Ajoissa tehty energia- ja olosuhdesimulointi auttaa päätöksenteossa

Energiasimulaatiossa luodaan kiinteistöstä tietokoneelle 3D-tilamalli, joka sisältää muun muassa rakenteiden eristävyys- ja taloteknisiä tietoja, kuten ilmanvaihtolaitteiden hyötysuhteita ja auringon läpäisykertoimet ikkunoissa. Nämä vaikuttavat kiinteistöjen olosuhteisiin ja energiankulutukseen.

Energiankulutuksen ja olosuhteiden arviointia helpottaa aina, jos suunnitelmat ovat digitaalisessa muodossa, esimerkiksi IFC-mallina, jonka voi tuoda lähtötiedoksi energiamalliin. Vaikka suunnittelualojen digitalisoituminen on jo pitkällä, arkkitehdit laativat edelleen mallinsa enemmän sen mukaan, miltä tilan pitää näyttää, kuin energiasimulointia silmällä pitäen. Energiasimulaatio-ohjelmilla voidaan tyhjästäkin luoda energiamalli, kunhan lähtötieto on jossakin muodossa käytettävissä. Esimerkiksi vanhat paperiset suunnitelmat riittävät. Suunnittelualojen välistä yhteistyötä entisestään kehittämällä simulointimallitkin saadaan luotua kustannustehokkaammin hyödyntäen mahdollisimman paljon arkkitehdin luomaa tilamallia.

Nyrkkisääntö on, että mitä varhaisemmassa vaiheessa hanketta ollaan, sitä paremmin pystytään vaikuttamaan myös energia- ja elinkaariasioihin ja sitä pienemmällä työllä pystytään tekemään oikeaan suuntaan vieviä toimenpiteitä. Kaikkia lähtötietoja ei varhaisessa vaiheessa vielä ole, mutta energia- ja olosuhdesimulaatioilla pystytään kuitenkin antamaan suuntaviivoja esimerkiksi pohjaratkaisusta tai ikkunoiden sijoittelusta. Myöhemmin ei ole iso vaiva päivittää kerran luotua mallia ja tehdä tarkempia simulaatioita tarkentuneiden lähtötietojen pohjalta.

Simulaatiossa ei ole kyse vain kustannusten säästöstä vaan myös laadusta ja vastuullisuudesta, esimerkiksi rakennuksen elinkaaren hiilijalanjäljestä ja käyttäjäviihtyvyydestä.

Asiantuntija auttaa rajaamaan simuloinnin tavoitteet ja vetämään suuntaviivoja

Tosielämässä harvoin halutaan optimoida vain yhtä asiaa. Aina on alueita, joilla tietty ratkaisu toimii paremmin, ja monella erityyppisellä ratkaisulla voidaan päästä samantyyppiseen lopputulokseen. MOBO-monitavoiteoptimoinnilla saadaan aikaan malli, jossa ei ajeta vain yhtä simulaatiota vaan otetaan mallinnettavaksi vaikkapa kolme muuttujaa. Tietyillä ennalta määritetyillä parametreillä voidaan ajaa satoja tai jopa tuhansia erilaisia simulaatioita. Kun niiden tulokset asetetaan kuvaajalle, nähdään mihin suuntaan hankkeessa kannattaa edetä esimerkiksi kustannusten, hiilijalanjäljen tai asumismukavuuden kannalta katsottuna. Energia-asiantuntija osaa rajata tavoitteet ja tulkita tulokset niin, että niiden perusteella voidaan tehdä järkeviä johtopäätöksiä hankkeen jatkon kannalta.

Olosuhdesimulointia tehdään myös hankkeen myöhäisemmissä vaiheissa, kuten toteutussuunnittelun aikana. Usein tulee tilanne, että tilaan on mitoitettu esimerkiksi tietty määrä jäähdytystehoa, mutta käytännössä kattoon ei mahdu vaadittavaa määrää esimerkiksi jäähdytyssäteilijöitä. Mallintamalla todellinen määrä säteilijöitä ja niiden ominaisuudet voidaan tutkia lämpötilan käyttäytymistä ja päättää, minkä verran sisälämpötilarajojen ylitystä on hyväksyttävissä. Tämä on tyypillistä esimerkiksi saneerauksissa. Olosuhdesimulaatioiden tarve ja hyöty korostuvat myöhemmissä suunnitteluvaiheissa, kun saadaan tietoa järjestelmän toiminnasta ja käyttötavoista. Simulointiohjelmista saatuja tuloksia pystytään havainnollistamaan asiakkaalle ja käyttäjälle esimerkiksi erilaisin animaatioin ja värein.

Käyttövaiheessa korostuvat optimoinnin hyödyt rakennuksen koko elinkaarella

Valitettavasti meidän asiantuntijoiden toimeksiannot päättyvät usein rakennuksen luovutukseen, vaikka meillä olisi vielä paljon annettavaa käyttövaiheeseen. Suurin osa eli noin 80 prosenttia toimistorakennuksen hiilijalanjäljestähän syntyy käytön aikaisesta energiankulutuksesta.

Rakennuksen käytön mallinnuksen yhteydessä puhutaan usein digitaalisista kaksosista. Tällä tarkoitetaan sitä, että fyysisestä rakennuksesta on olemassa bitteinä IT-maailmassa lähes identtinen digitaalinen versio. Energia- ja olosuhdesimulaation maailmassa tämä tarkoittaa sitä, että kun rakennusvaiheessa tapahtuu poikkeamia suunnitellusta, nekin viedään simulointimalliin niin tarkalla tasolla, että digitaalinen kaksonen vastaa energiankulutukseltaan ja olosuhteiltaan fyysistä rakennusta mahdollisimman tarkasti. Tyypillisesti ensimmäinen digitaalinen kaksonen on luonnosmalli, joka täydentyy heti, kun kulutustietoja on saatavilla. Tämän jälkeen seurataan, miten hyvin kaksonen replikoi todellista kulutusta, ja seurantaa optimoidaan eri parametreja virittämällä. Simulaatioajojen pohjalta saadaan tietoa siitä, millä toimenpiteillä rakennus voisi toimia tehokkaimmin, ja kun tämä tieto yhdistetään kustannusdataan, voidaan arvioida parhaat mahdolliset toimenpiteet käyttäjien, ympäristön ja energialaskun kannalta.

Rakennuksen energiankulutuksen pienentäminen tai sisäilmaolosuhteiden parantaminen ei aina edellytä raskaita ja kalliita toimenpiteitä, kuten uuden talotekniikan hankkimista tai vaikkapa lisäeristyksiä. Oikein tehty käyttövaiheen simulointimalli pystyy paljastamaan epäoptimaalisuudet muun muassa rakennuksen automaation toiminnassa. Usein pelkästään rakennusautomaation säätötapoja ja parametrejä virittämällä voidaan saavuttaa merkittäviä etuja.