Augantis energetinis, ekonominis ir aplinkosauginis susirūpinimas bei supratimas sutelkia dėmesį į pastatų sektorių, kuriame sunaudojama apie 40 proc. visos energijos, 25 proc. vandens, 30 proc. žaliavų, susidaro 25 proc. kietųjų atliekų ir 33 proc. šiltnamio dujų emisijų. 

 

Mažaenergių pastatų kūrimo procesas

Atsižvelgiant į padidėjusį šios srities aktualumą ir energijos taupymo galimybes, iškilo mažaenergių (aukšto energinio efektyvumo, beveik nulinės energijos balanso, žaliųjų) pastatų projektavimo, statymo ir priežiūros klausimų. Žvelgiant globaliai tokių pastatų kūrimas ir sertifikavimas skirtingose pasaulio šalyse vertinamas taikant skirtingas sistemas (LEED – JAV ir kitose šalyse, BREEAM – Jungtinėje Karalystėje, CASBEE – Japonijoje, DGNB – Vokietijoje ir t. t.). Tačiau daugeliu atveju iškyla įvairių klausimų, pavyzdžiui, kokios energijos efektyvumo priemonės dažniausiai taikomos, ar inžinerinių technologijų ir sistemų gausa užtikrins mažesnį pastato energijos poreikį? 

Atsižvelgiant į pagrindinius pastato gyvavimo ciklo etapus, būtų galima išskirti jo sukūrimą, susidedantį iš projektavimo ir statybos, bei naudojimą. Pastato inžinerinių sistemų parinkimas turi didžiulę įtaką galutiniam sunaudojamos energijos kiekiui per visą statinio gyvavimo ciklą. Būtent naudojimo fazei priskiriama 80–85 proc. visos per pastato gyvavimo ciklą sunaudojamos energijos.

Lietuvoje mažai energijos naudojantys pastatai turi atitikti reikalavimus, taikomus B, A ar A+ klasės pastatams. A++ energinio naudingumo klasės pastatai priskiriami kaip energijos beveik nenaudojantys. Pastaruosiuose didžiąją dalį turi sudaryti atsinaujinančiųjų išteklių energija (STR 2.01.09:2012 „Pastatų energinis naudingumas. Energinio naudingumo sertifikavimas“). Netrukus (po 2021 m. sausio 1 d.) Europos Sąjungoje ir Lietuvoje bus leidžiama statyti tik beveik energijos nenaudojančius pastatus.

Mažaenergio pastato projektavimo etape didžiulis dėmesys skiriamas aukšto efektyvumo technologijoms, tam, kas susiję su griežtais pastato atitvarų konstrukcijų reikalavimais (šiluminė izoliacija, langai, architektūrinės ir šešėliavimo priemonės), efektyviomis apšvietimo (natūralus apšvietimas derinamas kartu su didelio efektyvumo sistemomis su valdymo galimybėmis), šildymo, vėdinimo ir kondicionavimo sistemomis, kartu taikant atsinaujinančiuosius energijos išteklius. Taip mažaenergiai pastatai sujungia du pagrindinius principus: nedidelis energijos poreikis ir energijos gamyba iš atsinaujinančiųjų energijos šaltinių. Techniškai šie tikslai gali būti pasiekiami labiau integruojant įvairios paskirties inžinerines sistemas, jose naudojant išmaniai valdomas alternatyvias technologijas.

Mažaenergiai pastatai iškelia naujų iššūkių kuriant (t. y. projektuojant ir statant), naudojant pastatą ir atliekant jo priežiūrą. Tokio tipo pastatuose pastebimos neįprastos energijos poreikių proporcijos, kartais ir tendencijos, keičiančios pastato kūrimo, jo naudojimo ir priežiūros pinigines išlaidas. Pavyzdžiui, šilumos poreikis šildyti patalpas mažėja, o mechaniniam vėdinimui santykinai išauga. O karšto vandens poreikis nepriklauso nuo pastato šiluminio izoliavimo, bet stipriai priklauso nuo asmenų skaičiaus ir jų elgsenos pastate. Tačiau, pasitelkus atsinaujinančiąsias energijos technologijas (saulės kolektorius), iškastinio kuro kiekis karštam vandeniui ruošti per metus gali būti sumažintas perpus. Visos pastato gyvavimo
ciklo energijos, o kartu ir finansinės išlaidos gali būti sumažinamos didinant išlaidas, skirtas sprendimams parengti (modeliavimo, projektavimo).

Pastato integruotasis kūrimas

Esminiai pastato integruotojo kūrimo etapai susideda iš projekto koncepcijos parengimo, techninio projekto parengimo, statybos vykdymo ir užbaigimo. Tokioje pastato kūrimo komandoje nuo pirmųjų pastato kūrimo etapų dalyvauja savininkas, architektai, inžinieriai, statytojai, rangovas, dizaineriai ir kt. Dėl procese dalyvaujančių dalyvių gausos neretai pastebima, kad sprendimai priimami susiskaldžius, vengiama inovacijų, juntamas konservatyvumas. Tačiau, vystantis pastatų kūrimo priemonėms, tradicinis statybos procesas turi pereiti į integruotą viso pastato kūrimo procesą. Tobulėjančios IT technologijos taip pat pasitelkiamos atliekant pastato informacinį modeliavimą, vadinamąją skaitmeninę statybą. Norint pasiekti, kad ištekliai eksploatuojant pastatą ir atliekant jo priežiūrą būtų naudojami efektyviai, priimant sprendimus tikslinga taikyti gyvavimo ciklo vertinimą. Pastato architektūrinė ir konstrukcinė struktūra integruojama su inžinerinėmis sistemomis. Šiuo atveju tik kompleksiniai sprendimai, kuriais vertinamas užsakovas, vartotojas (kartu jo elgsena), sklypo vietovė, pastato konstrukcinės ir architektūrinės ypatybės bei efektyvios inžinerinės sistemos, leidžia pasiekti užsibrėžtų energijos mažinimo, aplinkos tausojimo tikslų vietiniu ir globaliu mastu.

Ar gali būti vienas teisingas sprendinys? 

Konkretaus pastato energinis efektyvumo vertinimas gali susidėti iš daugybės komponentų: klimatas, pastato vietovė, jo dydis, geometrija, atitvarų charakteristikos, paskirtis, įrengtos inžinerinės sistemos, mikroklimato parametrai patalpose ir vartotojai su savo įpročiais. Todėl ne visais atvejais galima taikyti vienintelį požiūrį ar technologiją, kaip reikėtų spręsti technologinį uždavinį. Tik išsamiai išnagrinėjus situaciją pradiniame sprendinio priėmimo etape neatmetant technologijų įvairovės galima pasirinkti vieną iš labiausiai tinkamų sprendinių, pavyzdžiui, ar tai bus medienos granulių katilas, ar šilumos siurblys, ar ekonomiškai verta įrengti saulės kolektorius ir pan. Be to, technologijų gausa viename objekte nebūtinai gali padėti naudoti mažiau energijos. Taigi bet kokie technologiniai sprendimai turėtų būti apgalvotai pasirinkti įvertinant tiek pastato vietovę, tiek paties savininko bei pastato naudotojo ypatumus. Todėl nereikėtų iš anksto pasitikėti vienu standartiniu inžineriniu sprendimu, tinkančiu visais atvejais.

Atsižvelgiant į atliktas aukšto energinio efektyvumo pastatų studijas įvairaus klimato šalyse, nustatyta, kad visose klimatinėse zonose plačiai naudojamos naktinio vėsinimo sistemos ir saulės elementų technologijos, skirtos elektrai gaminti. Vėsesnio klimato šalyse dažniausiai buvo taikomos tokios technologijos ir jų deriniai: natūralaus apšvietimo technologijos, gruntiniai šilumos siurbliai, saulės kolektoriai ir saulės elementai. Įdiegus skirtingų technologijų ir sistemų, gaunančių energiją iš atsinaujinančiųjų energijos šaltinių, tame pačiame pastate reikėtų sudaryti energinę grandinę, leidžiančią efektyviai išnaudoti energinį potencialą.

Centralizuotos ar 

decentralizuotos sistemos?

Tiek centralizuotos, tiek decentralizuotos sistemos turi privalumų ir trūkumų. Centralizuotos energijos gamybos sistemos paprastai leidžia naudoti pigesnį ir kartu prastesnį kurą (degiosios atliekos, biomasė, durpės, akmens anglis, mazutas ir pan.). Tokių sistemų priežiūros ir remonto išlaidos, tenkančios pagamintos energijos vienetui, paprastai mažesnės negu decentralizuotos energijos gamybos atveju.

Krintant atsinaujinančiųjų energijos išteklių technologijų kainoms, galima vis dažniau pastebėti šilumos siurblių, saulės kolektorių ir saulės elementų sistemų įrengimo pavyzdžių įvairaus tipo pastatuose (gyvenamuosiuose vienbučiuose ir daugiabučiuose, biurų pastatuose ir pan.). Tai leidžia formuotis decentralizuotai energijos gamybos tendencijai. 

Saulės kolektoriai. Šie įrenginiai dažniausiai naudojami karštam vandeniui ruošti, baseinams ir patalpoms šildyti. Įrengtų saulės kolektorių sistemų daugiausiai galima pastebėti vienbučiuose pastatuose, tačiau montuojama ir daugiabučiuose pastatuose. Įrengus šias sistemas galima paruošti maždaug 50 proc. viso metinio vartotojo karšto vandens poreikio Lietuvos klimato sąlygomis. Atskirais atvejais pasitelkus saulės kolektorius galima gaminti vėsą adsorbciniuose įrenginiuose panaudojant atliekinę saulės kolektoriuose pagamintą šilumą. Tai būtų aktualu biuro ir viešosios paskirties pastatuose. Viena iš tokių bandomųjų sistemų įrengta VGTU Pastato energetinių ir mikroklimato sistemų laboratorijoje.

Saulės elementai. Šių elektros generavimo įrenginių naudojimas gali būti nesudėtingas ir naudingas. Vartotojų mokėjimai už apšvietimo sistemose sunaudojamą energiją sėkmingai mažinami pasitelkus šviesos diodų (LED) lemputes ir integravus saulės elementus. Taip pat plintant išmaniesiems tinklams galimas elektros perdavimas į tinklą.

Šilumos siurbliai. Ši technologija vis plačiau taikoma individualios statybos pastatuose, tačiau galima rasti ir modernizuojant daugiabučius pastatus. Atsižvelgiant į pasirenkamą šilumos šaltinį (orą, gruntą ar vandenį), šilumos siurbliai gali būti derinami su kitomis technologijomis arba veikti autonomiškai. Taip pat atsiranda kombinuotosios sistemos, pavyzdžiui, saulės kolektorių integruotasis veikimas su šilumos siurbliais.

Vėjo jėgainės. Kuriant šiuolaikinius standartus atitinkančius pastatus, galimas vėjo jėgainių integravimas. Nedidelės vėjo jėgainės sistemos įrengimas pirmiausia turi būti apgalvotas paties savininko, įvertinant galimą naudą, nepatogumus, esamas sklypo ir pastato aplinkos sąlygas.

Šiuolaikinių pastatų perspektyvoje pastaruoju metu vis dažniau girdima išmaniojo tinklo (angl. smart grid) sąvoka, apimanti elektros tinklą, efektyviai integruojantį visus vartotojus. Šiame tinkle taikant skaitmenines technologijas sumažinamas energijos naudojimas, pagerinamas elektros tiekimo patikimumas ir kokybė, o vartotojas tampa aktyviu rinkos dalyviu, galinčiu ir naudoti elektrą, ir ją gaminti. Taikant decentralizuotą elektros gamybą kartu su išmaniaisiais tinklais, galima sumažinti teritorinių tiekimo, paskirstymo linijų ilgį, išskirstoma tarša. Pavyzdžiui, vartotojas, įsirengęs saulės elementų ar vėjo jėgainę, pagamintą elektrą gali tiekti į tinklą, kai turi jos perteklių. Tačiau trūksta centralizuoto ir decentralizuoto elektros generavimo santykių formalizavimo. Pirmiausia reikia išspręsti problemą dėl mokesčio pasidalinimo už tinkle esančius ir būtinus galios rezervus tarp visų tuos tinklus valdančiųjų ir naudojančiųjų. Paprasčiau – jei esame prisijungę prie tinklo, tai ir nenaudodami jo tiekiamos energijos ar net ją tiekdami į tinklą turėtume už tą „tinklo narystę“ mokėti. Arba visiškai atsijungti, jei to daryti nesiruošiame.