Energia- ja käyttöjärjestelmät off-grid-talossa : Omavaraisen talon suunnitelma Suomeen

Abstract

Kiinnostus uusiutuviin energiantuotantotapoihin ja omavaraisiin ratkaisuihin kasvaa jatkuvasti. Kunnallisten vesi-, sähkö- ja lämmitysverkostojen korvaaminen vaihtoehtoisilla järjestelmillä kiinnostaa yhä useampaa ja vastaavia järjestelmiä toteutetaan niin tiiviimmin kuin hajautetumminkin asutuilla alueilla. Omavaraiset tekniset järjestelmät voivatkin olla hyvä keino vähentää esimerkiksi energiankulutuksen kustannuksia tai lisätä asumisen mukavuutta vapaa-ajan asunnoissa. Off-grid-ratkaisuja voidaan käyttää myös kiinteistön ainoana infrastruktuurina, jolloin rakennuksen toiminnot edellyttävät omavaraisia ratkaisuja.

Suomessa haasteita aiheuttavat vaihtelevat vuodenajat, joiden vuoksi rakennukselta ja sen järjestelmiltä vaaditaan sopeutumista talvisin pitkäkestoiseen pakkaseen ja pimeyteen ja toisaalta kesäisin korkeisiin lämpötiloihin.

Tavallisessa asuinrakennuksessa monet elämisen perustoiminnot toimivat monimutkaisten järjestelmien ansiosta sujuvasti, eikä järjestelmien olemassaoloa edes huomaa. Vapaa-ajan asunnoilla, kuten mökeillä, saattaa korostua se, kuinka paljon työtä ja huoltoa toiminnot vaativat ilman järjestelmiä tai julkista infrastruktuuria. Asumisen tarpeisiin on kuitenkin olemassa monenlaisia ratkaisuja, joista jotkut ovat tunnettuja mökkikäytössä ja toiset ovat vähemmän hyödynnettyjä, mutta yhtä toimivia.

Omavaraisessa asumisessa järjestelmien suunnittelu ja resurssien tuottaminen ja hankkiminen ei kuitenkaan riitä, vaan pitää ottaa huomioon myös niiden kulutus. Kulutuksen ja tuotannon tulee olla tasapainossa keskenään.

Erilaisia suunnitteluratkaisuja hyödyntäen voidaan suunnitella omavaraisesti toimiva asuinrakennus. Tämän diplomityön suunnitelmaosiossa vertaillaan kahta järjestelmäkokonaisuutta. Yksinkertaisemmat ratkaisut ovat usein edullisempia ja helpompia asentaa, mutta vaativat käyttäjiltään enemmän huoltotoimenpiteitä. Esimerkiksi päivittäiset perustoiminnot, kuten hygienianhoito ja kotityöt, voivat olla työläämpiä ja näin ollen heikentää asumisen mukavuutta. Monimutkaisemmat ja modernimmat järjestelmät mahdollistavat korkeamman asumisen mukavuuden mutta ovat erityisesti syrjäisillä alueilla toteutettuina kalliimpia ratkaisuja.

Interest in renewable energy production methods and self-sufficient solutions is constantly growing. Replacing municipal water, electricity, and heating networks with alternative systems is becoming more attractive, and similar systems are being implemented in both densely populated and more sparsely inhabited areas. Self-sufficient technical systems can be a good way to reduce energy consumption costs or increase living comfort in leisure homes. Off-grid solutions can also be the only infrastructure for a building, making self-sufficiency essential.

In Finland, challenges arise from varying seasons, which require buildings and their systems to adapt to long-lasting freezing temperatures and darkness in winter, as well as high temperatures in summer.

In a typical residential building, many basic functions are efficiently managed through complex systems, and their existence often goes unnoticed. However, in leisure homes, such as summer cottages, the amount of work and maintenance required by these functions becomes more apparent without systems or public infrastructure. There are various solutions available for housing needs, some of which are familiar from cottage use, while others are less common but still as functional.

For self-sufficient living, it’s important not only to plan and create systems; the energy consumption must also be taken into account. Consumption and production must be balanced with each other.

By utilizing different design solutions, a self-sufficient residential building can be planned. In the design section of this master’s thesis, two system combinations are compared. Simpler solutions are often more affordable and easier to install, but they require more maintenance from the users. For example, daily basic activities, such as personal hygiene and household chores, can become more labor-intensive, thus reducing living comfort. More complex and modern systems enable higher living comfort but are more expensive, especially when implemented in remote areas.