Konepajan energiatehokkuuden käsikirja: Konepajan energiatehokkuuteen vaikuttavat tekijät

Millaiset tekijät sitten vaikuttavat konepajan energiatehokkuuteen? Kannattaako ilmanvaihtoon, paineilmajärjestelmään, lämmitykseen tai valaistukseen kiinnittää huomiota?

Konepajan energiatehokkuuteen vaikuttavat tekijät

Ilmanvaihto

Ilmanvaihdolla tarkoitetaan yksinkertaisesti sitä, että tilaan tuodaan ja sieltä poistetaan ilmaa. Teollisuusilmastoinnissa ilmanvaihdon tarve määräytyy yleensä prosessin mukaan. (Työterveyslaitoksen www-sivut 2020.) Toimiva ja riittävän hyvä ilmanvaihto on perusta tehokkaalle energiankäytölle ja esimerkiksi konepajateollisuudessa sen tärkeys korostuu vahvasti. Monet konepajat ovat haastavia työskentelypaikkoja ja niissä on yleensä paljon sellaista toimintaa ja työskentelyä, joka vaatii tehostettua ilmanvaihtoa. Mikäli ilmanvaihto ei toimi kunnolla, työntekijät altistuvat tuotannossa syntyville epäpuhtauksille. (Energiatehokas ilmanvaihto tuo teollisuudelle säästöjä ja työviihtyvyyttä 2016.)

Teollisuusrakennuksissa ilmanvaihto on yleensä iso energian kuluttaja. Teollisuuskiinteistöjen lämmönkäytöstä jopa 31 % kuluu ilmanvaihtoon. Positiivinen asia kuitenkin on, että konepajateollisuudessa ilmanvaihdon energiakäyttöä pystytään yleensä aina tehostamaan. Konepajan ilmanvaihdon energiatehokkuuteen vaikuttaa esimerkiksi ilmavirta, tuloilman lämpötila, puhaltimen käyntiaika ja säätötapa sekä lämmöntalteenotto ja sen tehokkuus. Hyvä ja tehokas ilmanvaihto on kustannustehokas, tarkoituksenmukaisesti toimiva, turvallinen, energiatehokas, työhyvinvointia edistävä ja lisäksi älykkäästi ohjattava. (Energiatehokas ilmanvaihto teollisuudessa n.d.)

Konepajateollisuudessa ilmanvaihdon tehokkuuteen tulisi kiinnittää erityistä huomiota myös siksi, että se vaikuttaa oleellisesti työympäristön viihtyvyyteen ja terveellisyyteen. Tehokas ilmanvaihto on oleellinen tekijä monissa konepajoissa ja sen toimivuuteen kannattaa panostaa. Myös työturvallisuuslaissa mainitaan työolosuhteista ja ilman epäpuhtauksista. Työturvallisuuslain mukaan työpaikalla työntekijää vahingoittavissa tai häiritsevissä määrin esiintyvien epäpuhtauksien leviäminen on mahdollisuuksien mukaan estettävä. Ilman epäpuhtaudet on riittävissä määrin koottava sekä poistettava tarkoituksenmukaisen ilmanvaihdon avulla. Tällaisia epäpuhtauksia ovat esimerkiksi pöly, höyry, savu ja erilaiset kaasut. (Työturvallisuuslaki 738/2002, 37 §.)

 

Paineilmajärjestelmä

Paineilmajärjestelmä on tyypillinen sivuprosessi esimerkiksi tuotannossa ja se jää helposti pääprosessin varjoon. Tuotantoprosessin paineilmajärjestelmä voi kuitenkin muodostaa jopa kolmasosan yrityksen energiankuluista. Paineilmavuodot voivat olla niin pieniä, että niitä ei huomata normaalitarkastuksien yhteydessä. Pienetkin paineilmavuodot kuitenkin pienentävät järjestelmän tehokkuutta ja ne voivat viedä järjestelmän tehosta jopa viidenneksen. Tuotantotiloissa on monesti kymmeniä vuotoja ja niiden yhteenlaskettu vuosikustannus voi nousta jopa tuhansiin euroihin. Paineilmajärjestelmän energiatehokkuuteen vaikuttaa esimerkiksi verkoston painetaso ja jo aiemmin mainitut paineilmavuodot. Paineilmajärjestelmän sähkönkulutusta on mahdollista vähentää esimerkiksi paineen alentamisella, vuotojen korjauksella sekä kompressorin säädöillä. Kuvassa 6 on esitetty suuntaa antava arvio paineilmajärjestelmän vuotoreikien koon vaikutuksesta vuotomäärään ja kustannuksiin. Paineilmajärjestelmä saattaa sisältää paljonkin vuotoreikiä ja kuvasta voi huomata, että jo melko pienienkin reikien korjaaminen saattaa tuottaa huomattavia säästöjä vuodessa. (Öster & Motiva 2012.)

 

Kuvassa esitetään erikokoisia vuororeikiä 1 millimetrin halkaisijasta 5 millimetrin jalkaisijaan sekä niiden vuotomäärät ja vuodosta aiheutuneet kustannukset vuodessa. Esimerkiksi 5 millimetriä halkaisijaltaan olevan reiän vuodon vuotuiset kustannukset voivat olla 6580 euroa.
Kuva 6. Vuotoreiän koon vaikutus vuotomäärään ja kustannuksiin. (Öster & Motiva 2012.)

Lämmitys

Energiatehokkaalla lämmittämisellä on merkittävä vaikutus esimerkiksi kansantalouteen, sillä rakennusten lämmitykseen kuluva energia on noin kolmannes Suomen primäärienergian käytöstä. Lämmityksessä kannattaa muistaa, että esimerkiksi lämmityslaitteiden on toimittava hyvällä hyötysuhteella kaikissa tilanteissa. On myös huomioitava, että lämmönkehityslaitteistot ja lämminvesivaraajat sekä lämmitysverkoston putket, venttiilit ja pumput on lämmöneristettävä siten, että hallitsematonta lämmönluovutusta ei pääse tapahtumaan. (Rakennustietosäätiö RTS 2007, 3.)

Konepajateollisuudessa lämpöenergiaa kuluu esimerkiksi tilojen lämmitykseen sekä prosesseihin. Kiinteistöissä ja prosesseissa käytettävä lämpö voidaan joko ostaa tai tuottaa itse. Oman lämmöntuotannon kokonaiskustannuksiin vaikuttavat merkittävästi polttoaineet sekä tuotantotapa. Lämmönsiirrossa puolestaan pumput ovat merkittävässä asemassa, ja pumpun hankinnassa tulee ottaa huomioon koko pumppausjärjestelmä. Sen tulee putkistoineen ja säätölaitteineen olla energiatehokas, jotta pumpun valinnalla olisi merkitystä kokonaisuuden kannalta. (Mattila & Motiva 2012, 10–11.)Konepajan toimisto- ja tuotantotilojen lämmitykseen käytettävään energiamäärään vaikuttavat esimerkiksi lämmitettävän pinta-alan suuruus, rakennuksen eristystaso, käytössä oleva lämmitysjärjestelmä sekä sen hyötysuhde, ulkoilman lämpötila ja toimisto- ja tuotantotiloissa käytettävistä sähkölaitteista saatava lämpö. (Ympäristöosaava www-sivut 2021).

Kaukolämpö

Teollisuudessa yleisesti käytetty lämmitysmuoto on kaukolämpö. Se on tehokas ja edullinen tapa lämmittää tiloja ja käyttövettä sekä se sopii hyvin erilaisiin teollisuusprosesseihin. Kaukolämmitys on yleensä hyvä lämmitysmuoto myös siksi, että se on helppo yhdistää muiden lämmöntuotantotapojen kanssa hybridilämmitykseksi. Tällöin lämmöntuotannossa voidaan hyödyntää esimerkiksi aurinkolämpöä. Kiinteistön lämmityksessä on mahdollista käyttää myös prosessin tuottamaa hukkalämpöä. Höyryä puolestaan käytetään monesti prosessitarpeisiin. Teollisuusrakennuksen päälämmönlähteenä ei yleensä ole taloudellisesti kannattavaa käyttää esimerkiksi sähkölämmitystä. (Mattila & Motiva 2012, 10; Rakennustietosäätiö RTS 2007, 8.)

Kaukolämmön etuina ovat ehdottomasti sen toimitusvarmuus sekä energiatehokkuus. Kaukolämpö on myös melko helppo, vaivaton ja huoltovapaa lämmitysmuoto. Mikäli kaukolämmön kanssa ilmenee ongelmia, apua on saatavina ammattilaisilta järjestelmän säätämiseen sekä korjaamiseen. Kaukolämmön jakelun keskeytykset ovat harvinaisia ja kaukolämmön toimintavarmuus Suomessa onkin melkein 100 %. Kaukolämmön hinnoittelu on myös selkeää ja mahdolliset hinnanmuutokset ennakoitavissa. Kaukolämmön aiheuttamat ympäristövaikutukset pienenevät, mikäli kaukolämpölaitoksessa käytetään polttoaineena uusiutuvaa energiaa. Näin ollen sitä pidetään myös suhteellisen ympäristöystävällisenä lämmitysmuotona. Kaukolämpöön voi liittyä, mikäli lähistöllä on kaukolämpöverkko tai sellainen on suunnitteilla. Kaukolämmön hinta muodostuu yleensä energiamaksusta, tehomaksusta ja kertaluontoisesta liittymismaksusta. (Lämpöhuollon www-sivut 2021a.)

Kaukolämpölaitteiston tekninen käyttöikä on useimmiten noin 20–25 vuotta. Laitteiston ja sen osien huolto tai vaihtaminen voi kuitenkin olla ajankohtaista jo ennen teknisen käyttöiän täyttymistä, joten niiden kunto on hyvä tarkistaa säännöllisesti, esimerkiksi vuosittain. Kaukolämpölaitteiston huoltotyöt on jätettävä ammattilaisen hoidettavaksi, jotta työ tehdään turvallisesti ja laitteisto toimii moitteettomasti. Kaukolämpölaitteiston teknisen käyttöiän aikana laitteisto kuluu sekä lämmönjohtokyky kärsii. Myöskään epäpuhtauksilla pinttynyt laitteisto ei hyödynnä lämpöä riittävän hyvin. Lämmityskustannuksissa voidaan säästää sillä, että kaukolämpölaitteisto sekä sen säädöt ovat kunnossa. Kaukolämmön optimaalisessa käytössä kaukolämpöveden jäähtymä on mahdollisimman suuri. Jäähtymä tarkoittaa kaukolämpöverkosta kiinteistöön tulevan sekä sieltä kaukolämpöverkkoon palaavan veden lämpötilaeroa. Kaukolämpöveden jäähtymän lasku onkin yleensä merkki jostakin laitteiston viasta. Kaukolämpölaitteisto voi hajota monella tapaa ja vikojen havaitseminen voi olla vaikeaa. Näin ollen kaukolämpölaitteistoa on hyvä valvoa säännöllisesti, jotta mahdolliset viat havaitaan ja niihin voidaan reagoida tarpeeksi ajoissa. (Lämpöhuollon www-sivut 2021a; Lämpöhuollon www-sivut 2021b.)

Rakenteet

Vanhojen rakennusten ulkovaipan kautta tapahtuva lämmönhukka on huomattavasti suurempi kuin nykypäivän rakennusten. Vanhojen rakennusten korjaaminen pelkästään energiansäästön vuoksi ei kuitenkaan usein ole kannattavaa. Monesti suurin hyöty saadaan, kun lämmöneristävyyden merkittävät parannukset tehdään jonkin muun korjauksen yhteydessä. Ulkoseinillä on merkittävä osuus rakennuksen lämpöhäviöistä, sillä ne muodostavat rakennuksen vaipasta suurimman osan ja esimerkiksi vanhoissa rakennuksissa niiden lämmöneristävyys on melko huono. (Hekkanen, Hemmilä, Holopainen & Norvasuo 2007, 21.) Myös katon kautta karkaa yleensä paljon lämpöä ja monissa vanhoissa teollisuushalleissa kattojen eristysarvot ovat huonoja. Myös erilaiset kosteus- ja rakennevauriot eristyksessä lisäävät lämmönkarkaamista. (Heikkinen, Järvenpää, Keinänen-Toivola & Lähde 2020a.)

Rakennuksen ulkovaipan hyvä ilmanpitävyys on tärkeä osa rakennuksen energiatehokkuutta ja sen parantaminen vähentää yleensä hallitsematonta sekä energiankulutusta lisäävää vuotoilmanvaihtoa. Rakennusosien liitoskohdat, elementtisaumat, hormit, erilaiset läpiviennit, tiivisteiden puutteet sekä ikkunoiden ja ovien liitokset ovat tyypillisiä ilmavuotokohtia. Ilmavuodoilla on suuri vaikutus myös ilmanvaihdon oikeaan toimintaan sekä lämmöntalteenoton tehokkuuteen. Korkeissa teollisuusrakennuksissa sisä- ja ulkolämpötilaerosta aiheutuva terminen paine-ero aiheuttaa sisäilman virtaamisen ulos erityisesti rakennuksen yläosasta ja puolestaan ulkoilman virtaamisen sisään rakennuksen alaosasta. (Heikkinen, Järvenpää, Keinänen-Toivola & Lähde 2020b; Hekkanen ym. 2007, 31.)

Valaistus

Konepajan teollisuus- ja tuotantotilojen valaistus voi vaikuttaa niin tuottavuuteen, työhyvinvointiin, kuin työturvallisuuteenkin. Tämän vuoksi on hyvä kiinnittää huomiota kunnolliseen ja toimivaan valaistukseen. Monet konepajat voivat kuitenkin olla valaisuksen kannalta haasteellisia ympäristöjä ja oikeanlaisten valaisimien valintaan ja sijoitteluun kannattaa perehtyä kunnolla. Nykyään valaistuksessa keskitytään sen toimivuuden ja sopivuuden lisäksi myös esimerkiksi sen taloudellisuuteen ja ympäristöystävällisyyteen. Energiatehokas valaistus on mahdollista saada parantamalla valaisimien rakennetta, mutta ensisijaisesti energiatehokkuutta kannattaa lähteä parantamaan yksinkertaisemmilla ratkaisuilla. On tärkeää, että oikeat valaisimet sijoitetaan oikeisiin paikkoihin ja mahdollisuuksien mukaan vielä oikealla tavalla ohjattuina. (Mononen 2020.)

On hyvä huomioida, että kaikki valaisintyypit eivät välttämättä sovi kaikkiin teollisuusympäristöihin. Esimerkiksi joillakin konepajoilla esiintyy korkeita lämpötiloja ja pölyisyyttä, joten tämäntyyppisiin tiloihin on monesti asennettava erikoisvalaisimia. Tällaisissa ympäristöissä lämpö ja likaantuminen saattavat vaikuttaa valaisimien toimivuuteen, mikä kannattaa ottaa huomioon. Teollisuusvalaistuksessa tulee käyttää mahdollisimman tehokkaita ja vaikeissakin olosuhteissa toimivia valaisimia. Tärkeintä on saada tarpeeksi valoa sinne, missä sitä tarvitaan. Vaikka monissa konepajoissa on varmasti hyvä kiinnittää huomiota valaistuksen energiatehokkuuteen, niin on kuitenkin muistettava myös turvallisuusasiat. Teollisuusympäristöissä joitakin tiloja ei välttämättä voida pitää kokonaan pimeinä, mutta esimerkiksi joidenkin tilojen valotehoja voidaan usein vähentää ainakin jonkin verran. (Mononen 2020.)

Vieritä ylös