Energiaomavarainen rakennus ja siihen liittyvä kasvihuone

Kohti rakennusten energiaomavaraista tulevaisuutta

Se on toteutettavissa yllättävän vähin toimenpitein. Alennetaan energiankulutusta, parannetaan sisäilmaolosuhteita, tuotetaan energia auringosta ja maasta saatavalla ilmaisenergialla sekä viemärijätteestä tuotetulla bioenergialla. Kaikkea ohjaa tekoälypohjainen automaatio.

Rakenteellinen ilmanvaihtoAurinko, maaperä ja biojäteKasvihuone ja päästöttömyysTekoälypohjainen automaatio
4keinoa: kulutuksen alentaminen, olosuhdesäätö, ilmais- ja bioenergia sekä tekoälyohjaus
30–50 %energiankulutuksen alennus rakennuksen koon ja muodon mukaan
0liittymää: tavoitteena irrottautua sähkö-, viemäri- ja vesijohtoverkoista
24/7tekoälypohjainen automaatio ohjaa rakennuksen kaikkia toimintoja

Näin konsepti toimii

Suljetussa ilmaraossa kiertävä ilma siirtää kesällä auringon lämpöä käyttöveteen ja talvella lämpöä maaperästä rakenteisiin. Uudella tilan kattoon asennettavalla ilmalämmityksellä säädetään olosuhteet huone- tai tilakohtaisesti. Aurinko ja maa huolehtivat energiasta kesällä. Viemärijätteestä saadulla energialla lämpö ja sähkö tuotetaan talvella. Kaikki toimivat tekoälyohjauksella.

KesälläAuringon lämpö siirtyy rakenteista käyttöveteen, ja maaperä viilentää.
TalvellaMaaperästä siirtyy lämpöä rakenteisiin, ja viemärijäte tuottaa sähkön ja lämmön.
Joka hetkiKattoon asennettu ilmalämmitys säätää olosuhteet huone- tai tilakohtaisesti.
TaustallaTekoälypohjainen automaatio ohjaa kaikkea ja synkronoi osat yhteen.
AurinkopaneelitIlmalämmitysja olosuhdesäätöEnergiaikkunaja julkisivulasiLämpöä rakenteisiin ja käyttöveteenSähköä paneeleilla akustoonRakenteellinen ilmanvaihtoIlmatiivisjulkisivuSuljetussa rakenteessakiertävä ilmaLämmöneristettykantava seinärakenneLämpöäViileyttäPorakaivot tai maapiirit ryhmissäBioenergiaViemäriBioreaktorilieteBiokaasuPolymerointiPolttoaine suojakaukalossaKasvihuonekellarimahdollinen, LED-valoillaHiilidioksidiAurinkoRakenteellinen ilmanvaihtoEnergiaikkunaJulkisivulasiMaaperäOlosuhteiden säätäminenViemärijätePäästöttömyys

Kaaviota voi vierittää sivusuunnassa.

LämpöIlma ja viileysBiokaasuSähköHiilidioksidi
Kuva 1. Klikkaa kaavion osaa, niin sen selitys avautuu alta.
AurinkoLämpöä rakenteilla käyttöveteen ja sähköä paneeleilla akustoon.

Aurinkosähkö, akusto ja tasavirtajärjestelmä

Talon energiaa tuotetaan kesällä auringosta aurinkopaneeleilla. Se varastoidaan akustoon, jonka koko määräytyy rakennuksen koon mukaan. Rakennuksen laitteista on jo nyt merkittävä osa tasavirtalaitteita, jolloin myös virta on tasavirtaa. Vaihtovirtaa tuotetaan vaihtosuuntaajilla tarpeen mukaan.

Rakenteellinen ilmanvaihtoSuljetuissa rakenteissa kiertävä ilma siirtää kesällä lämpöä käyttöveteen ja talvella maasta lämpöä rakenteisiin.

Suljetussa ilmaraossa kiertävä ilma siirtää energiaa

Kiertävä ilma siirtää lämpöä rakenteista kesällä käyttöveteen, ja talvella maaperä toimii lämmöntuottajana, jolla vähennetään rakennuksen energiankulutusta. Myös kuiva ilma pitää eristeet kuivina ja vähentää lämmön siirtymistä rakenteen läpi. Jäähdytys- ja lämmitystarve alenevat.

EnergiaikkunaEnergiaikkuna alentaa energiakuluja ja parantaa palo- ja murtoturvallisuutta.

Energiaikkuna

Energiaikkuna on tavanomaista ikkunaa syvempi ja sen molemmissa puitteissa ovat eristyslasit. Lasien välissä oleva energiakaihdin on 10 mm:n paksu alumiinirakenne, jonka sisässä on seisova ilma.

Avoimena kaihdin toimii kesällä eräänlaisena markiisina keskipäivällä estäen UV-säteilyn pääsyn sisälle. Suljettu kaihdin parantaa merkittävästi ikkunan eristyskykyä, sillä kaihtimen sisällä oleva ilma tekee kaihtimesta lämmöneristeen. Lisäksi se jakaa ikkunavälin kahtia alentaen konvektion määrän noin neljännekseen tavanomaiseen ikkunaan verrattuna.

JulkisivulasiJulkisivulasi toimii sääsuojana ikkunalle ja mahdollistaa ilmankierron myös ikkunan kohdalla.

Julkisivulasi

Julkisivun pinnassa ikkunan kohdalla oleva julkisivulasi suojaa ikkunaa sään vaikutuksilta. Se heijastaa osan auringon UV-säteilystä. Lisäksi se mahdollistaa rakenteissa kiertävän ilman liikkeen myös ikkunan kohdalla. Tälläkin on vaikutusta rakennuksen energiankulutukseen. Lämpökäsiteltynä se rikkoutuu terävällä iskulla mahdollistaen ikkunan toimimisen poistumistienä.

Julkisivulasi antaa myös rakennuksen suunnittelijalle uusia verrattain edullisia mahdollisuuksia rakennuksen ulkonäön suunnittelussa.

MaaperäMaaperästä viileyttä, lämpöä ja vettä.

Maaperä

Maaperästä lämmitys- ja jäähdytysenergiaa voi kerätä porakaivolla tai maapiirillä. Kaivojen tai maapiirien ryhmittelyllä ja ryhmien vuorottaisella käytöllä maaperän energiantuottotehoa on mahdollista lisätä merkittävästi. Vuorottaisella käytöllä porakaivosta voidaan saada käyttövettä, kun se puhdistetaan raudasta ja muista epäpuhtauksista.

Olosuhteiden säätäminenHuone- tai tilakohtaisesti säätyvä ilma, joka huomioi hiilidioksidimuutokset.

Olosuhteiden säätäminen

Sisäilman lämpötila ja puhtaus säätyvät jatkuvasti huone- tai tilakohtaisesti kuormituksen mukaan uudella ilmalämmityksellä. Jokainen huone tai tila on erikseen säädettävissä haluttuun lämpötilaan. Tekniikka huomioi muutokset tilan lämpötilassa ja hiilidioksidin tuotossa. Lämpötila pysyy jatkuvasti säätöarvossa ja hiilidioksidin määrä alhaisena.

ViemärijäteJätevesiviemäristä saatu energia on rakennuksen tai alueen energialähde pimeänä vuodenaikana.

Viemärijäte

Viemärikaasut ovat energiaa ja liete jalostetaan bioreaktorilla biokaasuksi, mullaksi ja hulevedeksi. Viemäristä saatu biokaasu varastoidaan polttoaineeksi polymeroituna maaperässä suojakaukalossa olevaan polttoainesäiliöön.

PäästöttömyysMetaani hyödynnetään energiana ja syntyvä hiilidioksidi voidaan ohjata kasvihuoneessa olevien kasvien yhteyttämiseen.

Päästöttömyys

Biokaasu on energiaa, joka hyödynnetään lämmön ja sähkön tuotossa. Hengityksessä ja energiantuotossa syntyvä hiilidioksidi voidaan jalostaa kellariin tai rakennuksen välittömään läheisyyteen rakennetussa kasvihuoneessa puhtaaksi ilmaksi. Yhteyttäminen poistaa hiilidioksidista hiilen ja vapauttaa siinä olevan hapen. Kasvihuoneen ilmaa voidaan hyödyntää ilmanvaihdon tuloilmana.

Näillä tekniikoilla

Kasvihuone sitoo hiilidioksidin ja tuottaa ruokaa
Kasvihuone sitoo hiilidioksidin ja tuottaa ruokaa
Porakaivot ja maapiirit ryhmissä
Porakaivot ja maapiirit ryhmissä
Energiaikkuna ja julkisivulasi
Energiaikkuna ja julkisivulasi

Energiankulutus alenee 30–50 %

Rakenneilma ja energiaikkuna alentavat kulutusta, ja jäljelle jäävä tarve katetaan auringolla, maaperällä ja viemärijätteen biokaasulla.

Rakenteellinen ilmanvaihto
Perinteinen rakennusStaattinen rakenne vuotaa lämpöä, energia ostetaan verkosta.
100 %
Rakenneilma ja energiaikkunaJäljelle jää 50–70 % koon ja muodon mukaan, joissain rakennuksissa vähemmänkin.
50 - 70 %
Ilmais- ja bioenergiaAurinko, maaperä ja viemärijätteen biokaasu kattavat loput.
0 % ostoenergiaa

Luvut ovat asiakkaan ilmoittama tavoitetaso. Kohdekohtainen tulos riippuu rakennuksen koosta ja muodosta.

Vuodenkierto

Aurinko ja maaperä hoitavat valoisan ajan, viemärijätteen biokaasu pimeän.

KevätKesäSyksyTalviBIOKAASUvarastointi kesälläkäyttö talvella
1
KevätAurinko alkaa lämmittää julkisivuja ja rakenneilma siirtää lämpöä käyttöveteen. Paneelien tuotto kasvaa.
2
KesäAuringon lämpö kerätään rakenteista käyttöveteen. Maaperä viilentää ja kuivaa kiertävää ilmaa, energiakaihdin estää säteilyn.
3
SyksyPaneelituotto laskee marraskuuta kohti. Kesällä varastoitua biokaasua aletaan käyttää.
4
TalviMaaperästä siirtyy lämpöä kiertoilmaan. CHP-voimala tuottaa sähkön ja lämmön biokaasusta, kasvihuone yhteyttää LED-valossa.

Kenelle

Tavoitteena ovat asuinrakennukset kokonaisuutena sekä toimisto-, liike- ja teollisuusrakennukset.

PientalotVähimmillään kaksi kaivoa tai maapiiriä riittää pientalon järjestelmäksi.
AsuinrakennuksetViemäristä saatu energia riittää yleensä pitämään tilat omavaraisina sähkön ja lämmön osalta.
ToimistotTilakohtainen säätö hoitaa neuvottelutilojen vaihtelevat kuormitukset.
Liike- ja teollisuusrakennuksetTilan osat eri lämpötiloihin, ja lisäenergia muusta orgaanisesta jätteestä.

Omia on kehittäjä, mutta ei tuottaja.

Toteuttamiseen tarvitaan laitevalmistajia, suunnittelijoita ja rakentajia. Kerro, mikä osa kiinnostaa.

Ota yhteyttä Lue yhteistyöstä