoden aikana kriittisten olosuhteiden tuntimäärän vähenemisenä alkuperäiseen rakenteeseen verrattuna.

Kriittinen ajanjakso laskennassa muodostui käytetyllä säätiedolla loppusyksyyn, ulkoilman äkillisen pakkasjakson jälkeen. Lattian läpi ryömintätilaan siirtyvän lämpövirran pienentyminen pidentää yhtämittaista kriittisten olosuhteiden jaksoa lähtötilanteeseen verrattuna. Kriittisen ajanjakson kestoa nostaa lattian paremman lämmöneristävyyden lisäksi jonkin verran myös maapohjan eristäminen, koska kesän aikana lämmennyt maaperä ei eristyksen vuoksi lämmitä viilentynyttä ryömintätilaa. Mikrobien vaatimien kasvuolosuhteiden kannalta alhainen lämpötila hidastaa kehitystä, joten loppusyksyyn sijoittuva pidentynyt yhtäjaksoinen kosteampi olosuhde ei todennäköisesti nosta merkittävästi mikrobiriskiä ryömintätilassa lähtötilanteeseen verrattuna. Lattiarakenteen diffuusiotarkastelussa suunnitteluratkaisun suhteellinen kosteus oli lattian sisällä korkeimman suhteellisen kosteuden mukaisessa rajapinnassa kaikissa tarkasteluissa alkuperäistä rakennetta alhaisempi.

Kun uusitaan vanhoja rakenteita on alkuperäisen rakenteen rakennusfysikaalisen toiminnan selvittäminen tärkeää. Tällöin uusi rakenne voidaan suunnitella ja optimoida tavoitteiden mukaisesti minimoiden korjaustyön riskit rakenteen lämpö– ja kosteusteknisessä toiminnassa. Olennaista on myös seurata korjaustyön jälkeen rakenteen toimintaa käyttötilanteessa, jolloin mm. tuuletuksen säätöjen tai kosteudenlähteiden poistamisen osalta voidaan tehdä tarvittavia toimenpiteitä.

Tarkastelut ovat suuntaa-antavia ja ne tulee tehdä tapauskohtaisesti suunnittelukohteeseen soveltuvilla laskentatavoilla, menetelmillä ja laskentatiedoilla. Tässä laskentatarkastelussa tulosten epätarkkuutta voivat aiheuttaa mm. Maaperän laskentamitat ja rakenteiden/lämpövyöhykkeiden välinen kosteudensiirtyminen (perustuvat ohjelmiston sisäiseen toimintalogiikkaan); Säätiedon epätarkkuus sijaintipaikkaan nähden; Ryömintätilan tuuletuksen laskenta-arvon mahdolliset poikkeamat todelliseen tilanteeseen; Alkuperäisten materiaalien arvioidut laskentatiedot; Ryömintätilaan ulkopuolelta mahdollisesti siirtyvä kosteus tai maaperästä siirtyvä kosteus.

Energiatehokkuusvertailussa ulkoseinät

Tämä kirjoitus perustuu Lakan Betoni Oy:n toimeksiannosta tehtyyn talomallin energiasimulointiin, jonka tavoitteena oli vertailla eri ulkoseinävaihtoehtojen vaikutuksia rakennuksen lämmitys- ja jäähdytysenergian tarpeeseen. 

Tausta

Energiasimuloinnin kohteeksi valikoitui Lakka kivitalojen mallistosta Haukansilmä 204 -talomalli, joka edustaa melko tyypillistä kivirakenteista pientalokohdetta. Talomalli on kaksikerroksinen, jonka tunnusomaisena piirteenä on ensimmäisessä kerroksessa sijaitseva, ylös toiseen kerrokseen asti auki oleva olohuone. Korkean tilan ulkoseinä on pääosin ikkunapintaa. Energiasimuloinnissa tämä ikkunaseinä valittiin rakennuksen eteläsivuksi ja rakennuksen sijaintipaikkakunnaksi Jyväskylä. Säätietona käytettiin laskentaohjelmiston tietokantaa, jossa säätieto on tietyn vuoden mittauksesta interpoloitu säätieto valitulle sijainnille. Tätä säätietoa päädyttiin käyttämään toimeksiannon sisällön sekä säätietokannan saatavuuden ja laajuuden vuoksi. Käytetty säätieto ja laskennan lähtötiedot soveltuvat rakennushankkeen alkuvaiheen tarkasteluihin ja tulokset ovat valitulle sijainnille suuntaa antavia. 

Tutkimusasetelma muodostettiin niin, että se vastaisi mahdollisimman hyvin rakennushankkeen rakennussuunnitteluvaihetta, jossa rakentamisen ratkaisuja ei ole vielä lopullisesti päätetty ja niihin voidaan vaikuttaa. Talopakettirakentajalla tämä tarkoittaa yleensä tilannetta, jossa rakennuspaikka on olemassa ja talomalli rakennussuunnittelun pohjaksi on valittu.

Kuva 1. Rakennuksen energiamalli, johon mallinnettiin pelkästään lämmitettyä sisätilaa rajaavat ulkovaipan rakenneosat sekä sisätiloja rajaavat väliseinät ja välipohja. Rakennuksen tilat mallinnettiin kuuluvaksi yhteen termodynaamiseen tilaan ja käyttöprofiiliin. Mallinnuksessa tehtiin simuloinnin toimivuuden kannalta tarpeellisia yksinkertaistuksia, joilla ei ole ulkoseinien vertailtavuuden kannalta oleellista merkitystä. Rakennuksen ulokkeista mallinnettiin pelkästään eteläsivun varjostavat vaakatasot eli parveke ja katokset.

Laskentatapaukset

Talomallista muodostettiin mallintamalla kuusi erilaista laskentatapausta, joista laskentatapaukset 1.-4. poikkesivat toisistaan pelkästään ulkoseinärakenteen (1.-3. kivirakenteita, 4. massiivipuu) osalta. Laskentatapauksissa 5. ja 6. myös sisätilojen seinärakenteet ja välipohja mallinnettiin puurakenteisina laskentatapauksen ulkoseinätyypin (5. massiivipuu, 6. puuranka ulkoseinä) rakennustavan mukaisesti.

Rakennuksen ulko- ja poistoilmavirtoina, lämmitysrajana sekä vakioidun käytön lähtötietoina käytettiin ympäristöministeriön asetuksessa 1010/2017 käyttötarkoitusluokalle annettuja arvoja. Jäähdytysrajaksi asetettiin sisäilmaviihtyvyyden perusteella +24 astetta. Rakennuksen ikkunoiden kokonaisläpäisyksi asetettiin 50 %:a ilman sälekaihtimia tai muita erillisiä auringonsuojauskeinoja. Ilmanvaihtolaitteistona laskennassa käytettiin koneellista tulo- ja poistoilmanvaihtoa lämmöntalteenotolla (55 %), tuloilman esilämmityksellä (+18) ja ominaissähköteholla (n. 1,8 kWh/(m3s). Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmää ei laskennassa määritetty ja laskenta niiden osalta perustuu Ashrae 90.1 -standardin arvoihin. 

Tulokset

Energiasimuloinnin tulokset talomallin lämmitys- ja jäähdytysenergiasta eri laskentatapauksille on esitetty kuvassa 2 ja erot sekä laskentatapausten selitteet pylväskaaviokuvassa 3. 

Kuva 2. Energiasimuloinnin tulokset (ilman käyttöveden lämmitystä) laskentatapauksittain, kWh/v.

Kuva 3. Lämmitys- ja jäähdytysenergian erot laskentatapauksittain vertailtuna laskentatapaukseen 1.

Pohdinta

Tuloksista voidaan tämän talomallin osalta todeta, että lämmöneristävyyden lisäys ulkoseinässä paitsi vähentää lämmitysenergian tarvetta myös lisää rakennuksen jäähdytystarvetta kesäaikana. Laskentatapausten perusteella lämmöneristävyyden lisäys ulkoseinässä näyttäisi kuitenkin lisäävän jäähdytyksen tarvetta enemmän kevytrakenteisissa ratkaisuissa. Rakenteiden lämpöä varaavan ja tasaavan massan lisäyksellä näyttäisi olevan myönteinen vaikutus käytön aikaiseen energiankulutukseen pienentäen sekä lämmitys- että jäähdytysenergian tarvetta.

Rakenneratkaisuilla ja rakennuksen sijainnilla on merkitystä myös siihen, kuinka suuren osan rakennuksen elinkaaren aikaisista ympäristövaikutuksista käytön aikainen energiankulutus muodostaa. Olennaista on, että suunnitteluvaiheessa tunnistetaan kohteeseen valittujen rakenneratkaisujen perusteella keskeiset ja kustannustehokkaat ympäristövaikutusten vähentämiseen johtavat keinot. Edistysaskeleita suunnitteluvaiheen ohjauksessa ovat esimerkiksi ympäristöministeriön vähähiiliseen rakentamiseen tähtäävät toimenpiteet. Lisäresurssien ja panostusten ohjaaminen hankkeen alkuvaiheessa suunnitteluun ja ratkaisujen optimointiin luovat mahdollisuuksia kestävän kehityksen mukaiselle, laadukkaalle ja kustannustehokkaalle rakentamiselle. 

Tutkitun talomallin osalta mielenkiintoisia lisätutkimuksen aiheita olisivat esimerkiksi rakennuksen suuntauksen ja erilaisten aurinkosuojauskeinojen vaikutukset talomallin energiatehokkuuteen. Ehkä niistä lisää myöhemmissä kirjoituksissa.

Hyvää joulua!

Vuosi alkaa olla jälleen paketissa. Blogikirjoittelu jäi ajanpuutteen vuoksi loppuvuoden osalta harmittavan vähäiseksi. Harmittavan siksi, että itselleni kirjoittaminen on oiva työkalu omien ajatusten jäsentelyyn. Kirjoittaminen on luovaa toimintaa parhaimmillaan ja toimii ainakin minulle hyvänä vastapainona arkisen työskentelyn ohessa. 

Tulevan vuoden blogikirjoituksissa lienee odotettavissa entistä tutkimusotteisempaa ja yksityiskohtaisempaa tarkastelua liittyen rakentamisen laatuun, ekotehokkuuteen ja ilmiöihin. Sitä ennen on kuitenkin aika rauhoittua hyvillä mielin joulun viettoon.

Hyvää joulua!

Asiantuntijapalveluiden myyminen

Toimin tällä hetkellä yrittäjänä rakennusalan suunnittelutoimistossa. Työkokemusta on vuosien saatossa kertynyt niin fyysisten tuotteiden kuin myös palveluiden myymisestä. Monessa suhteessa asiantuntijapalveluiden myyminen hankaloituu usein konkretian puutteeseen, jota ei yleensä esiinny jonkin fyysisen tuotteen myymisessä. Tämän vuoksi palveluiden kiteyttäminen, esimerkit ja havainnollistaminen niiden myymisessä korostuu. Tässä kirjoituksessa esittelen miten yritykseni toiminta-ajatukseen - punaiseen lankaan - pohjautuvat palvelut keriytyvät yhtenäiseksi lankakeräksi.

Kaavio 1. Yrityksen (greenfoot / Insinööritoimisto Huovinen) palveluissa hyödynnetään kehittyvää ohjelmistoteknologiaa. Palveluiden avulla voidaan tutkia ja vähentää tuotteen tai rakentamisen aiheuttamia ympäristökuormituksia. Palvelut tuotteesta valmiiseen rakennukseen keriytyvät yhtenäiseksi lankakeräksi.

Palvelutarjoaman esittäminen insinöörimäisen prosessikaavion avulla paitsi helpottaa myyjän työtä, toimii myös konkreettisena listauksena asiakkaalle siitä minkälaisiin tarpeisiin palveluntarjoaja voi tuoda ratkaisuja. Palveluiden esittäminen prosessikaaviossa tulisikin vastata ainakin kysymyksiin mitä myydään, miksi, miten ja mihin hintaan. Myös käytettyjen menetelmien ja yrityksen vahvuuksien esittäminen voivat olla hyödyllisiä ainakin silloin kun markkinoilla on muitakin samantyyppisten palveluiden tarjoajia. Yleensä juuri työkalut, menetelmät ja osaaminen ovat niitä tekijöitä joiden pitäisi mielestäni vaikuttaa asiantuntijapalveluiden ostopäätökseen hintaa enemmän. 

Alla on esimerkkeinä yritykseni keskeisimmät palvelut esitettyinä prosessikaavioissa. Asiakaskunta koostuu pääosin rakennusalan tuotevalmistajista, arkkitehdeistä, talotehtaista, rakennusliikkeistä, kiinteistönvälittäjistä ja yksityisistä kuluttajista. Palvelut voidaan jakaa kolmeen pääryhmään, joita ovat tuotekehitys, rakennussimulointi ja suunnittelu. Näistä palveluprosessikaaviot on alla esitetty tuotekehityksen ja rakennussimuloinnin osalta, jotka ovat toimistoni erikoistumisen ydintä. 

Kaavio 2. Tuotekehityksen keskeiset palvelut. Ensisijaisena kohderyhmänä palveluissa ovat rakennusalan tuotevalmistajat. Kaavion PDF -tiedosto

Kaavio 3. Rakennussimuloinnin keskeiset palvelut. Ensisijaisina kohderyhminä palveluissa ovat arkkitehtitoimistot, rakennusliikkeet, rakennuttajat, kiinteistönvälittäjät ja talotehtaat. Kaavion PDF -tiedosto

Yrityksen toiminnan tulee myös tukea palvelutarjoaman ideologiaa. Omassa toiminnassani se tarkoittaa toimintojen suunnittelua siten, että toiminta on tehokasta ja synnyttää mahdollisimman vähän ympäristökuormituksia. 

Vaikka toiminta ja yhteinen tavoite yrityksen sisällä loistaisikin kirkkaana ei tekemisen pohdinnalla ja kirjaamisella varmasti haittaa ole. Nykymaailmassa tilanteet muuttuvat nopeasti eikä vähiten digitalisaation etenemisen seurauksena. Kuljetaanko oikeaan suuntaan, pysymmekö vauhdissa ja onko viestimme selkeä? 

Puurtajat parrasvaloihin!

Juoksijana ja valmentamista harrastavana on mielenkiintoista seurata urheilijoiden suorituksia lajista riippumatta. Monesti suorituksen taustalla on mielenkiintoisia asioita, jotka jäävät huomaamatta. Inspiroituneena käynnissä olevista jalkapallon MM-kisoista innostuin kirjoittamaan aiheesta.

***

Otteluissa kamerat seuraavat joukkueiden nimekkäimpiä pelaajia, jotka loistavat kentällä fanien odotuspaineet niskassaan. Brasilian peleissä ruutuajan voittaja on ehdottomasti Neymar, Argentiinan peleissä seurataan Messin suorituksia ja Portugalin joukkue tuntuu olevan yhtä kuin Ronaldo. Vaikka vastakkain pelaa kaksi joukkuetta tekee media ottelusta joukkueen tähtien välisen kaksinkamppailun.

Mikä sitten tekee yhdestä urheilijasta muita vetovoimaisemman. Varmasti vaaditaan poikkeuksellista lahjakkuutta ja taitoa. Silti suurin osa maailmanluokan urheilijoista ei välttämättä koskaan nouse tuohon mediahuomion ylimpään tähtistatukseen. Ratkaisevaa taitaa urheilullisuuden lisäksi olla urheilijan vahvuuksien pohjalle rakennettu brändi ja kyky hyödyntää sosiaalisen median mahdollisuuksia. Itseäni kiinnostaa enemmän tähtien takainen joukkuedynamiikka ja nuo pyyteettömät puurtajat, jotka tekevät tilaa tähdille loistaa.

Otetaanpa kuvitteellinen esimerkki, jossa paikallisjoukkueen jalkapallotaituri Jose on armoton pisterohmu. Edellisessäkin pelissä tuli tehtyä joukkueen voittomaali ylivoimaista vastustajaa vastaan. Mutta mitä tapahtui ennen Josen maagisella ulkosyrjäpotkulla yläkulmaan sijoitettua maalia? Kaikki lähti hyökkäysalueella Josen pallon menetyksestä. Vastustajajoukkue eteni lyhytsyöttöpelillä aina maalintekotilanteeseen asti. Vastustajan tähtipelaaja lähetti sisäkierteisen pallon kohti vasenta takakulmaa, mutta luottopakki Tino heittäytyi pallon eteen ja pelasti varman maalin blokkauksellaan. Tinon kanssa puolustuksessa pitkään pelannut Pepe aavisti pallon kimpoamiskulman oikein ja keskitti pitkän syötön suoraan edelleen hyökkäysalueella notkuneen Josen jalkaan. Pehmeän haltuunoton jälkeen täpärästi paitsion välttänyt Jose spurttasi maalia kohti ja sijoitti pallon ohi hölmistyneen veskarin. Maalin jälkeen Jose palasi omalle kenttäpuoliskolle ensimmäistä kertaa sitten avausvihellyksen näyttäen samalla pitkää nenää vastustajan tähtipelaajalle. Seuraavan päivän paikallislehdessä otsikoihin nousee Josen nimi.

Yksilölajeissa työmoraalin ja tuloksen välillä on suoraviivainen yhteys ja tunnollinen puurtaja saa usein palkintonsa. Joukkuelajeissa nostetaan monesti esille pelkästään pisteiden tekijät vaikka jokainen tähtipelaajakin vaatii ympärilleen sitoutuneita puurtajia. Näiden todellisten joukkuepelaajien olemassaolo huomataan usein vasta heidän poissa ollessaan. Ilman Tinon ja Pepen saumatonta yhteistyötä puolustuksessa olisi peli päättynyt tappioon. Olisiko silloin heidät nostettu otsikoihin?

Jokaisessa joukkueessa tarvitaan erilaisiin rooleihin soveltuvia pelaajia, jotka yhdessä muodostavat toimivan kokonaisuuden. Lopputuloksen tai tavoitteen saavuttamisen kannalta on tärkeää onnistua puolustuspelissä, luoda riittävästi maalipaikkoja sekä tehdä maaleja. Epäreilua on mikäli joukkueen puurtajat saavat huomiota vain epäonnistumisista. Tuloksen kannalta olennaisten tekijöiden tunnistaminen onkin ensiarvoisen tärkeää ja kiitos tulee kohdistaa sinne minne se kuuluu. Arvostus ja kunnia kuuluu kaikille joukkueen ja yhteisen menestyksen puolesta puurtaville joukkuepelaajille!

Olosuhdesimuloinnilla hallitumpaan sisäilmastoon -esimerkkinä kasvihuone

Johdanto

Näin kesän kynnyksellä moni innokas viherpeukalo haaveilee varmasti jälleen omasta kasvihuoneesta. Olisihan se hienoa kasvattaa kurkut, tomaatit, salaatit ja miksei vähän eksoottisempiakin vihanneksia jatkamalla kesäistä kasvukautta kasvihuoneen avulla. Omasta kasvihuoneesta aamupalapöytään haettavat tuoreet vihannekset ovat todellista lähituotantoa.

Vaikka en olekaan varsinaisesti hyötyviljelyn asiantuntija innostuin aiheesta rakennustekniikan näkökulmasta ja erityisesti kasvihuoneen mielenkiintoisten sisätilan olosuhdevaatimusten johdosta. Eikä käy kieltäminen, että olen itsekin jo pitkään haaveillut omasta toimivasta kasvihuoneesta. Niinpä päätin suunnitella kasvihuoneen, tutkia tarkemmin olosuhteita ja koostaa asennuksesta työvaiheanimaation.

Päätin suunnitella kasvihuoneen, joka kokonsa puolesta voitaisiin rakentaa useimmissa kaupungeissa ilman rakennuslupaa. Kasvihuoneen enimmäiskoko määritellään kaupunkien rakennusjärjestyksissä ja rakentamistapaohjeistuksissa. Muita suunnittelun lähtökohtia olivat riittävä huonekorkeus, ergonominen kasvien viljelykorkeus ja läpikulkumahdollisuus kottikärryjen kanssa. Halusin myös, että sijoitettaessa kasvihuone harjalinjaltaan itä-länsisuuntaan voidaan etelälappeelle sijoittaa aurinkopaneelit mahdollista kasvihuoneen sähköistystä varten. Samalla aurinkopaneelit alustoineen varjostavat kasvihuonetta kuumimpana kesäaikana. Toki kasvihuoneen tulee olla myös viihtyisä ja esteettistä silmää miellyttävä.

Kuva 1. Puurunkoinen läpikuljettava kasvihuone, jossa betonimuurikivistä muodostettu sokkeli ja kasvatusallas.

Asennusanimaatio suunnitelman mukaisen kasvihuoneen työvaiheista.

Olosuhdesimulaatio

Kasvihuoneessa vallitseviin lämpöolosuhteisiin on luonnollisesti suuri merkitys paitsi kasvihuoneen koolla, niin myös lasipinta-alalla, rakenteilla sekä suuntauksella ja ympäristön varjostuksilla. Näiden seikkojen vaikutusta voidaan tutkia olosuhdesimulaatiolla. Tässä simulaatiossa malli on luotu siten, että tarkastelu on tehty ilmatiiviille ja tuulettumattomalle sisätilalle. Tällä menettelyllä saadaan tarkempi käsitys yllä esitettyjen seikkojen vaikutuksista sisätilan olosuhteisiin ja voidaan arvioida lämmittämisen ja tuuletuksen tarpeita eri ajanjaksoina kasvihuoneessa. Kasvihuoneen sijoittelu tontille on esitetty kuvassa 2 ja simulointitulokset käytetyllä säätiedolla ja tontille sijoittelulla on esitetty kuvassa 3.

Kuva 2. Olosuhdesimulaatiossa kasvihuone sijoitetaan haluttuun paikkaan tontilla. Kasvihuonetta varjostava puusto ja viereiset rakennukset mallinnetaan simulointiin mukaan.

Kuva 3. Olosuhdesimulaatiossa voidaan tarkastella haluttujen päivien lämpöprofiilia. Tulokset osoittavat että mikäli kasvihuoneen käyttö halutaan aloittaa toukokuun alusta, joudutaan kasvihuonetta tuolloin ajoittain lämmittämään. Keskikesällä kasvihuonetta joudutaan todennäköisesti tuulettamaan aurinkoisina päivinä iltapäivällä ja alkuillasta, mikäli tuuletuksen lämpötilan raja-arvona pidetään +30 astetta. Tuuletus on yleensä tarpeellinen myös suuren ilmankosteuden takia. Kasvihuoneen sisällä olevat massiiviset betonimuurikivistä ja kasvualustan maatäytöstä tehdyt kasvatusaltaat toimivat lämpötilan vaihteluita tasaavina elementteinä. Lämpöä varaavan massansa ansiosta niihin päivällä varastoitunut lämpö vapautuu yöllä sisätilaan ja toisaalta niiden massa toimii päivällä sisätilaa jäähdyttävänä elementtinä.

Lopuksi

Vaikka kyseessä on mittaluokaltaan pieni rakennus kannattaa kirjoitusta pohtia laajempana kokonaisuutena, kuten minkälaisia mahdollisuuksia olosuhdesimulaatio voi tarjota rakennushankkeiden suunnittelussa. Kasvihuone toimii oivana esimerkkinä miten olosuhdesimulaatiota voidaan käyttää alkuvaiheen suunnittelun ohjauksessa ja laadunvarmistuksessa. Olosuhdesimulaatiolla voidaan optimoida ja hyödyntää tehokkaasti esimerkiksi rakennuksen massaa, sijoittelua sekä passiivisia ja rakenteellisia auringonsuojauskeinoja, jotka vähentävät koneellisten energiaa kuluttavien ratkaisujen käyttöä.

Rakennussimuloinnin mahdollisuudet energiatehokkuuden optimoinnissa, osa 2.

Rakennuksessa on monia yksityiskohtia, joilla on merkitystä rakennuksen energiankulutukseen ja sisätilojen viihtyisyyteen. Se kuinka rakennuksen sisäilmasto koetaan on kovin yksilöllistä. Monelle tuttuja ilmiöitä ovat ainakin talvella asunnossa tuntuva vetoisuus tai työpaikan ylilämpeneminen kesähelteellä. Molemmissa tapauksissa tilanteeseen reagoidaan energiankulutusta lisäävällä tavalla, nostamalla asunnon lämpötilaa tai lisäämällä työtilan koneellista jäähdytystä.

Suunnitteluvaiheessa voidaan näihin asioihin vaikuttaa kustannustehokkaasti optimoimalla rakenteet, rakenteiden väliset liitokset ja käytettävät auringonsuojauskeinot. Tässä blogikirjoituksessa on esimerkkejä erilaisten tapausten tarkasteluista käyttämällä Archicad / Ecodesigner Star -ohjelmiston aurinkoanalyysia ja rakenteiden välisten liitosten kylmäsilta-analyysia.

Aurinkoanalyysi

Esimerkin aurinkoanalyysissa on tarkasteltu kolmea eri tapausta. Kaikissa tapauksissa on rakennuksen eteläsivulla sijaitsevan ikkunan tyyppi, mitat ja tekniset arvot sekä laskennan ilmastotiedot pidetty vakioina. Esimerkissä on tutkittu ikkunan rakenteellisen sijainnin ja ulkopuolisen auringonsuojauksen merkitystä auringonsäteilyyn, joka tulee lasipintojen läpi tilaan lämpökuormaksi. Lämpökuormalla on merkitystä varsinkin kesällä tilan ylilämpenemiseen ja sitä kautta jäähdytysenergian tarpeeseen.

Tapaus a) Ikkunan lasipintojen läpi tilaan tuleva lämpökuorma on simulointikohteessa vuodessa 971 kWh kun ikkuna sijaitsee julkisivupinnan kanssa samassa tasossa.

Tapaus b) Kun sama ikkuna sijaitsee keskellä rakennetta vähentää aukkopielien varjostus lasipintojen läpi tilaan tulevaa lämpökuormaa noin 7 %:a. 

Tapaus c) Kun ikkuna sijaitsee keskellä rakennetta ja lisäksi käytetään ulkopuolista markiisia vähentävät varjostavat elementit lasipintojen läpi tilaan tulevaa lämpökuormaa noin 54 %:a verrattuna alkuperäiseen tapaukseen (tapaus a). Markiisin käyttöaste, mitat, kulma ja sijainti vaikuttavat luonnollisesti merkittävästi tuloksiin. Aurinkosuojauksen vaatimukset, tekniset arvot ja käyttöprofiili tulisikin tulosten oikeellisuuden takia määrittää aina tarkasti valitun auringonsuojauksen mukaisesti.

Kylmäsilta-analyysi

Esimerkin kylmäsilta-analyysissa on tarkasteltu edellä aurinkoanalyyseissa olleita tapauksia a ja b. Esimerkissä on tutkittu ikkunan rakenteellisen sijainnin vaikutusta ulkoseinän ja ikkunan väliseen kylmäsiltaan ja liitoksen pintalämpötiloihin.

Ulkoseinärakenteena esimerkissä on betonisandwich-elementti, johon ikkuna on kiinnitetty apukarmikiinnityksellä. Laskennat on tehty yksinkertaistetulla menetelmällä, jossa on huomioitu seinärakenne, ikkunakiinnityksen apukarmi ja tiivistyskaista. Ikkunan laskennallisena karmileveytenä ja siten liitoksen syvyytenä on käytetty 150 millimetriä.

Tilanne muuttuu olennaisesti esimerkiksi, jos ikkunan kiinnitys voidaan tehdä ulkoseinän betonirunkoon niin, että apukarmia ei liitoksessa tarvita. Myös käytettävän apukarmin mitoilla ja sijainnilla eristekerroksessa on merkitystä. Muissa kuin apukarmikiinnityksissä on yleensä luotettavampaa käyttää yksityiskohtaisempaa 3-ulotteista kylmäsiltasimulointia.

Tapaus a) Ikkunan sijaitessa julkisivutasossa on apukarmiliitoksen viivamainen lisäkonduktanssi 0,069 W/mK ja liitoksen sisäpinnan lämpötila noin +13,3 ^oC

asetetuilla reunaehdoilla. Aurinkoanalyysissa tutkitun ikkunan ja laskennassa käytetyn ilmastotiedoston mukainen liitoksen kylmäsillan aiheuttama lämpöhäviö on tällöin 81,1 kWh / vuosi.

Tapaus b) Ikkunan sijaitessa ulkoseinän keskellä on apukarmiliitoksen viivamainen lisäkonduktanssi 0,045 W/mK ja liitoksen sisäpinnan lämpötila noin +18,7 ^oC

asetetuilla reunaehdoilla. Aurinkoanalyysissa tutkitun ikkunan ja laskennassa käytetyn ilmastotiedoston mukainen liitoksen kylmäsillan aiheuttama lämpöhäviö on tällöin 52,9 kWh / vuosi.

Lopuksi

Rakennus muodostuu yksityiskohdista ja yksityiskohtien hallinta niin suunnittelussa kuin työmaalla parantaa rakentamisen laatua. Blogikirjoituksen esimerkit on tarkoitettu kuvaamaan rakennussimuloinnin ja suunnitteluvaiheessa tehtävien yksityiskohtaisten tarkastelujen mahdollisuuksia.