Tallinna Tehnikaülikooli ehituse ja arhitektuuri instituudi liginullenergiahoonete uurimisrühma ekspert Karl-Villem Võsa aitab kaasaegse tehnoloogia toel hinnata ja parandada hoonete energiatõhusust, aidates seeläbi säästa nii loodusressursse kui tarbijate raha.

Kirjeldage oma teekonda teaduse juurde: kuidas teist sai teadlane?

Teekond on ühtpidi olnud mõnevõrra juhuslik, aga teistpidi ka igati loogiline. Reaalainetes olen alati kõva olnud, ka kolm aastat keskharidust humanitaargümnaasiumis seda huvi ei vangutanud. Ülikooli astudes olin tegelikult seinast-seina erialavaldkondade vahel — füsioteraapia, informaatika, logistika ja hoonete sisekliima ja veetehnika eriala. Valik tol hetkel langes just kütte- ja ventilatsiooni inseneriõppe kasuks.

See oli ilmselt ülikooliõppe neljas kursus, kui läbisin hoonete soojusliku käitumise modelleerimise ainet — huvitava seigana olen nüüd ise selle õppeaine üks kaasõppejõude juba kuuendat aastat — ja tollase õppejõu kaudu sain omale inseneriõppe lõputöö teema ning esimese kokkupuute sellega, milline võiks insenerialase rakendusliku teadustöö läbiviimine Eestis olla.

Pakuti võimalust lisaks lõputööle ka muudes uurimisrühma projektides kaasa lüüa ja sealt see pall suuresti veerema hakkas. Kui 2018. aastal lõpetasin, astusin doktorantuuri sama uurimisrühma koosseisus. Kusjuures teise tõsise variandina oli võimalik ühte start-up‘i tiimiliikmeks minna. Tundub, et ka see suund oleks võinud viljakas olnud, kuna too start-up on tänaseks päris korralikult kasvanud 40 töötajaga ettevõtteks.

Mis on teie praeguse teadusprojekti teema ja kuidas selleni jõudsite?

Käsil projektidest suurim on SmartLivingEPC projekt, mis tegeleb hoone energiamärgiste uuele tasemele viimisega. Tegelikult jookseb paralleelselt H2020 projektiklaster, mis kõik on suunatud energiamärgiste rakendatavuse tõstmisele ja parendamisele.

Osalesime ka selle klastri ühes varasemas projektis nimega U-CERT ning oleme nüüd TalTechi Mäepealse 3 hoonega projektipartner SmartLivingEPCs, nii metoodilise lahenduse väljatöötamisel kui ka väljatöötava lahenduse ja platvormi piloteerimisel. Hoonete energiatõhususe hindamise metoodika on Eestil heal tasemel välja töötatud, seega on igati loogiline olla ka projektipartnerina Euroopas selle valdkonna projektides.

Natukene väiksema, aga ka väga põneva projektina osalesime partnerina kahepoolses projektis SoftProject. Seal pakkusime lahenduste väljatöötamisel praktilisi teadmisi soojuspumpsüsteemide toimivuse, juhtimise ja energiatõhususe kohta ning sooritasime erinevate juhtimisloogikate rakendamisel energiasimulatsioone, et määrata võimalikult lihtne, kuid samas võimalikult palju raha säästev lahendus soojuspumpade töö juhtimisel.

Kui kaua olete selle teemaga tegelenud ja millal loodate jõuda tulemusteni?

SmartLivingEPC Horizoni projekt on kolmandas, projekti ajakava järgi viimases aastas. Hoonete energiatõhususe ja selle hindamisega olen laiemalt tegelenud peagi kümme aastat.

SoftProjecti projekt oli meil lühem, aastane projekt ja kestis 2024. aasta suveni. Küttesüsteemide toimivuse hindamine ja mudeldamine on minu doktoritöö üks läbiv teema, seega ka siin väiksemas projektimeeskonnas oma panuse andmine on igati loogiline.

Mis võiks olla projekti mõju?

SmartLivingEPC projekt seab eesmärgiks viia energiatõhususe hindamine uuele tasemele, pakkudes innovaatilist, digitaalselt juhitud ja kasutajasõbralikku lähenemist. See uus hindamissüsteem hindab lisaks energiatõhususele ka jätkusuutlikkust ja hoonete tegelikku toimivust igapäevases kasutuses. Oluliseks uuenduseks on kahetasandiline süsteem: eraldi energiatõhususe hindamine üksikhoonetele ja hoonete kompleksidele, mis võimaldab hinnata energiatõhusust ka naabruskonna tasemel.

Projekti käigus kasutatakse kaasaegseid tehnoloogiaid, nagu BIM-mudelid, digitaalsed kaksikud ja nutikad monitoorimissüsteemid, et anda hoonetele terviklik hinnang. Hinnang hõlmab lisaks energiakasutusele näiteks ka siseõhu kvaliteeti ja kasutaja soojuslikku mugavust.

Hinnangu aluseks on reaalajas kogutud andmed ning täiendavad tehnilised auditid ja elutsükli analüüsid, mis annavad täpse ja usaldusväärse ülevaate hoone tegelikust toimivusest nii täna kui tulevikku vaadatuna. Lisaks tagab SmartLivingEPC energiamärgise sobivuse digitaalsete logiraamatute ja renoveerimispassidega, et energiatõhususe andmeid saaks hõlpsasti kasutada laiemates renoveerimis- ja jätkusuutlikkuse projektides.

“Elektriturul on lõpptarbija huvi tehnosüsteemide juhtimise vastu pidevas tõusutrendis.”

SoftProjecti eesmärk on pakkuda lõppkliendile rahalist säästu soojuspumbaga köetavates hoonetes. Elektriturul on lõpptarbija huvi tehnosüsteemide juhtimise vastu pidevas tõusutrendis. DIY-seltskond on muidugi kogu aeg väiksemas mahus aktiivne olnud. Teadlik nokitseja leiab alati võimaluse süsteeme ise juhtida ning peenhäälestada, aga asjaarmastaja on ikkagi vähemuses. Tavaklient tahab ikka võimalikult lihtsat ja vähest sekkumist vajavat lahendust, mis lihtsalt toimib.

Millised on olnud kõige keerulisemad väljakutsed praeguses teadustöös?

SmartLivingEPC puhul on olnud keeruline arvamuste ja tõekspidamiste paljusus. Meie arusaam energiatõhusatest lahendustest ja eluviisist on põhjamaiste väärtuste ja kultuuriruumiga seotud. Vahemere-äärsetel riikidel on paratamatult teistsugused ootused ja vajadused juba nende kliimat arvesse võttes – hoone konstruktsioonide ja tehnosüsteemide lahendused on teise fookusega. Tekib igivana küsimus: kuidas võrrelda võrreldamatut? Ühise keele leidmine võib teinekord keeruline olla ning tuleb olla valmis ka kompromissideks seal, kus see mõistlik on.

SoftProjecti puhul on keeruline rahalise säästu kvantifitseerimine. On iseenesest mõistetav eeldus, et kalli elektrihinnaga tundidel soojusenergia tootmise piiramine või blokeerimine vähendab kulu elektrienergiale. Lõppkasutaja võrdleb ilmselt siiski elektriarvel nähtavat kulu ja teda huvitab ka tasuvusaeg.

Realiseeruv sääst on samas väga palju sõltuv kõikuvast elektrihinnast, väliskliimast aga sõltub ka hoone kasutaja kasutusharjumustest — kas ja millal inimesed on kodus, millal tarbitakse sooja vett, kui vastuvõtlikud ollakse ruumitemperatuuri ja ka sooja vee temperatuuri kõikumisele.

Tuleb arvestada, et sooja vee süsteemis liigset temperatuurialandust nii ehk naa legionellaohu realiseerumise tõttu lubada ei tohi. Samuti on elektriturul toimuva ennustamine keeruline, seega tuleb tasuvusanalüüsides nii konservatiivsemaid kui optimistlikumaid prognoose läbi mängida ning selle põhjal hinnang anda.

Millised on olnud põnevamad hetked teadlasena laiemalt?

Mõnd hetke eraldi on raske välja tuua, teadusmaailmas on ühtpidi kogu aeg midagi põnevat toimumas ning teisalt on täpselt nii põnev, kui palju ise uurida-puurida ning kaasa lüüa erinevates tegevustes-uuringutes. Tegeleme näiteks palju hoonete sisekliima- ja energiatarbimise mõõtmiste ja analüüsiga ning konkreetsesse hoonesse sobivate lahenduste väljatöötamistega.

Iga hoone on ju erinev nii kasutusotstarbe kui kasutajate ootuste poolest. Lahendused on seega tihti ka rätsepatöö, olgugi et on mingid üldised printsiibid, mis toimida võiks. Kõige energiatõhusam või rahaliselt säästlikum lahendus ei pruugi ka alati kõige sobivam olla, kui lahenduse tehniline keerukus kasutuselevõtu või järelhoolduse mõttes riske omab.

Erinevate mõõtmiste läbiviimine on ka tihti tükitöö – mida keerulisem või unikaalsem probleem, seda väiksem on tõenäosus, et leidub üldtunnustatud või standardiseeritud viis, kuidas mõõtmisi sellisel juhul läbi viia. Siin loeb juba varasem kogemus, et katse jaoks sobiv ja usaldusväärne mõõtemetoodika valida ning ellu viia.

Muidugi on põnevaid hetki kaasa toonud ka inimesed, kellega kokku puutun. Meil on väga sportlik kollektiiv, osaleme mitu korda aastas ka teatevõistlustel.

Millised on teie isiklikud eesmärgid teadlasena?

Pidevalt ennast täiendada, või õigemini mitte kaotada inspiratsiooni ja julgust küsida, kas, kuidas ja miks asjad toimivad. Teadusmaailmas kohapeal tammudes või kajakambris elades kaugele ei jõua. Samas ei tohi ka vana õpitut ära unustada, teatud tsüklilisus on oluline.

“Kui teema on meedias ja ühiskonnas aktuaalne, siis tuleb sellest maksimum võtta ja võimalikult palju ära teha.”

Ka ei tasu head kriisi raisku lasta — kui teema on meedias ja ühiskonnas aktuaalne, siis tuleb sellest maksimum võtta ja võimalikult palju ära teha, sest kunagi ei tea, millal uuesti löögile saab. Hea näide oli COVIDi pandeemia, mis tõi meie uurimisrühmale väga palju võimalusi ja lisatööd just hoonete ventilatsioonisüsteemide toimivuse ja kavandamise seisukohalt.

Millisena näete TalTechi rolli tuleviku teaduses Eestis ja maailmas?

Eks Eesti on teaduse mõistes väike tegija. Suuri tegusid saab ära teha kitsas valdkonnas, kuna inimressurssi on lihtsalt piiratud koguses. Samas saab väikese tiimiga teinekord isegi rohkem ja kiiremini ära tehtud, kui väga suure tiimiga või paljusid erinevaid partnereid hõlmavas projektis.

Meie rahvaarvu väiksuse tõttu puudub meil eraldi lüli erasektori ja puhta teadussektori vahel, kes sildaks mõlema poole teadmised ja kogemused võimalikult efektiivselt ja aitaks parima teadusliku teadmuse viia praktilistesse lahendustesse, nagu seda on näiteks teadusarendusettevõtted Fraunhof Group Saksamaal, SINTEF Norras või VTT Soomes. Seega tuleb neid koostöövorme ja -võimalusi erasektori ja ülikooli vahel ise leida ja tugevana hoida, olles samal ajal nii teoreetik kui ka praktik.