Kerrostaloasunnon sisäilman kosteuden säätö

Abstract

Talvella sisäilma voi olla kuivaa, jolloin voi olla tarve kostuttaa sisäilmaa ilmankostuttimella. Tällöin ilmankosteutta täytyy kuitenkin valvoa ja tarvittaessa kytkeä ilmankostutin pois päältä tai sen tehoa pienentää, jos sisäilman kosteus asunnossa nousee liikaa. Ilmankosteuden tarkkailu ja kostuttimen manuaalinen ohjaus voivat tuoda ylimääräistä vaivaa. Tässä työssä toteutetaan ilmankosteuden säätöjärjestelmä tämän vaivan poistamiseksi.

Tämän työn tavoitteena on toteuttaa esineiden internetin avulla jo olemassa olevaa ilmankostutinta ja kosteusmittaria hyödyntäen säätöjärjestelmä, jonka avulla kerrostaloasunnon sisäilman kosteus saadaan talviaikaan pidettyä sopivalla tasolla ilman ihmisen valvontaa. Lisäksi tavoitteena on tutkia, kuinka pieneksi ilmankosteuden vaihteluväli saadaan säätöjärjestelmän avulla.

Säätöjärjestelmä toteutetaan automatisoimalla ilmankostutin seuraavasti: ilmankostutin kytketään älypistorasiaan, ja Raspberry Pi -minitietokoneella ajettava Python-ohjelma ohjaa älypistorasiaa Bluetooth-kosteusanturin mittausdatan perusteella. Sisäilman kosteutta säädetään vain ilmankostuttimen avulla, sillä järjestelmässä ei ole erillistä ilmankuivainta. Ilman kuivaamisesta huolehtii vain asunnon ilmanvaihto, jonka tehoa ei tässä työssä voida säätää.

Ilman suhteellisen kosteuden tavoitearvoksi asetetaan 37 %. Järjestelmää testataan viidessä vaiheessa, joista jokaisessa ilmankosteudelle asetettuja ala- ja ylärajoja muutetaan. Ensimmäisessä vaiheessa alarajaksi asetetaan 36 % ja ylärajaksi 38 %. Sen jälkeen rajoja muutetaan vaiheittain neljä kertaa niin, että viimeisessä vaiheessa alaraja on 36,99 % ja yläraja 37,01 %. Järjestelmää testataan yöllä ja päivällä, ja havainnoidaan ilmankosteuden vaihtelua eri tilanteissa.

Yöaikaan järjestelmää testattaessa järjestelmä pystyy suurimman osan ajasta pitämään ilmankosteuden lähellä tavoitearvoa. Lisäksi ilmankosteuden todellista vaihteluväliä saadaan pienennettyä jokaisessa testausvaiheessa, kunnes viimeisessä testausvaiheessa ilmankosteuden maksimi- ja minimiarvon välinen erotus yöaikaan on enää alle yhden prosenttiyksikön.

Päiväsaikaan sisäilman kosteudessa havaittiin merkittävästi suurempaa vaihtelua kuin yöaikaan. Tämä johtui pääsääntöisesti ihmisen toiminnasta aiheutuvasta sisäilman kosteuden noususta tai laskusta. Kun sisäilmaan kuivuutta tai kosteutta aiheuttava lähde poistui, järjestelmän avulla sisäilman kosteus saatiin sen jälkeen kuitenkin palautettua takaisin lähelle tavoitearvoa.

Voidaan todeta järjestelmän saavuttaneen tavoitteensa, sillä järjestelmä saatiin toteutettua ja järjestelmä kykenee pitkällä aikavälillä, suurimman osan ajasta, pitämään ilmankosteuden sopivalla tasolla ja riittävän lähellä asetettua tavoitearvoa. Lisäksi ilmankosteudelle saatiin alle prosenttiyksikön vaihteluväli ideaalitilanteessa, mikä osoittaa järjestelmän toimivan asuinolosuhteisiin riittävän hyvin tämän työn laitteistolla.