Ēku norobežojošo konstrukciju siltumpretestības standarti Padomju Savienībā bija divas reizes zemāki nekā Vācijā un Lielbritānijā un piecas reizes zemāki nekā Zviedrijā – mājas dažkārt neatbilda pat šiem standartiem. Bez tam, daudzdzīvokļu sērijveidā būvēto māju siltumnoturību vēl vairāk pasliktināja tajās izmantotie zemās kvalitātes materiāli un pieļautās celtniecības kļūdas. Kā sekas iepriekšminētajam – kondensācijas un pelējuma rašanās dzīvokļos uz ārējām sienām, caurvējš, nolietošanās, nepievilcīgs ārējais izskats.
Energoefektivitāte ir lietderīga jebkurai enerģijas veida izmantošanai. Dzīvojamo māju sektorā ar energoefektivitāti saprot pareizu un lietderīgu siltumenerģijas un elektroenerģijas izmantošanu, kā arī taupošu cilvēku uzvedību savā dzīvojamā mājā. Uz energoefektivitāti ir jāskatās kā uz kompleksu jautājumu, kur siltumapgādei un elektroapgādei ir jābūt kompleksi sakārtotai – sākot no enerģijas ražošanas līdz pat gala patērētājiem. Arī lietotājam tālākajā siltumenerģijas izmantošanā ir jānodrošina enerģijas taupīšana. Jāpanāk siltuma zudumu samazināšana tā nodrošinot augstu energoefektivitāti un panākot patērētāja naudas līdzekļu ietaupījumu.
ERkoloģiskās arhitektūras biedrības speciālisti izstrādājuši vairāk kā 100 energoauditus, izsnieguši aptuveni 120 ēku energosertifikātus un veikuši projektu iesniegumu energoefektivitātes sadaļas ekspertīzes un vērtēšanu dažādu LR Vides ministrijas KPFI programmu ietvaros 2012.-2014.gados un ALTUM programmās 2014-2023.gados.
Ekoloģiskās arhitektūras biedrība piedāvā veikt ēkas enerģijas sistēmu simulāciju jau sākuma projektēšanas stadijā, izstrādājot un iekļaujot to Būvprojekta minimālā sastāvā stadijā. To veiks mūsu inženieri, izmantojot Šveices firmas TISUN izstrādātās modelēšanas sistēmas.
Tā kā katra māja ir unikāla, tad arī energoefektivitātes pasākumi katrai ēkai būs atšķirīgi. Energoefektivitāte ir enerģijas izmantošanas lietderīguma pakāpe, kas izpaužas galaproduktu veidā un kvalitātes samērā ar enerģijas patēriņu. Tās paaugstināšana ir viens no iedarbīgākajiem veidiem, kā maksimāli ierobežot industrializācijas nelabvēlīgo ietekmi uz vidi, samazinot energopatēriņu energosistēmas lietotāja pusē un enerģijas zudumus ražošanā, pārvaldē un sadalē. Tā dod iespēju mazināt siltumnīcas efekta radītās globālās klimata izmaiņas, limitējot emisijas, kas kaitīgas videi un cilvēku veselībai. Ēkās izmantojamā enerģija iedalāma siltumā un elektrībā.
Zema enerģijas patēriņa, pasīvās, nulles enerģijas un papildus enerģiju ražojošas ēkas.
Energoefektīvās ēkas tiek būvētas tā, lai patērētu pēc iespējas mazāk enerģijas. Ēkas var padarīt energoefektīvas, izmantojot kvalitatīvus celtniecības un siltumizolācijas materiālus, kas novērš siltuma zudumu un padara ēkas hermētiskas. Augstas kvalitātes projekti un profesionāls darbs ir energoefektīvas ēkas priekšnosacījumi. Galvenais ir līdz minimumam samazināt termiskos tiltus.
Energoefektīvās ēkas tiek klasificētas četrās kategorijās: zema enerģijas patēriņa, pasīvās, nulles enerģijas un papildus enerģiju ražojošas ēkas. Ņemot vērā ēkas dzīves ciklu, pasīvās ēkas bieži vien ir optimālais risinājums.
Standarta ēka
Standarta ēka tiek konstruēta tā, lai atbilstu tikai minimālajām ēku standarta energoefektivitātes prasībām.
Zema enerģijas patēriņa ēka
Zema enerģijas patēriņa ēka patērē tikai pusi no tā enerģijas daudzuma, kas ir nepieciešama standarta ēkai. Energoefektivitāte tiek sasniegta, uzlabojot siltumizolāciju un logus, un ventilācijas siltuma atguves sistēmu. Zema enerģijas patēriņa ēkai nepieciešamās izmaksas tikai nedaudz pārsniedz standarta ēkas būvēšanas izmaksas (0-5%). Ikgadējais enerģijas patēriņš zema enerģijas patēriņa ēku apsildīšanai ir 50–60 kWh/m2.
Pasīvā ēka
Pasīvā ēka patērē mazāk nekā ceturto daļu no enerģijas, kuru patērē standarta ēka. Tā saglabā siltumu, izmantojot enerģiju, kas tiek ģenerēta ēkā. Tai nav atsevišķas apkures sistēmas, izņemot siltuma atguves ventilāciju.
Pasīvās ēkas definīcijas, kas tiek izmantotas dažādos Eiropas reģionos, ir balstītas uz iepriekšējām enerģijas patēriņa prasībām, kas ir definētas Eiropas Pasīvo māju sekmēšanas (PEP) un izpētes programmas Inteliģenta enerģija Eiropai (IEE) Pasīvo ēku pētījumos.
Pasīvās ēkas definīcija ir balstīta uz tai nepieciešamo enerģijas daudzumu. Kopējais ēkai nepieciešamais enerģijas daudzums tiek aplēsts primārajā enerģijā un tai ir limita vērtības. Piemēram, Vācijā visai elektroenerģijai, kas tiek iepirkta no elektrības tīkla, tiek izmantots primārās enerģijas konvertēšanas koeficients 2,7. Enerģijas konvertēšanas koeficienti tiek noteikti nacionālajā līmenī.
Energoefektivitāte ir balstīta uz pasīvās ēkas ārēja apvalka risinājumiem: zemām U vērtībām un īpaši laba hermētiskuma. Tai ir ļoti labi siltumizolēta konstrukcija, kvalitatīvi logi un durvis.
Nulles enerģijas ēka ir ēka ar nulles neto enerģijas patēriņu un nulles oglekļa emisijām gadā. Šādas ēkas var būt neatkarīgas no enerģijas tīkla padeves.
Papildus enerģiju ražojoša ēka
Papildus enerģiju ražojošas ēkas koncepcija ir balstīta uz ēkām, kuras atbilst pasīvo ēku energoefektivitātes līmenim, un papildu integrētās aktīvās enerģijas padeves sistēmām, kas izmanto saules vai vēja enerģiju. Vasarā ēka pārdod tai nevajadzīgo enerģijas apjomu nacionālajam tīklam un ziemā to atkal nopērk. Priekšnosacījums šādām ēkām ir nacionālā pārdošanas tarifa pastāvēšana, kas vairākumā valstu vēl nav ieviests. Pašreizējie tarifi tiek intensīvi subsidēti, lai veicinātu jaunās tehnoloģijas attīstību.
Papildu ieguldījumu izmaksas papildus enerģiju ražojošai ēkai ir vismaz 10%, salīdzinot ar standarta ēku. Papildus enerģiju ražojošas ēkas pašreiz ir retums, tomēr nākotnē tās var kļūt par jaunu celtniecības tendenci.
Projektējot ekoloģiskas ēkas nepieciešams izvērtēt iespējas izmantot “pasīvās” un “aktīvās” saules enerģijas uzkrāšanas sistēmas. Tabulā parādīts enerģijas patēriņš un tā samazināšanās iespējas parastas četru cilvēku ģimenes mājsaimniecībā. Veicot apzinīgu un taupīgu enerģijas izmantošanu, pielietojot efektīvu, enerģijas taupošu mājsaimniecības tehniku, enerģijas patēriņu var samazināt par divām trešdaļām, nezaudējot ierasto komforta līmeni. Visu mājsaimniecībā izmantojamās enerģijas daudzumu iespējams iegūt no atjaunojamiem energoresursiem ( AER).
Latvija atrodas starp 56 un 58 ziemeļu platuma grādiem. Ziemas saulgriežos Saules augstums Latvijā ir 8-9 grādi ziemeļu daļā un 10-11 grādi dienvidu daļā. Vasaras saulgriežu laikā Latvijas teritorijas dienvidu daļā staru krišanas leņķis pārsniedz 57 grādus, bet ziemeļu daļā minimāli pārsniedz 55 grādus. Kopējais starojums, kas ir tiešā un izkliedētā starojuma summa un galvenā bilances sastāvdaļa, ir vairāk par 3000 MJ/m2 gadā.
Latvija atrodas starp 56 un 58 ziemeļu platuma grādiem. Vidēji pēc metereologu mērījumiem saules enerģijas daudzums Latvijā ir 1109 kWh/m2 gadā. Salīdzinājumam vidējais globālais starojums Hamburgā sastāda 930 kWh/m2 , Berlīnē 1000 kWh/m2 , Cīrihē 1160 kWh/m2 , Floridā 1800 kWh/m2, Vīnē 1120 kWh/m2 , Parīzē 1500 kWh/m2 . Saules siltuma enerģijas izmantošanas periods ir no aprīļa pēdējās dekādes, kad starojuma intensitāte ir 120 kWh/m2, līdz septembra pirmajai dekādei. Šajā periodā (aptuveni 1800 stundas) iespējams izmantot saules enerģiju, uzstādot aktīvās sistēmas – saules kolektorus un saules fotovoltāžas paneļus .
Pasīvās sistēmas.
Saules enerģijas izmantošana telpu apsildei visvienkāršāk iespējama t.s. pasīvajās sistēmās. Saules starojums tiek uzņemts caur DR līdz DA puses logiem vai stikla piebūvēm un absorbēts atbilstoši izkārtotās masīvās būvdetaļās (sienās, grīdās, griestos). Siltuma pārpalikumi dabiskās vilkmes iedarbībā vai izmantojot ventilācijas sistēmu, tiek aizvadīti uz telpām, kurās saules stari neiespīd.
Pasīvās sistēmas iespējams izmantot jebkurā saules apspīdētā ēkā, bet nepieciešama rūpīga plānošana – logu un stikloto platību lielums un orientācija, akumulējošo būvdetaļu izstrāde, siltuma atdeves ātruma regulēšana. Pasīvās sistēmas prasa mazāk tehnisko līdzekļu, jo pati māja tiek veidota kā kolektors, akumulators un apkures sistēma. Šādās sistēmās plaši tiek izmantotas žalūzijas, lai regulētu iekštelpu klimatu.
Aktīvās sistēmas.
Tehniskās iekārtas saules enerģijas iegūšanai ar saules kolektoriem un saules fotovoltāžas paneļiem sauc par aktīvajām solārajām sistēmām. Ikviena materiāla daļiņa, ko skar saules gaisma, uzņem saules starojuma enerģiju. Tās vairāk vai mazāk absorbē starojumu, pašas sasilst un siltumu atkal izstaro. Dabā novērotas neskaitāmas kolektoru formas ar atbilstošu automātiku ( piemēram, saulespuķes ) un aizvēršanās mehānismu, kad saule pārstāj spīdēt.
Šobrīd pasaulē tiek pielietotas trīs veida aktīvās saules kolektoru sistēmas:
- Plakanie saules kolektori.
- Vakuuma saules kolektori.
- CSP ( angl. Concentrated Solar Power ) jeb koncentrējošās solārās sistēmas.
Saules kolektori
Saules kolektori ir ierīces, kas papildina esošo apkures sistēmu, izmantojot saules enerģiju. Saules izstarotā enerģija tiek uztverta ar absorbējošu materiālu, pārvēršot to siltumā, ko novada šķidrumā, kas plūst pa cauruli aiz absorbera. Uzsildītais šķidrums plūst caur siltummaini un atdod saules siltumu pamata apkures sistēmai vai patēriņa ūdenim. Kolektorus izmanto divejādi – karstā ūdens sagatavošanai un kā atbalstu galvenajai apkures sistēmai. Ir izplatīti divi saules kolektoru veidi – plakanie un vakuma cauruļu kolektori.
Vakuuma saules kolektori
Izmantojot kolektorus karstā ūdens sagatavošanai četru cilvēku mājoklim, būtu nepieciešami divi kolektori un kombinētais boileris, ko ziemas periodā piesildītu galvenā apkures sistēma, vai ar elektrību. Šāda sistēma laika posmā no maija līdz septembrim nodrošinātu karstā ūdens sagatavošanu par 100%, pārējā laikā saules siltums būtu izmantojams daļēji vai tikpat kā nemaz, jo decembrī un janvārī diennakts gaišais laiks ir ļoti īss. Gada griezumā šāda saules kolektoru sistēma Latvijā nodrošinātu karstā ūdens sagatavošanu par 55-65%.
Plānojot saules kolektoru izmantošanu kā apkures atbalstu, jārēķinās ar Latvijas klimatiskajiem apstākļiem, kolektoru sistēmas īpatnībām un esošās apkures sistēmas parametriem. Izmantojot kolektorus kā atbalstu apkurei, to efektīvās darbības laiks būtu pavasaris un rudens, kad diennakts gaišais laiks ir pietiekami ilgs, lai izmantu saules gaismu un ārā vēl nav tik silts lai nelietotu apkuri. Ziemā kolektoru efektivitāte būtu tieši atkarīga no saulainajām dienām, arī gaisa temperatūrai esot zem nulles kolektori piesildīs apkures sistēmu kaut par dažiem grādiem, tādā veidā radot ekonomiju. Vasarā būtu pa 100% nodrošināts karstais ūdens un arī siltas grīdas vannas istabā.
Saules kolektorus ir iespējams uzstādīt gan jaunbūvēs, gan bez lielas pārbūves esošās privātās, industriālās vai lauksimniecībai paredzētās ēkās.
Saules fotovoltāžas (photovoltaic) paneļi.
Saules PV paneļi sastāv no vairākām PV šūnām, kas savienotas savā starpā vienā ķēdē. Fotoelementu jauda tiek mērīta kā maksimālā jauda, izteikta Wp ( watts peak ). Faktiskā jauda var būt mazāka vai lielāka par minēto, atkarībā no ģeogrāfiskās atrašanās vietas, diennakts laika, laika apstākļiem un citiem faktoriem. Saules PV paneļiem ļoti svarīgs rādītājs ir efektivitāte – cik lielu saules gaismas enerģiju procentos PV šūna spēj pārvērst elektroenerģijā.
Saules fotovoltāžas paneļu efektivitāte.
Pirmās – kristāliskā silīcija – šūnu paaudzes ražošana jorojām ir saistīta ar lieliem dabas resursu un enerģijas ieguldījumiem , bet tās ir pārbaudītas daudzu gadu laikā ( tiek ražotas kopš 1975.gada ) un uzrāda labus efektivitātes rādītājus ( rekords pieder japāņu kompānijai Kyocera – 18.5% efektivitāte). Ražotāji no šīm šūnām ražotiem PV paneļiem pilnīgi pamatoti dod līdz pat 25 gadu garantiju.
Otrās paaudzes šūnas, tā saucamās thin – film ( plānās ) šūnas tiek ražotas salīdzinoši nesen – vācu kompānija Wurth Solar komercializēja CIS šūnu ražošanu 2007.gadā, tāpat arī ASV kompānija First Solar savus pirmos CdTe šūnu saules PV paneļus izlaida 2007.gadā. Izstrādātās otrās paaudzes tehnoloģijas ļauj samazināt ražošanas izmaksas, bet šobrīd ražotiem komercproduktiem ir zemāki efektivitātes rādītāji ( līdz 12% efektivitāte ).
© 2023 Ekoloģiskās arhitektūras biedrība
