• automaatio
• kiinteistöautomaatio

Turun ammattikorkeakoulun, Åbo Akademin ja Business Turun yhteisessä, Euroopan unionin osarahoittamassa ULLEVI-hankkeessa rakennettiin tutkimuslaboratorio lämpöenergian varastointitutkimukseen. Laboratorion suunnitteluvaiheessa tunnistettiin (Kähkönen, 2026), että manuaalinen mittaaminen toisi liikaa epäluotettavuutta, ja ratkaisuksi valittiin kiinteistöautomaatio.

Suomessa lämpöä on tarjolla eniten kesällä, kun sitä tarvitaan vähiten. Talvella tilanne on päinvastainen – tarjontaa on vähän ja tarvetta paljon. Kesällä kerätyn lämmön hyödyntäminen talvella on yksi lupaavimmista keinoista ratkaista tämä vuodenaikoihin liittyvä epätasapaino. Tätä kutsutaan lämpöenergian kausivarastoinniksi, jossa hyödynnetään mm. maaperää. Tutkittua tietoa eri maa-ainesten soveltuvuudesta lämpövarastoksi on kuitenkin vähän, ja juuri tähän tiedon puutteeseen ULLEVI-hanke tuo lisäarvoa (Kähkönen, 2026).

Manuaalinen mittaaminen ei toimi tutkimuksessa

Laboratorion alkuperäinen toimintamalli perustui manuaaliseen työskentelyyn: venttiilit olisi käyty säätämässä oikeisiin asentoihin ja kirjattu mittaustulokset ylös. Käytännössä tämä olisi tarkoittanut useita ongelmia:

• Vaiheiden, kuten lämmityksen, varastoinnin ja jäähdytyksen ajastaminen ei toistu täsmälleen samanlaisena eri mittauskerroilla
• Usean venttiilin monimutkaisessa järjestelmässä inhimillisten virheiden riski kasvaa
• Yksityiskohtainen ohjeistus eri laitteiden asennoista on vaikea pitää ajan tasalla ja noudattaa johdonmukaisesti.

Mittaustulosten vertailtavuus ja luotettavuus olisivat kärsineet. Tutkimuksessa tämä tarkoittaa käytännössä sitä, ettei kerättyyn dataan voi luottaa.

Automaatiojärjestelmä ottaa vastuun toistettavuudesta

Alkuperäinen manuaalinen toiminta päätettiin automatisoida (Kähkönen, 2026). Automaatiojärjestelmäksi valittiin Honeywell CentraLine -kiinteistöautomaatiojärjestelmä, joka oli jo Turun AMK:n oppimisympäristössä käytössä. Järjestelmään ohjelmoitiin neljä selkeää käyttötilaa: lämmitys, varastointi, jäähdytys ja seis. Kun käyttötila vaihtuu, automaatio ohjaa samanaikaisesti viittä eri säätöventtiiliä, kiertovesipumpun ja vedenlämmittimen oikeisiin asentoihin oikeaan aikaan, joka kerta samalla tavalla.

Aikataulutoiminnon avulla käyttötilan vaihtuminen voidaan ohjelmoida etukäteen. Esimerkiksi tutkimuksessa seurattavan lämpöenergian kausivarastointi – lämmitysvaiheen päättyminen ja varastointijakson alkaminen – tapahtuvat automaattisesti ilman, että laboratorioon tarvitsee fyysisesti mennä. Tarvittaessa aikataulu voidaan kuitenkin ohittaa ja käyttötila valita käsin kosketusnäytöltä.

Data kertyy yhteen paikkaan aikaleimoineen

Yksi automaation keskeisimmistä hyödyistä on mittausdatan keskitetty kerääminen. Järjestelmään liitettiin useita lämpötila-antureita, energiamittareita virtaus- ja energiamittauksineen. Kaikki mittaustieto tallentuu historiadatana automaatiojärjestelmään aikaleimoineen.

Tämä tarkoittaa, että tiedot saadaan jälkikäteen ladattua analysointia varten. Tuloksista nähdään täsmällisesti, milloin esimerkiksi lämmitysvaihe on alkanut ja päättynyt, miten lämpötila on kehittynyt eri kohdissa testattavaa ainetta varastointijakson aikana, ja kuinka paljon energiaa on siirretty missäkin vaiheessa. Historiatiedot voidaan ladata taulukkomuotoisena tiedostona jatkoanalyysiä varten.

Käytännön testaus paljasti yhden kompromissin tarpeen

Käyttöönoton yhteydessä havaittiin, että alkuperäinen vedenlämmitin rajoitti liuoksen virtausta niin merkittävästi, ettei energiamittareiden virtausanturi antanut lainkaan lukemia. Vedenlämmitin korvattiin faasimuutosvaraajalla, joka on myös itsessään myös yhden tyyppinen lämpövarasto. Faasimuutosvaraajassa on sähkövastus, joten se toimii myös tällä hetkellä laboratorion lämmönlähteenä. Tämä ratkaisi virtausongelman, mutta toi mukanaan yhden manuaalisen vaiheen: lämmityksen aloitus ja lopetus edellyttävät toistaiseksi käyttäjän läsnäoloa.

Varastointi- ja jäähdytystilat toimivat täysin automaattisesti aikatauluohjauksen kautta. Lämmitysvaiheen automaation täydentäminen on teknisesti suoraviivainen jatkokehityskohde – se edellyttäisi kontaktorin lisäämistä varaajan virransyöttöön.

Toistettava kokeellinen ympäristö tutkimuksen pohjaksi

Automaation ansiosta tutkimuslaboratoriosta muodostui hallittu ja dokumentoitu kokonaisuus, jossa mittausvaiheet toistuvat johdonmukaisesti. Laboratoriossa tehtävät mittaukset tynnyrimittakaavassa tuottavat dataa, jota hyödynnetään suuremman mittakaavan lämpövarastojen simulointimalleissa. Mitä luotettavampaa mittausdata on, sitä paremmin simulaatiot ennustavat todellisten kausilämpövarastojen käyttäytymistä.
Luotettava tutkimusdata edellyttää toistettavia mittauksia, ja siihen tämä automaatioratkaisu tuo mahdollisuuden (Kähkönen, 2026).

Lähde

Kähkönen, H. (2026). Tutkimuslaboratorion mittauksien automatisointi – Theseus. Opinnäytetyö. Turun ammattikorkeakoulu.