Mittaukset automaatiojärjestelmässä

Toimiva kiinteistö- ja kotiautomaatio vaatii tuekseen erilaisia mittauksia ja tiloista tehtyjä havaintoja. Nämä toteutetaan usein erilaisilla antureilla eli sensoreilla, jotka voivat joko mitata jotain tiettyä suuretta tai havainnoida tilaa yleisemmin.

Järjestelmän valinnassa kannattaa suosia tekniikoita, jotka käyttävät avoimia rajapintoja ja ovat toistensa kanssa yhteensopivia. Myös mahdolliset tietoturvariskit on syytä ottaa huomioon ja varautua niihin jo hyvissä ajoin.

Olosuhdemittaukset ja huoneiston sisällä tapahtuvat mittaukset

Yksittäisen huoneiston sisällä tyypillisin mitattava suure on lämpötila. Tietoa huoneiston lämpötilasta tarvitaan muun muassa lämmityksen ja mahdollisen jäähdytyksen tehon säätämiseen ja sitä myöten viihtyisten asumisolosuhteiden aikaansaamiseen. Huoneistokohtainen lämpötilan mittaaminen on tärkeää myös siksi, että näin koko talon lämmitysverkoston tasapainoa on mahdollista seurata. Lämpötila-anturit ovat nykyään varsin edullisia.

Toinen huoneistosta mitattava suure on ilman hiilidioksidipitoisuus (CO₂). Hiilidioksidi on haitallista vasta poikkeuksellisen suurina pitoisuuksina, mutta se on hyvä indikaattori ilmanvaihdon toimivuudelle ja siten sisäilman laadulle.
Hiilidioksidipitoisuuden avulla on mahdollista ohjata ilmanvaihdon toimintaa ja havaita myös mahdollisia vikatilanteita. Sen mittaaminen asunnoissa ei kuitenkaan ole toistaiseksi kovin yleistä.

Hiilidioksidipitoisuuden ja lämpötilan ohella koettuun sisäilman laatuun vaikuttaa ilmankosteus. Sen mittaaminen on yleistä toimistorakennuksissa, mutta on yleistymässä myös asuinrakennuksissa.

Huoneistossa voidaan havainnoida myös läsnäoloa tai liikettä. Tunnistukseen käytetään tyypillisesti PIR-antureita (passive infrared, passiivinen infrapuna), jotka reagoivat ihmisen liikkeeseen. Läsnäolotunnistin havaitsee esimerkiksi tietokonetyöskentelystä syntyvän pienenkin liikkeen, kun taas liiketunnistin vaatii toimiakseen isomman liikkeen.

Antureiden avulla voidaan ohjata muun muassa valaistusta, mutta ne voidaan kytkeä myös vaikkapa turvajärjestelmän osaksi. Monilla turvallisuuteen liittyvillä antureilla on kuitenkin tarkempia toimintavaatimuksia, joten automaatiojärjestelmän antureita ei voida aina hyödyntää osana turvallisuusjärjestelmää.

Läsnäolon lisäksi valaistusta voidaan ohjata valoisuusanturilla. Sen tehtävänä on havainnoida tilan valaistusvoimakkuutta ja säätää valaistuksen taso oikeaksi ottaen huomioon myös ikkunoista saatava päivänvalo.

Huoneistoon voidaan asentaa myös turvallisuutta lisääviä antureita, kuten vesivuotoanturi. Se voidaan kytkeä myös osaksi kiinteistöautomaatiojärjestelmää.
Kaikkien huoneistoon liitettävien mittausten kohdalla on tärkeää, että anturi on asennettu tarkoituksenmukaisesti. Lämpötila on mitattava sopivan etäisyyden päästä suurista lämmönlähteistä, hiilidioksidianturia ei kannata sijoittaa liian pieneen tilaan eikä ulko-oven läheisyyteen ja valaistusanturi on sijoitettava pois suorasta auringonpaisteesta.

Usein mittauksia varten hankitaan yhdistelmäanturi, jossa usean eri suureen mittaukset on yhdistetty. Yhdistelmäanturilla saavutetaan säästöjä anturoinnin hankintakustannuksissa. Myös huollettavia laitteita on tällöin vähemmän kuin erillisiä antureita käytettäessä. Haasteena on puolestaan löytää yhdistelmäanturille tarkoituksenmukainen sijoituspaikka.

Koko rakennusta koskevat mittaukset

Koko rakennuksen kattava kiinteistöautomaatiojärjestelmä hyödyntää myös erilaisista mittauksista ja anturoinneista saatavaa tietoa. Automaatio saa tietoa osittain huoneistoihin sijoitetuista antureista (esimerkiksi lämpötila ja CO₂-pitoisuus) ja osittain sen toiminta perustuu muihin mittauksiin.

Huoneistojen lämpötilan lisäksi myös ulkolämpötila mitataan yleensä keskitetysti kiinteistöautomaatiota varten. Tämä voidaan toteuttaa lämpötila-anturilla tai tieto voidaan saada esimerkiksi verkkopalvelusta.

Lämpötilaa on mitattava myös rakennuksen lämmitysjärjestelmästä. Toimiva ja tasapainoinen lämmitysverkko vaatii luotettavat mittaukset lämmitysveden lämpötiloista verkon eri pisteissä.

Ilmanvaihtokanavissa oleellisia ovat lämpötiloja, painetta ja paine-eroa mittaavat anturit. Painetta voidaan mitata myös nesteistä, kuten patteriverkosta tai käyttövesiverkosta. Paine-eroantureilla selvitetään yleensä kanavan tai putkiston ilma- tai nestevirtaus. Ilmanvaihtokoneen säädössä paine-eron mittaaminen on tärkeää. Ylipaine työntää huonekosteutta ulkovaipan rakenteisiin, ja liian suuri alipaine voi imeä epäpuhtauksia talon rakenteista sisäilmaan. Paine-eroa mitataan myös esimerkiksi rakennuksen vaipan yli, mutta tällöin on kyse pienistä paine-eroista.

Valaistusta ohjaavia liikeantureita voidaan asentaa myös rakennuksen yleisiin tiloihin, kuten porraskäytäviin. Liiketunnistin kuuluu moniin valaisimiin valmiiksi integroituna.

Kulutusmittaukset

Sähkötehon ja sähkönkulutuksen mittaus on helppoa. Yksittäisen laitteen sähkötehoa voidaan mitata pistorasiamittauksena. Kulutusta voidaan mitata myös huoneiston ryhmäkeskukselta, jolloin saadaan tietoon esimerkiksi valaistuksen tai kylmälaitteiden kuluttama energia. Sähkön tavallista tarkempi kulutusmittaus auttaa ymmärtämään, mihin sähköä kuluu, jolloin mahdolliset säästötoimet osataan kohdistaa oikein.

Lämmitystehon tai -energian mittauksessa tarvitaan tieto lämpöä kuljettavan nesteen lämpötilasta ja virtausmäärästä. Patteriverkon, lattialämmityksen tai käyttövesikierron kohdalla lämpötilamittaus on tehtävä meno- ja paluuputkesta. Virtaamamittaukseen riittää yksi putki.

Vesimittarit ovat tyypiltään analogisia tai digitaalisella näytöllä varustettuja. Automaatio käsittelee vesitietoja sähköisessä muodossa, ja lukuarvot saadaan sopivilta digitaalisilta malleilta suoraan tai sitten numerot voidaan lukea analogiselta mittarimallilta ja muuttaa sähköiseen muotoon. Uudisrakennuksissa ja esimerkiksi putkisaneerauksen yhteydessä rakennuksiin tulee asentaa huoneistokohtaiset vesimittarit. Jos sitä halutaan käyttää vesimaksun jyvittämiseen, kannattaa mittarin olla etäluettava ja hyväksytty laskutuskäyttöön.

Rakenneanturit

Rakenteisiin upotettavilla antureilla voidaan mitata ympärivuorokautisesti rakenteissa olevaa suhteellista kosteutta ja lämpötilaa. Mittausdatan avulla pystyy seuraamaan olosuhteiden muutoksia ja tarvittaessa reagoimaan niihin.