Ryoki Kogyo Co., Ltd. auttaa luomaan optimaalisia asuin- ja työympäristöjä

Infektioiden hallinnan kehittäminen

The Ryoki Kogyo Co., Ltd. on perustettu vuonna 1930. Alun perin jäähdytyslaitteistoja valmistaneen yrityksen päätoimialana on nykyään ilmastointi-, vedenjakelu- ja viemäröintijärjestelmien asentaminen itäisessä Japanissa. Yrityksen missiona on optimaalisten asuin- ja työympäristöjen luominen sekä kestävän kehityksen mukaisen yhteiskunnan edistäminen. Se keskittyy erityisesti kansanterveyden, turvallisuuden ja mukavuuden kehittämiseen parantamalla hengitysilman laatua.

ProOptiment on Ryoki Kogyon patentoitu infektioriskien hallintajärjestelmä  oleskelutiloihin. Se on suunniteltu erityisesti julkisia tiloja, sairaaloita, oppilaitoksia ja muita sellaisia tiloja varten, joihin kokoontuu paljon ihmisiä. Mittaamalla CO₂-pitoisuutta, lämpötilaa ja kosteutta sekä yhdistämällä mittaustiedot Internetistä saataviin alueellisiin epidemiatietoihin ProOptiment määrittää infektion todennäköisyyden. ProOptiment valvoo ympäristön ilmanlaatua reaaliaikaisesti ja ohjaa ilmastointia/tuuletusta, ilman virtausta sekä kosteutta automaattisesti infektioriskin mukaan. Lisätietoja ProOptimentista on saatavilla  täältä  (sivu on japaninkielinen) 

ProOptiment on kehitetty erityisesti terveydenhuoltoalaa varten. Tarkoituksena oli vähentää sairaalahenkilöstön työtaakkaa määrittämällä, kuinka suuri ilmateitse tarttuvien infektioiden riski on. COVID-19-pandemian aikana kävi nopeasti selväksi, että vain luotettavimmat infektioiden ehkäisytoimet voidaan katsoa riittävän hyviksi. 

Nyt Ryoki Kogyon tavoitteena on vähentää infektioriskiä terveydenhuollon lisäksi koko yhteiskunnassa kohdentamalla toimet julkisiin tiloihin, joihin kokoontuu paljon ihmisiä. Yrityksen odotuksena on, että tilastollinen riskinhallinta tulee hyväksytymmäksi sitä mukaa kuin maailma oppii elämään koronaviruksen kanssa. Tarjoamistamme infektioriskin indikaattoreista tulee silloin yhä tärkeämpiä.

Mitä hyötyä CO₂-pitoisuuden mittauksesta on infektioriskin hallinnassa?

Tuulettimet voidaan aktivoida automaattisten ohjausjärjestelmien avulla, kun rakennuksessa on paljon ihmisiä. Tämä vähentää infektioriskiä. Tällaisia CO₂-pitoisuuden mittaamista ohjausta varten käyttäviä ohjausjärjestelmiä on jo otettu laajalti käyttöön Japanissa. 

Ongelmia voi kuitenkin esiintyä, kun CO₂-pitoisuusmittausta käytetään ainoana perusteena tuuletuksen ohjaukselle. Jos tartuntatautien leviäminen yhteiskunnassa on verrattain vähäistä, ulkoilman sisäänottoon voidaan tuhlata tarpeettoman paljon energiaa. 

On liikaa vaatia terveydenhuollon ammattilaisia valitsemaan energian säästämisen ja infektioriskin hallinnan tarpeen välillä. ProOptiment poistaa manuaalisen operoinnin tarpeen. Sitomalla tuulettimien toiminnan infektioriskiin vain CO₂-pitoisuusmittauksiin nojaamisen sijaan ProOptiment tarjoaa mahdollisuuden hallita infektioriskiä, vähentää työkuormitusta ja parantaa energiatehokkuutta.

”Tärkeimpiä tavoitteitamme olivat käyttäjien työkuorman vähentäminen, infektioriskin visualisointi, ennakoivien toimenpiteiden tekeminen selkeiden mittaustietojen perusteella sekä tuuletuksen ohjauksen yhdistäminen näihin mittauksiin”, Ryoki Kogyo Co., Ltd:n tuotekehitysosaston johtaja Masahiro Renda sanoo.

ProOptiment käyttää Vaisalan GMD20-sarjan hiilidioksidilähetintä, GMW80-sarjan hiilidioksidi-, kosteus- ja lämpötilalähettimiä (GMW83DRP,  HMS82) ja  GMP252 -hiilidioksidimittapäätä.

”ProOptiment-järjestelmässä käytetyt mittalaitteet ovat modulaarisia, joten asennus ja vaihto sujuvat helposti. Tämän ansiosta käyttäjät saavat etuina esimerkiksi luotettavan tarjonnan ja joustavan huoltopalvelun. Pystymme myös vastaamaan käytön muutoksiin lennosta”, Masahiro Renda sanoo. ”CO₂-antureiden valinnassa täytyy ottaa hintojen lisäksi huomioon myös toiminnot ja muotoilu”, hän jatkaa. ”Esimerkiksi turvallisuus ja mukavuus ovat tärkeitä paikoissa, joihin kokoontuu paljon ihmisiä, joten käytettävissä olevat näytöt ja värivalikoimat ovat myös tärkeitä valintakriteereitä.”

CO₂-pitoisuusmittauksen merkitys infektioriskin laskennassa

”Tärkein suure infektioriskin laskemisessa on sisätilojen CO₂-pitoisuus. On kuitenkin hyvin tärkeää myös selvittää tarkasti, kuinka paljon CO₂-pitoisuus on kasvanut verrattuna ulkotilojen CO₂-pitoisuuteen. Molemmat tekijät vaikuttavat laskelmaan suoraan, ja ne ovat olennaisia myös itse järjestelmän kannalta, joten halusimme löytää mahdollisimman tarkat CO₂-anturit”, Masahiro Renda sanoo.

Seuraava koelaskelma osoittaa CO₂-anturien tarjoamien tietojen tarkkuuden merkityksen.
Sisätilojen CO₂-pitoisuuden muuttuessa arvosta 1 190 ppm arvoon 1 290 ppm tartunnan todennäköisyys kasvaa 2 %, kun läsnä on 500 tartunnan saanutta henkilöä. Tartunnan todennäköisyys kasvaa 10 %, kun läsnä on 3 000 tartunnan saanutta henkilöä. Esimerkiksi influenssan tapauksessa infektioriski 0,19 % muunnetaan oletusarvoisesti hälytystasoksi 100 %, kun suoritetaan hälytyksiä/ohjauksia. 

Image

(1) Ilmanpuhdistimet (asennettuna useita yksiköitä)            (2) UVC-laitteet (asennettuna useita yksiköitä) 

Infektioriski lasketaan kahden arvon perusteella: ulkoilman ja sisäilman välisen hiilidioksidipitoisuuden eron sekä tartunnan saaneiden henkilöiden määrän. Tartunnan saaneiden henkilöiden määrän kasvaminen muuttaa myös vaikutusta hiilidioksidin mittausvirheisiin, joten kokonaisvaikutusta on mahdotonta määrittää.

”CO₂-anturien valmistajia on useita, ja CO₂-antureina myydään myös laitteita, jotka mittaavat muita kaasuja. Saimme aluksi karvaita kokemuksia, kun käytimme toisen valmistajan CO₂-anturia, joka oli epäluotettava eikä kyennyt suorittamaan laskelmia oikein. Käänsimme kaikki kivet etsiessämme CO₂-anturia, joka pystyisi tuottamaan tarkat mittaukset ei-dispersiivisellä infrapunamenetelmällä (NDIR), ja päädyimme lopulta Vaisalan CO₂-anturiin, joka on erittäin tarkka. Muistan yhä hämmästykseni, kun sain tietää, että siinä on jopa automaattinen korjaustoiminto. Kaiken lisäksi sillä on viiden vuoden takuu, joten voimme nauttia erittäin tarkoista mittauksista pitkän aikaa.” – Masahiro  Renda.

”Mahdollisuus vaihtaa pelkkä anturi moduulia vaihtaessa on erittäin kätevä, ja se tuo käyttäjälle merkittävän edun huoltotarpeen vähentyessä”, Masahiro Renda  toteaa. Valitsimme ProOptimentin kanssa käytettävän CO₂-anturin vertailutestien pohjalta. CO₂-pitoisuuden mittaustietojen vertailu osoittaa selvästi erot tunnistustarkkuudessa. Tämän ansiosta voimme vähentää infektioriskiä ja tehdä julkisista tiloista turvallisempia kaikille.

Patentoitua teknologiaa tarkkoihin CO₂-mittauksiin

Vaisala käyttää hiilidioksidipitoisuuden mittaamiseen yhdellä valonlähteellä ja kahdella aallonpituudella toimivaa NDIR-teknologiaa (non-dispersive infrared, ei-dispersiivinen infrapuna). Kaikissa Vaisalan hiilidioksidiantureissa käytetään patentoitua  CARBOCAP®-teknologiaa. Vaisalan hiilidioksidianturissa on myös innovatiivinen mikrotyöstetty, sähköisesti viritettävä FPI (Fabry-Pérot-interferometri) ‑suodatin. Tämä suodatin mahdollistaa mitattavan aallonpituuden valitsemisen. Hiilidioksidipitoisuuden mittausta varten voidaan valita hiilidioksidin absorboimat aallonpituudet, ja perusmittausta varten voidaan valita aallonpituudet, joita hiilidioksidi ei absorboi. Tämän suodattimen avulla voidaan korjata kaikki CO₂-pitoisuuden mittausvirheet, jotka aiheutuvat valonlähteen heikkenemisestä tai valon reitillä olevasta kontaminaatiosta. Näin voidaan eliminoida yleiset mittausarvojen ryöminnän syyt, joita muiden valmistajien NDIR-antureissa esiintyy.

”Jos CO₂-antureita on sekä sisä- että ulkotiloissa, laskelmista tulee tarkempia. Jotkut käyttäjät pitävät CO₂-anturien asentamista ulkotiloihin hankalana, mutta mitattaessa pelkästään sisätiloista voi esiintyä mittausvirheitä, joten suosittelemme mittaamaan sekä sisä- että ulkotiloista”, Ryoki Kogyo Co., Ltd:n tuotekehitysosaston johtaja Masahiro Renda sanoo.

CO₂-pitoisuusmittausten kenttätestauksia suoritettiin useassa terveydenhuollon laitoksessa yli vuoden ajan. Käyttöönoton jälkeen ei esiintynyt mitään säännöllisiä eikä äkillisiä ongelmia eikä myöskään mittausarvojen ryömintää. Yhdessä laitoksessa lämmönvaihto- ja tuuletusjärjestelmän käyttö  vähensi infektioriskiä 30 % ilman mitään haittavaikutusta ilmastoinnin tai lämmityksen suorituskykyyn. Samalla saavutettiin 87 %:n energiansäästö suhteessa lisääntyneeseen tuuletukseen.

Image

Kosteusmittausteknologian käyttö ihmisen intuition täydentäjänä

ProOptiment-järjestelmässä on myös sisäänrakennettu toiminto, joka mittaa ennustettua lämpötilan ja kosteuden tuntua (Predicted Mean Vote, PMV) CO₂-pitoisuuden mittaamisen lisäksi. PMV on olennainen mittari ilmastoinnissa, koska se käytännössä osoittaa lämmön mukavuuden. Ihmiset ovat yleisesti ottaen vähemmän herkkiä kosteudelle kuin lämmölle, joten monet ihmiset eivät osaa liittää epämukavuuttaan ja viiveellä esiintyviä terveysongelmiaan kosteuteen, vaikka näillä olisikin todellisuudessa yhteys. Siksi inhimillistä intuitiota voidaan täydentää kosteusmittausteknologian käytöllä.

”Uskon olevan myös tilanteita, joissa automaattinen ohjaus voi auttaa sairaalapotilaita ja muita, jotka eivät ehkä pysty kertomaan epämukavasta olostaan. Koska laskentatavat ovat erilaiset liikkuville ja paikallaan oleville ihmisille, parametreja voidaan myös muuttaa samoissa tiloissa tarkoituksen mukaan – esimerkiksi odotushuoneissa, joissa ihmiset pääasiassa istuvat, ja virkistystiloissa, joissa ihmiset liikkuvat enemmän”, Ryoki Kogyo Co., Ltd:n kehitysosaston johtaja Yasuo Takano sanoo.

”On myös mahdollista tehdä ennakoivia toimenpiteitä määrittämällä asennuksen automaattisia ohjauksia tiukemmilla standardeilla, esimerkiksi immuunipuutostaudista kärsiville potilaille, joille tartuntataudit ovat tavallista suurempi riski. Visuaaliset ilmoitukset voidaan myös jättää sellaisikseen ja määrittää vain ohjaukset etukäteen. Ohjausjärjestelmiä voidaan muuttaa kutakin patogeenia ja tilaa varten.”
–    Yasuo Takano, kehitysosaston johtaja, Ryoki Kogyo Co., Ltd.

Tällaisten joustavien kokoonpanovaihtoehtojen ansiosta ProOptiment on hyvin käyttäjäystävällinen. Vaisala tarjoaa laajan valikoiman CO₂-pitoisuuden, lämpötilan ja kosteuden mittauksen tuotteita, kuten asennettavia sisäilman laadun antureita, jotka pystyvät mittaamaan kaikkia kolmea parametria, sekä erittäin tarkkoja modulaarisia CO₂-antureita, jotka voidaan asentaa minne tahansa.

Uusi automaattisten ohjausjärjestelmien konsepti

”Ilmanvaihto on liiketoimintamme pääpainopiste, joten meillä oli jo oma konseptimme antureita hyödyntävästä IoT:stä. Viime vuosina olemme saaneet runsaasti uusia mahdollisuuksia hyödyntää anturitietoja. Vastaisuudessa uskon kaikkialla yhteiskunnassa olevan yhä enemmän tilanteita, joissa käytetään anturitietoja”, Masahiro Renda sanoo. ”Näemme tulevaisuuden, jossa etävalvonta [anturitietojen avulla] on olennainen teknologia sellaisten sosiaalisten haasteiden ratkaisemisessa kuin hiilineutraalius, energiansäästö, työvoimapula ja ennakoiva huolto”, Yasuo Takano jatkaa.

Jotta voidaan saavuttaa tehokas, älykäs hallinta tällaisen järjestelmän avulla, CO₂-anturien valinnan perustana on oltava riittävä ymmärrys CO₂-anturityypeistä ja niiden ominaisuuksista, kuten miten tiloissa kerätään tietoja, mihin paikkoihin tiloissa minkäkinlaiset CO₂-anturit kannattaa asentaa ja miten ne kannattaa johdottaa. Vaisalalla on kattava valikoima erittäin tarkkoja CO₂-pitoisuuden mittausantureita, jotka on helppo asentaa ja joita voidaan käyttää järjestelmän moduuleina.

Kehittyneen älykkään hallintajärjestelmän tulisi muun muassa kyetä keräämään toimipaikan ja toimintojen tilatietoja ja toteuttamaan ohjaus etätoimintona. Monipuoliset sovelluskohteet, kuten miehittämättömien tilojen etäkäyttö ja tehtaan valaistus- ja ilmastointijärjestelmien ohjauskäskyjen antaminen, tuovat tehokkaita energiasäästöjä ja parantavat työympäristöjä. Myös  sellaisten haasteiden ratkaiseminen kuin väestön terveys, työvoimapula, ympäristötoimet ja turvallisuus kasvattaa merkittävästi yhteisöllisen elämämme mahdollisuuksia. Vaisalan tavoitteena on olla vastaisuudessakin luotettava kumppani järjestelmäkehitysyrityksille ja luoda niiden kanssa lisäarvoa tulevaisuuteen. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi Ryoki Kogyon infektioriskien hallintajärjestelmä ProOptiment mittaa CO₂-pitoisuutta yhdessä infektioriskin kanssa ja tekee näin julkisista tiloista turvallisempia  kaikille.

Haluatko lisätietoja Vaisalan ilmanvaihdon ratkaisuista? Lue seuraavaksi, miten Infosys valvoo sisäilman laatua Vaisalan ilmanvaihdon antureilla,  tai katso muita mielenkiintoisia aiheita ilmanvaihdon mittausten sivultamme.