Monitieteinen mittaus- ja testialusta

Yksi Hyytiälän uudisrakennuksen monista tutkimustehtävistä on puurakennuksen, ympäristön ja käyttäjien vuorovaikutuksen tutkimus. Uudisrakennuksen yhteyteen on rakennettu valmiudet monitieteiselle tutkimusinfrastruktuurille, jonka yksi osajärjestelmä on puunkosteuden mittalaitejärjestelmästä, jolla tutkitaan Hyytiälän uudisrakennuksen CLT-rungon ominaisuuksia osana elävää elämää.
CLT-rungon ominaisuuksien mittaaminen

Jokainen anturipaikka on etukäteen tarkkaan määritelty ja jokainen anturiryhmä mittaa puun kosteuspitoisuutta kahdeksasta eri syvyydestä. Päällimmäisessä lamellissa syyt kulkevat pystysuuntaan ja siitä mittauksia saadaan 8 ja 18 millin syvyydestä ruuveilla, joiden pituudet ovat 30 ja 40 millimetriä.

Asennuspaikkojen määrittelyyn, mittaamiseen ja antureiden paikkojen ja sarjanumeroiden dokumentointiin meni saman verran aikaa kuin varsinaiseen asennustyöhön.

Kussakin mittauskohdassa on neljä anturia ja 16 ruuvia, joiden vaihtelevat pituudet (30 – 240mm), paikat ja esiporausten syvyydet ovat tarkan suunnitelman määräämiä. Kalibroitujen kosteuspitoistuusanturien toiminta perustuu sähköä johtaviin ruuveihin, joita oli 10 eri pituutta. Pisimmät anturiruuvit ulottuvat sisäseinän pintalamelliin asti. Pisimpien ruuvien katkeamisen välttämiseksi eri reiät on porattu tarkasti määriteltyyn syvyyteen asti. Kuva: Anssi Yli-Jyrä.

Rakennuksen CLT-rungon ulkopinnan voinnin seuraaminen on ratkaisevan tärkeää, sillä liimapuu heikkenee ja ikääntyy ulko-olosuhteiden voimakkaiden vaihteluiden vaikutuksesta. Pääosa antureista on kiinnitetty rakennuksen ulkopinnalle, niiden päälleon kiinnitetty vain tuuletusrimat ja paneeliverhous.

Rungon sisäpintaan on tehty moninkertainen palosuojakäsittely ja siksi on hyvä, että sisäseinän pintaan tehtiin rakennusvaiheessa niin vähän reikiä kuin mahdollista. Mitataksemme kosteuspitoisuutta rakennuksen sisäpuolen päällimmäisestä lamellista, tunkeuduimme lamelliin seinän ulkopinnalta käyttäen 240 milliä pitkiä elektrodeja.

Pitkäaikaisdata saatavilla avoimeen tutkimuskäyttöön

Anturit ovat toimineet asennuksen jälkeen täysin itsenäisesti ja lähettävät dataa IoT-verkon kautta sekä HY:n että anturivalmistajan datapilviin, joista pääsee tarkkailemaan esim. seinäelementtien kosteuspitoisuuksia eri lamellisyvyyksissä.

Anturit on mallinnettu pohjapiirustukseen. Esimerkkinäkymän mukaan kabinettihuoneen seinäelementin pintalamellien kosteuspitoisuus (%MC) on yli 13 %, kun taas välilamellit muistavat matalamman, n. 10 %:n kosteuspitoisuuden, joka materiaalissa vallitsi tehdasolosuhteissa.

Tulevaisuuden tutkimusmahdollisuudet

Uudisrakennukseen on asennettu vasta murto-osa sen infrastruktuurin mahdollistavista antureista. Pelkästään näistä saadaan jopa 108 erilaista mittaustietoa, mutta kaiken kaikkiaan suunniteltu runkorakenteen anturijärjestelmä käsittää lähes kymmenen erilaista anturityyppiä ja yhteensä useita satoja antureita. Hyytiälän Livin Labia on tarkoitus laajentaa niin, että myös sisätilan olosuhteiden vaihtelua ja rakennetun ympäristön vaikutusta käyttäjäkokemukseen on mahdollista tutkia.

Rakenneantureiden käyttöiäksi on suunniteltu 15-30 vuotta. Tavoitteena on, että rungon monitorointi voisi jatkua vuosikymmeniä. Syntyvää pitkittäisdataa on mahdollista yhdistää SMEAR II-tutkimusaseman laajaan dataan. Tältä pohjalta mahdollistuvaa moniulotteista dataa tarvitaan esimerkiksi siihen, että pystyisimme mallintamaan paikallisolosuhteiden ja ilmakehän vaikutusta puurakennuksen kestävyyteen ja käyttäjäkokemukseen.