Rakennusautomaatio tutuksi – Mitä on rakennusautomaatio?

Rakennusautomaatiolla tarkoitetaan rakennuksen laitteita ja järjestelmiä, jotka ohjaavat, säätävät ja valvovat automaattisesti rakennuksen taloteknisiä laitteita ja olosuhteita. Rakennusautomaatiolla pyritään nimensä mukaisesti automatisoimaan manuaalinen säätötyö.

Viimeisen 40 vuoden ajan käytännössä kaikissa uusissa lämmitetyissä rakennuksissa on automatisoitu lämmitys tavalla tai toisella. Käyttöteknisen henkilöstön ei ole tarvinnut enää aikoihin käydä säätämässä rakennuksen lämmityskattilaa isommalle, jotta sisäolosuhteet oltaisiin saatu pidettyä halutussa lämpötilassa.

Rakennusautomaatiolla tarkoitetaan seuraavien järjestelmien automaattisesta hallinnointia:

• Lämmitysjärjestelmät
• Ilmanvaihtojärjestelmät
• Jäähdytysjärjestelmät
• Valaistusjärjestelmät
• Rakennuksen osaksi mielletyt yksinkertaiset sähkölaitteet, esimerkiksi:
  • Sulanapitokaapelit
  • Aurinkosähköjärjestelmien hälytystiedot
  • Aurinkosuojaus markiisien ohjaukset

Onnistunut rakennusautomaatio pitää rakennuksen olosuhteet suunnitelluilla tasoilla säätämällä kiinteistön taloteknisiä järjestelmiä. Rakennusautomaatiota käytetään usein myös energiahallinnan työkaluna. Hyvin suunniteltu automaatiojärjestelmä valvoo myös rakennuksen olosuhteita, laitteiden toimintaa ja antaa poikkeamista hälytykset.

Rakennusautomaation tasot

Yksikkösäädin automatisoi yksittäisen laitteen tai laitekokonaisuuden.

Lämmönjakokeskuksella voi olla yksikkösäädin, jolla säädetään vain kaukolämpökeskuksen toimintaa. Yksikkösäädin ei ota huomioon muita järjestelmiä, kuten jäähdytyslaitteita. Yksikkösäätimellä varustettujen järjestelmien tarpeeton päällekkäin käyttö pyritään estämään asettamalla tarkat toimintaparametrit, joilla laitteet saavat toimia. Yksikkösäätimiä nimitetään myös paikallissäätimiksi, mikäli ne vaikuttavat vain rajatun alueen säätöön. Nykyään löytyy moderneja yksikkösäätimiä, joita voidaan yhdistää paremmin kokonaisuuksiksi tai liittää suoraan osaksi rakennusautomaatiojärjestelmiä.

Rakennusautomaatiojärjestelmällä tarkoitetaan yleisesti järjestelmää, johon pystytään liittämään kaikki halutut laiteet ja laitekokonaisuudet

Hyvä rakennusautomaatiojärjestelmä mahdollistaa monen erilaisen laitteen liittämisen, säätämisen, valvomisen ja hallinnan samasta järjestelmästä.

Kaikista suurin vaikutus rakennusautomaation tasosta puhuttaessa, on myös mitä laitteita on automatisoitu kohteella. Kohteella voi olla rakennusautomaatiojärjestelmä, mutta siihen on voitu kytkeä vain lämmitysjärjestelmä ja yksi ilmanvaihtokone. Loput järjestelmät on voitu toteuttaa yksikkösäätimillä, sekä valaistus on voitu toteuttaa automatisoimatta, kaikista yleisimmällä tavalla, eli perinteisillä painonapeilla.

Rakennusautomaation yleisyys

Yksikkösäätimillä on toteutettu yleisimmin sellaisen rakennuksen automaatio,  jossa on kolme tai vähemmän säädettäviä taloteknisiä laitteita ja sen pinta-ala on alle 2000 m2. Kaikissa rakennuksissa on yleensä vähintään lämmitysjärjestelmässä tehoa automaattisesti säätävä yksikkösäädin.

Rakennusautomaatiojärjestelmät ovat yleisempiä yli 2000 m2 rakennuksissa, joissa on useita eri laitteistoja hallinnoitavaksi. Rakennuksen pinta-alasta, järjestelmien määrästä tai rakennusvuodesta ei voi kuitenkaan päätellä miten kohteen rakennusautomaatio on toteutettu.

Rakennusautomaatio­järjestelmän tuomat hyödyt

Rakennuksissa olosuhteiden hallintaan on usein käytössä paljon eri järjestelmiä. Lämmitys-, jäähdytys-, ilmanvaihto ja valaistusjärjestelmien ovat näistä kaikkein yleisimpiä. Hallitsemalla kaikkia järjestelmiä keskitetysti rakennusautomaatiojärjestelmän avulla voidaan olosuhteiden ylläpitämiseen käyttää kaikkia järjestelmiä tarkemmin ja energiatehokkaammin. Alla esimerkkejä saavutettavista hyödyistä:

• Rakennusautomaatiojärjestelmä mahdollistaa kohteelle täysin räätälöityjen säätöohjelmien ja -tapojen toteuttamisen
• Rakennusautomaatio voi huomioida rakennuksen kaikkia taloteknisiäjärjestelmiä kokonaisvaltaisemmin
• Päällekkäisten järjestelmien käyttö voidaan estää, kuten esimerkiksi lämmityksen ja jäähdytyksen yhtäaikainen käyttö
• Rakennuksen olosuhteiden ylläpitäminen voidaan optimoida käyttämään reaaliaikaisesti kustannustehokkainta vaihtoehtoa
• Rakennusautomaatiolle kytketyiltä laitteilta voidaan kootusti ohjata hälytykset huoltoliikkeelle
• Järjestelmään voidaan rakentaa monipuolinen käyttöliittymä rakennukselle ja mobiililaitteilla käytettäväksi
• Laitteistojen seuranta parantuu ja niiden tarkempaa toimintaa voidaan analysoida järjestelmien tallentamien olosuhde- ja säätödatan avulla

Rakennusautomaatio VAK

Rakennusautomaation termi VAK = valvonta-alakeskus

Termi on pysynyt vakiona, vaikka se ei täysin enää kuvaa kyseisen keskuksen tarkoitusta tai toimintoja. Kuvaavampi termi olisi esimerkiksi automaatiokeskus. Aikaisemmin suurten rakennusautomaatiokokonaisuuksien yleisenä piirteenä oli valvomon rakentaminen, josta automaatiojärjestelmää päästiin keskitetysti tarkastelemaan, hallinnoimaan ja valvomaan.

Rakennusautomaation VAK:ssa tapahtuu tänä päivänä kaikki kohteella tehtävä prosessointi, säätöohjelmat, viestintä verkkoon sekä ohjaukset rakennuksen laitteille. Valvonta-alakeskukset voivat toimia nykyisin lisäksi palvelimena ja suojatun etäyhteyden ottamalla VAK pystyy tarjoamaan käyttäjälle täydet toiminnallisuudet mobiililaitteelle tai tietokoneelle. VAK:n kyvykkyys ja valitut käyttöliittymäratkaisut vaihtelevat kuitenkin huomattavasti eri järjestelmien välillä. Valvomoita rakennetaan vielä kohteille, mutta alakeskus termi voi olla paikoin hämäävä.

Rakennusautomaation käyttöliittymät

Rakennuksen huoltoliikettä ja muita kiinteistön toimintoja tarkastelevaa tahoa kiinnostaa rakennusautomaatioon kytkettyjen laitteiden toiminnan arviointi tarpeen vaatiessa. Rakennusautomaatiojärjestelmien käyttöliittymiin ovatkin järjestelmätoimittajat panostaneet tekniikan kehittymisen myötä. Nykyisin on erittäin yleistä laatia käyttöliittymä rakennusautomaatiolle niin, että on tabletti tai kosketusnäyttö kohteen VAK:lla ja järjestelmien etäkäyttömahdollisuus normaalin nettiselaimen kautta. Erillisiä sovelluksia ei usein tarvita. Tekniikka ei ole aina mahdollistanut tätä käyttöliittymärakennetta, eikä tabletti kohteelle ole aina paras vaihtoehto. Alla on esitetty kohteille nykyään ja aikaisemmin toteutettuja käyttöliittymiä.

Paikalliskäyttö

Ei käyttöliittymää

• Järjestelmiä on voitu rakentaa ilman rakennukselle sijoitettua ns. paikalliskäyttöä, eikä käyttäjä pääse tarkastelemaan järjestelmää paikallisesti, vaikka hänellä olisi pääsy kaikkien automaatiokomponenttien ja VAK:en luokse. Uusissa järjestelmissä tähän ratkaisuun on voitu päätyä esimerkiksi mikäli järjestelmästä tehdään vain etäkäytettävä. Toisessa äärilaidassa on yli 30 vuotta vanhat järjestelmät, joihin ei ole mitään käyttäjien käyttöliittymää. Yleisesti niihin pääsee käsiksi vain erilaisilla automaatioliikkeille suunnatuilla ohjelmointityökaluilla.

Nestekidenäytöt

• Käyttöliittymä voi olla rakennettu nestekidenäytölle, jonka tarkkuus yleensä mahdollistaa vain muutaman allekkaisen tekstirivien näyttämisen kerralla. Järjestelmissä on vaihtelevat tekstivalikot, joiden selaamiseksi ja järjestelmän käyttämiseksi näytön yhteyteen on sijoitettu eri määrä käyttöpainikkeita. Yleisesti ainakin neljä kappaletta: kaksi selailuun, yksi hyväksymiseen ja yksi peruuttamiseen

Graafinen käyttöliittymä 

• Tabletti tai muu värillistä grafiikkaa piirtävä 10” – 15” kosketusnäyttö on ehdottomasti yleisin tapa järjestää paikalliskäyttö automaatiojärjestelmään viimeisen 10 vuoden aikana. Näyttö on yleensä asennettu kiinteästi VAK:n kanteen. Tabletin kanssa taas voi liikkua vapaasti ja se viestii langattomasti VAK:n kanssa. Järjestelmästä ja halutusta toteutuksesta riippuen graafiset käyttöliittymät voivat olla kytketty suoraan VAK:iin tai niille voidaan tuoda yhteys järjestelmään kierrättämällä se VAK:n kautta.

Valvomolaitteisto kohteella

• VAK-laitteiston kyvykkyys ei yksin välttämättä mahdollista haluttua lopputulosta. Käytettävyyttä voidaan parantaa prosessointitehon, näyttöpäätteen, tallennustilan tai muun halutun ominaisuuden osalta asentamalla kyvykkäämpi laitteisto (PC/IPC) koostamaan kohteen rakennusautomaatiojärjestelmän hallintaa.

Modernit VAK-laitteistot ovat erittäin kyvykkäitä, eikä erillistä paikallisvalvomoa enää yleensä rakenneta kohteelle. Nykyään asennettavien järjestelmien VAK-kohtaisilta graafisilta käyttöpäätteiltä pääsee yleisimmin tarkastelemaan koko järjestelmän laitteistot eikä pelkästään kyseisen VAK:n tietoja.

Etäkäytöt ja pilvivalvomot

Yhteydenotto suoraan VAK:n tai paikallisvalvomoon

• Suojatulla yhteydellä verkon ylitse voidaan ottaa yhteys suoraan tiettyihin rakennusautomaatiojärjestelmiin, joissa rakennusautomaatiojärjestelmä toimii samalla palvelimena. Näin se tarjoaa kaikki normaalin nettiselaimen vaatimat tiedot ja protokollat, jotta järjestelmää voi käyttää normaalilla nettiselaimella tietokoneella tai mobiililaitteella.
• Suojattujen yhteyksien toteutustavat vaihtelevat huomattavasti. Turvallisten yhteyksien ylläpitäminen järjestelmiin vaatii ammattiosaamista eikä niitä suositella rakennettavan itse. Esimerkiksi Fidelix Oy tarjoaa suojattujen yhteyksien ylläpitämiseksi “Fidelix Portal” palvelua, jossa Fidelix Oy vastaa turvatun yhteyden muodostamisesta.
• Yhteyttä ei tule rakentaa suojaamattomana avoimen verkon ylitse, ratkaisun heikon tietoturvan vuoksi.

Pilvivalvomot 

VAK-laitteiston kyvykkyys ei välttämättä mahdollista haluttua lopputulosta käyttöliittymästä. Automaatiojärjestelmän voi yhdistää turvatulla yhteydellä pilvivalvomo palveluntarjoajan palvelimeen. Palveluntarjoaja voi rakentaa käyttöliittymän palvelimen suorituskykyä käyttäen, eikä kohteelta löytyvän rakennusautomaation ehdoilla. Palvelimella saavutettavia hyötyjä voi olla esimerkiksi seuraavat:

• Datan säilytyksellä ei ole käytännössä ylärajaa pilvivalvomossa. Kohteen säätö- ja mittaushistoriatietoja voidaan säilyttää ilman VAK:n muistirajoja. VAK:n muistirajat vaihtelevat huomattavasti järjestelmäkohtaisesti, mutta yleisesti VAK pystyy tarjoamaan noin vuoden historiatiedot.
• Datan käyttö. Järjestelmätoimittajat ovat alkaneet tarjota säädataan ja palvelimella  tehtyyn laskentaan perustuvia säätömalleja. Pilvivalvomo mahdollistaa paremman integraation koneoppimiselle, vaikka yksinkertainen säädatan hyödyntäminen ei vaadi palvelintason suorituskykyä.
• Datan saatavuus nopeutuu käyttäjän hakiessa tiedot ja historiat palvelimelta, vaikka yhteys moderniin VAK:een on parhaimmillaan erittäin nopea.
• Hälytysten siirto onnistuu keskitetysti pilvipalvelimeen liitetyillä laitteilla, kuten GSM verkon ylitse tekstiviestitse, ilman kiinteistön tarvitsemaa omaa GSM modeemia ja liittymää.

Ei suositeltava: Etäkäyttösovellus valvomokoneella

• Kohteen paikalliskäyttö valvomokoneelle (PC/IPC) on voitu asentaa tietokoneen etäkäytön mahdollistava sovellus, kuten Teamviewer. Toteutusratkaisua ei voi suositella sen heikon tietoturvan vuoksi. Onneksi kyseinen toteutusratkaisu alkaa olla hyvin harvinainen ja se on poistumassa käytettävistä ratkaisuista.

Käyttökoulutus automaatiolle

Rakennusautomaation käyttökoulutus pidetään yleisesti rakennusautomaatiojärjestelmän valmistumisen yhteydessä. Käyttökoulutukseen kutsutaan kohteen huoltohenkilöstö ja muut mahdollisesti järjestelmää käyttävät tahot. Käyttökoulutuksen pitää järjestelmän ja säädöt parhaiten tunteva taho, yleisesti järjestelmän toimittanut automaatiourakoitsija.

Käyttökoulutuksessa käydään läpi kohteelle asennettu järjestelmä ominaisuuksineen, miten kohteella tehdään säätöjä ja kuka säätöjä kohteella voi tehdä. Tärkeää käyttökoulutuksessa on käydä läpi, miten havaittuihin poikkeamiin reagoidaan. 

Valvonta ja hälytykset rakennusautomaatiolta

Yksikkösäätimiltä saatavat hälytykset vaihtelevat paljon. Hälytykset niiltä ovat esitystavaltaan ja laadultaan monimuotoisia. 

Rakennusautomaatiojärjestelmien hälytykset jaotellaan lähes aina hälytysten kiireellisyyden mukaisesti. Suomessa yleisin käytäntö on luokitella ja nimetä rakennusautomaatin hälytykset A-, B- ja C-luokkaan alla esitetyn kiireellisyysluokkien mukaisesti:

A-hälytys: Kiireellinen, välitöntä huomioita vaativa hälytys.

Yleisesti A-luokkaan määritellään laitteistoviat ja mittaukset, joiden huomiotta jättäminen voi aiheuttaa vahinkoa kiinteistölle tai sen käytettävyydelle. Esimerkit A-hälytyksistä:

• Ilmanvaihtokoneen vesikiertoinen lämmityspatteri on vaarassa jäätyä 
• Huonelämpötila laskee alle 12 asteeseen (jäätymisvaara)
• Ilmanvaihtokone ei käynnisty suunnitelman mukaisesti (toimistorakennus)

B-hälytys: Järjestelmän toiminnassa havaittu puute tai säätöongelma, joka vaikuttaa negatiivisesti säätöön tai olosuhteisiin. Vika tai poikkeama ei kuitenkaan vaadi välitöntä reagointia esimerkiksi yöaikaan.

Esimerkit B-hälytyksistä:

• Huonelämpötila poikkeaa 2 astetta suunnitellusta
• WC:n poistoilmapuhallin on vikatilassa
• Yksittäinen ison alueen lämmityslaite on vikatilassa

C-hälytys: Järjestelmän havaitsema poikkeama, joka ei vaikuta laitteiden käyttöön tai olosuhteisiin, mutta johon olisi hyvä kiinnittää huomiota seuraavalla järjestelmän tarkastelukerralla.

Esimerkkejä C-hälytyksistä:

• Ilmanvaihtokoneen tuloilmasuodatin on miltein tukossa
• Yksittäinen olosuhdeanturi on vioittunut
• Laitteen käyntitunteihin sidottu huoltomuistutus

Hälytykset lähetetään järjestelmistä yleisimmin tekstiviestinä ja/tai sähköpostitse. Tekstiviestien lähettäminen vaatii GSM-modeemin ja sille oman liittymän. Sähköpostien lähetys vaatii verkkoyhteyden, joka normaalisti nykyisin aina rakennetaan etäkäyttöä varten.

GSM-modeemeja sijoitetaan kiinteistöille koko ajan vähemmän. Ensisijaisesti hälytykset pyritään lähettämään sähköpostitse tai pilvivalvomoon kytketketyllä GSM-modeemilla, jolla voidaan lähettää kaikkien pilvivalvomoalustaan kytkettyjen järjestelmien tekstiviestihälytykset.

Toimintakokeet automaatiolle

Automaation toimivuus olisi syytä tarkastaa järjestelmän valmistumisen yhteydessä. Yleisesti toiminnan varmistuksia nimitetään rakennusalalla toimintakokeiksi. Automaation toimintakokeilla varmistetaan järjestelmän toimivuus eri säätötilanteissa sekä tarkastetaan järjestelmien ohjelmointien vastavan kohteelle suunniteltuja ohjelmia.

Toimintakokeet ovat järjestelmien toiminnan varmistamisessa erityisen tärkeitä. Kentältä löytyy valitettavasti järjestelmiä, joissa on vielä 10 vuoden jälkeenkin selkeitä ohjelmointivirheitä. Virheet vaikuttavat vaihtelevasti käytettävyyteen ja kohteen olosuhteisiin. Esimerkiksi lämmityksen vikatilanteita varten tulisi kaikki IV-koneiden vesikiertoisia lämmityspattereita suojelevat toiminnallisuudet olla testattuna.

Rakennusautomaatio­järjestelmät Suomessa

Suomessa on kohteille urakoitu lukuisia eri rakennusautomaatiojärjestelmiä. Kaikilla rakennusautomaatiojärjestelmillä ei ole Suomessa virallista edustusta. Urakoitsijat ovat voineet tuoda eri rakennusautomaatiojärjestelmiä Suomeen, hyvin paikallisestikin. Alla on kerätty lista automaatiojärjestelmistä, joita Suomessa ainakin todistettavasti löytyy.

Järjestelmät on jaettu kolmeen kategoriaan, niiden tämän hetkisen uusioasennustoiminnan ja tämän hetkisen tuen tason mukaan.

Päivitän listaa! Mikäli listan tieto on vanhentunut, ota yhteyttä: jukka.merilainen@buildwise.fi

Aktiivista uusioasennustoimintaa Suomessa

Ensimmäisenä kategoriana on rakennusautomaatiojärjestelmät, joita tarjotaan vielä urakoitsijoiden toimesta kiinteistöille.

Ei aktiivista uusioasennustoimintaa Suomessa, laaja tuki

Toisena kategoriana on järjestelmät, joiden uusioasennustoiminta ei ole enää aktiivista, mutta joille saa erinomaisesti vielä varaosia, teknistä tukea ja järjestelmän muutoksia.

Ei aktiivista uusioasennustoimintaa Suomessa, suppea tuki

Viimeisenä kategoriana on järjestelmät, joilla ei ole enää uusioasennustoimintaa, eikä niille saa hyvin varaosia tai teknistä tukea markkinoilta.

Mikä järjestelmä on paras kiinteistölleni?

Määrittämällä tarkasti halutut säätötavat, käyttöliittymät ja muut halutut järjestelmän ominaisuudet, saadaan kaikkien isoimpien järjestelmätoimittajien toimitusratkaisut tehtyä laadullisesti erinomaisiksi. Markkinoilla ei ole yhtä teknisesti ylivoimaista järjestelmää.

Automaatiourakoitsijat tarjoavat mielellään kiinteistöille järjestelmiään. Ennen tarjouspyyntöä olisi kuitenkin tärkeä määrittää mihin tarpeeseen järjestelmä olisi tulossa. Tavoitellaanko järjestelmällä:

• Energiasäästöä
• Olosuhteiden hallintaa
• Järjestelmien yhteensovitusta
• Poikkeamahälytysten keskittämistä
• Etäkäytettävyyttä
• Pakollista minimitasoa

Samalla järjestelmällä voidaan toteuttaa myös kaikki yllä olevat tarpeet kiinteistölle. Järjestelmän tarpeiden kartoituksessa on hyvä kuitenkin käyttää malttia. Laitteiden liittäminen osaksi automaatiota tuo kustannuksia.

Kiinteistöautomaatio vai rakennusautomaatio? Mitä eroa?

Kiinteistöautomaatio termiä on käytetty yleisesti synonyyminä rakennusautomaatiolle.

METSTAN standardointikomitean päätöksen S249 (2019) mukaisesti kiinteistöautomaatio on kuitenkin rakennusautomaation ylätermi. Termeillä ei ole kuitenkaan suoraa yhteyttä rakennuksen ja kiinteistön selkeästi määritettyihin eroihin.

Kiinteistöautomaatio termiä on haluttu käytettävän järjestelmästä, joka ohjaa, hallinnoi tai valvoo taloteknisten laitteiden lisäksi järjestelmiä, joita ei ole perinteisesti mielletty ohjattavaksi, valvottavaksi tai säädettäväksi rakennusautomaatiolla. Esimerkiksi seuraavien järjestelmien integroiminen automaatiolle, muuttaa järjestelmän kuvauksen kiinteistöautomaatioksi:

• Vedenkulutus seuranta
• Lukitusjärjestelmät
• Rikosilmoitusjärjestelmät
• Paloilmoitinjärjestelmät
• Energian seuranta

Käsitteenä kiinteistöautomaatio ei ole vielä alalla vakiintunut standardointikomitean esittämän jaon mukaisesti. Esimerkiksi opinnäytetöissä (2021) on viitattu kiinteistön ja rakennuksen eroon, tunnettujen urakoitsijoiden sivuilla sanojen kerrotaan olevan synonyymejä sekä arkipuheessa termejä käytetään kumpaakin kummastakin.

Automaation rakennuttamista

Me Buildwisellä rakennutamme ja suunnittelemme automaatiojärjestelmiä olemassa oleviin liikekiinteistöihin. Toimimme merkkiriippumattomasti kaikkien järjestelmien ja automaatiourakoitsijoiden kanssa.

Onko rakennusautomaation uusinta edessä? Autamme mieluusti teitä onnistumaan sen uusinnassa!