Atjaunošana ar pasīvo ēku komponentiem

1. ATJAUNOŠANA UN ATJAUNOŠANA AR PASĪVO ĒKU KOMPONENTIEM

Eiropa atrodas milzīga uzdevuma priekšā – kā esošās dzīvojamās ēkas veidot ilgtspējīgākas. Pašlaik apmēram pusei dzīvojamo ēku ir jāveic atjaunošana energoefektivitātes uzlabošanai.

Kaut arī šī brošūra pieņem, ka lēmums par atjaunošanu ir jau pieņemts, tik un tā ir vērtīgi paskatīties, kā mēs nonācām līdz šim lēmumam.

Par atjaunošanu ir daudzi argumenti:

• Uzturēšana, lai saglabātu ēkas dzīves ilgumu
• Kvalitātes standartu paaugstināšana, lai saglabātu iespēju izīrēt
• Enerģijas izmaksu samazināšana
• Demogrāfiskā attīstība:

Dzīvojamās platības pārveidošana mainīto prasību dēļ (pielāgošana ratiņkrēsliem/ paaudžu maiņa)

• Nojaukšana/ jaunbūve nav iespējama juridisku, ekonomisku vai tehnisku iemelsu dēļ.

Citiem vārdiem sakot, jautājums par to, kā un vai veikt atjaunošanu, pirmkārt ir saistīts ar mājas nākotnes perspektīvu (stratēģisko perspektīvu). Šo nākotnes perspektīvu nosaka īpašnieki, dzīvokļu apsaimniekošanas biedrības un īrnieki, kā arī netiešā veidā valsts.

Ja augstāk minētos argumentus iekļauj noteikta dzīvojamā kvartāla X atjaunošanas plānā, ir iespējams, ka pieaugošo zināšanu dēļ tomēr atsakās no atjaunošanas un dod priekšroku nojaukšanai un jaunbūvei, jo tas pārskatāmā laikā sniedz labāku perspektīvu.

Taču no X kvartāla atjaunošanas var atteikties arī tāpēc, ka kvartāls Y parāda daudz labāku atjaunošanas perspektīvu.

Argumenti par nojaukšanu un jaunbūvi varētu būt:

• Mainīts zemes izmatošanas mērķis rajonam
• No attīstītāja viedokļa jaunbūve ir pievilcīgāka
• Vēlams īpašs apbūves blīvums (lielpilsētas)
• Tehnisku iemeslu dēļ ēkas nevar atjaunot (piem., ir problēmas ar pamatiem)

Bieži vien tas ir arī laika jautājums: ja ekspluatācijas periods ir relatīvi īss (īsāks nekā 10 gadi), ir skaidrs, ka no atjaunošanas ir jāatsakās. Ja ekspluatācijas periods ir ilgāks, piemēram, 30 gadi, dažkārt pamatīga atjaunošana ir pievilcīgāka. Ilgākos laika posmos var notikt nojaukšana un aizstāšana ar jaunbūvi. Jo vairāk būs jāierobežo enerģijas patēriņš, jo taupīgākām jākļūst ēkām no būvtehniskā viedokļa. Šīs prasības var būt izšķirošas, lai izvēlētos nojaukšanu/ jaunbūvi kā alternatīvu.

Tipiska ilgtermiņa perspektīva ir enerģijas neitralitāte vai pat ēkas vai kvartāla enerģijas autonomija. Šinī gadījumā zemāks enerģijas patēriņš ir interesants arī ekonomisku apsvērumu dēļ. Enerģijas apgāde tad var būt lokāla un priekšroka var tikt dota saules un zemes siltuma atjaunojamai enerģijai. Elektrības ražošanai ir svarīgi, lai ēkām būtu liels, maksimāli pret sauli vērsts jumts.

Šī brošūra veidota ar domu, ka esat jau izšķīrušies par atjaunošanu un apsverat, vai varat veikt šo atjaunošanu ar pasīvo ēku komponentiem.

Svarīgākās pasīvās ēkas prasības ir:

• Īpatnējais siltumenerģijas patēriņš apkurei: maksimāli 15kWh/(m² gadā) (atjaunošana: 25kWh/(m² gadā))
• Kopējais primārās enerģijas patēriņš: 120 kWh/(m² gadā) (atjaunošanai: 130 kWh/ /(m² gadā))
• Maksimālā apkures jauda: 10 W/m²
• Konstrukciju gaisa necaurlaidības testa rezultāts: n₅₀ vērtība = 0,6 1/h (atjaunošanai: n₅₀ vērtība = 1 1/h)
• Ventilācijas iekārta ar efektīvu siltuma atgūšanu
• Enerģijas jaudas noteikšana pēc PHPP (Pasīvo ēku projektēšanas programma) aprēķina metodes.

Pasīvās ēkas standarts vēl aizvien ir daudz stingrākas nekā pašlaik spēkā esošās normatīvu prasības.

Mūsu klimatā nevar iztikt bez ievērojamas siltināšanas, lai izpildītu minētās prasības. Jaunbūvē parasti nevar iztikt bez ventilācijas iekārtas ar siltuma atgūšanu.

Līdz ar to vispirms jāuzdod jautājums, vai ir tehniski iespējams ēkām Y kvartālā veikt atjaunošanu ar pasīvo ēku komponentiem.

Var parādīties šādi tehniski šķēršļi:

• Ārējo ēkas čaulu nav iespējams siltināt vēlamajā līmenī, jo netiek akceptēta siltināšana no iekšpuses – vienģimenes mājai tas var atņemt 5 – 7 m² dzīvojamās platības un siltināšana no ārpuses nav atļauta (piem., arhitektonisku apsvērumu dēļ).
• Ēkas lielu konstrukciju neblīvu dēļ nav iespējams sasniegt nepieciešamo konstrukciju blīvumu (rindu mājas, augstceltnes).
• Ventilācijas iekārtas ar siltuma atgūšanu nevar integrēt un ar nosūces ventilācijas sistēmām nevar sasniegt vēlamo rezultātu.

Bez tam arī ekonomisku iemeslu dēļ var būt bezatbildīgi veikt atjaunošanu ar pasīvo ēku komponentiem, piemēram, šādai atjaunošanai nepieciešamo pārāk lielo investīciju dēļ attiecībā pret lietošanu (mājokļu izmaksas, īres ieņēmumi). Vieni vēlas ēkas dzīves ilguma pagarināšanu no atjaunošanas ar pasīvo ēku komponentiem iekļaut savā lēmumā, citi turpretim ne. Te svarīga loma ir īpašnieku/ attīstītāju perspektīvai un ēkas konstrukcijām.

Kā jau minēts, ir arī juridiski ierobežojumi, piem., saskaņā ar būvniecības un mājokļu noteikumiem nedrīkst dziļi iejaukties ēkas struktūrā vai īres maksas paaugstināšana nav iespējama vai ir iespējama tikai ļoti ierobežoti. Ir arī gadījumi, kad lielākais iedzīvotāju vairums nepiekrīt atjaunošanai.

Praksē bieži saskaramies ar tiesiskiem ierobežojumiem. Tos parasti ir visgrūtāk pārvarēt. Iedalījums tehniski, ekonomiski un tiesiski ir patvaļīgs. Iedzīvotāji atjaunošanai droši vien piekritīs (juridiski), ja īres maksa būs saprātīga (ekonomiski). Ja tehniskā attīstība rada zemas investīciju izmaksas, varbūt tiks izpildītas ekonomiskās prasības. Ja nākotnē enerģijas izmaksas strauji pieaugs, un/ vai strauji tiks paaugstinātas dzīvojamo ēku energoefektivitātes prasības, tad runa vairs nav par investīciju ekonomisko izdevīgumu kā tādu, bet gan par jautājumu, ar kādiem paņēmieniem uzstādītās prasības var sasniegt un kādi pasākumi ir ekonomiski izdevīgākie.

Piemērs:  Ērgļu Profesionālās vidusskolas dienesta viesnīcas atjaunošana ar pasīvo ēku komponentiem

Ēku atjaunošana – cik tālu iet?

Kā jau minēts, dažos gadījumos nav iespējams izpildīt visas pasīvās ēkas prasības, it īpaši ne tad, ja runa ir par ēkas ārējo norobežojošo konstrukciju čaulu un ventilāciju. Ir rūpīgi jāapsver, kuri uzlabojusi patiesi ir nepieciešami no komforta, ēku konstrukciju ekspluatācijas un ekonomiskā pamatojuma viedokļa.

Atkāpes:

Arī ja pasīvās ēkas standarts nav pietiekams enerģētiski neitrālai vai enerģētiski autonomai ēkai, būvniecība atbilstoši pasīvo ēku standartam ir labs sākumpunkts, īpaši tad, ja ir ieplānots pietiekami daudz vietas saules PV paneļiem uz jumta vēlamā orientācijā. Tad ir laba arī kombinācija ar granulu krāsni vai zemes siltumsūkni.

Jaunbūve dod iespēju visu uzreiz darīt pareizi, tāpēc ieteicams uzskatīt pasīvo būvniecību kā minimālo mērķi. Gudri ir būt atvērtiem enerģijas neitralitātes perspektīvām un autonomijas iespējām. Ar atjaunotu ēku, kura sasniedz zemāko enerģijas patēriņa slieksni renovācijā, attiecas tie paši principi. Ja priekšnosacījums ir enerģijas neitralitātes sasniegšana, atjaunošanā būtu jāizpilda pasīvās jaunbūves prasības.

Dzīves ilgumam pagarinoties par 25 gadiem, atmaksājas arī energoefektīva atjaunošana. Ja dzīves ilguma pagarinājums ir mazāks nekā 25 gadi, atjaunošana ar pasīvo ēku komponentiem no finansiāla viedokļa nav pieņemama. Taču, ja dzīves ilguma pagarinājums ir no 25 līdz 35 gadiem, Atjaunošana ar pasīvo ēku komponentiem ir ieteicama. Ja dzīves ilguma pagarinājumam ir jābūt ilgākam par 40 gadiem, ir iesakāma nojaukšana un aizstāšana ar pasīvās ēkas jaunceltni, citādi pārāk daudzi no palikušajiem komponentiem būtu vēl papildus vēlāk jānomaina.

2.     DARBĪBAS ATJAUNOŠANAI AR PASĪVO ĒKU KOMPONENTIEM

2.1.          Ārējo ēkas norobežojošo konstrukciju kvalitāte

Ar ēkas norobežojošo konstrukciju čaulu saprot visus elementus, kuri atdala ēkas iekšpusi no ēkas ārpuses: fasādi, durvis un logus, pirmā stāva grīdu un jumtu. Ēkas čaula ir tā daļa, kurai ir izšķiroša nozīme ēkas termiskajā kvalitātē. Ēka bez labi siltināta ēkas čaulas nekad nevar būt pasīvā māja. Šī čaula ir arī svarīga ēkas pasīvai un aktīvai enerģijas iegūšanai. Ne tikai ēkas arhitektoniskā kvalitāte, arī veids, lielums un novietojums pret debespusēm  ir izšķiroši dotajām prasībām. Tas īpaši ir jāņem vērā, ja mērķis ir ar pasīvās ēkas standartu sasniegt enerģijas neitralitāti jeb enerģijas autonomiju.

Atjaunošanas projektēšana sākas ar precīzu ēkas konstrukciju čaulas izpēti. Šai pārbaudei ir arī svarīga loma, lai pieņemtu lēmumu par nojaukšanu vai atjaunošanu. Arī būvsubstances stāvoklim ir nozīme, lai izšķirtos, vai ēku pilnībā atjaunot ar pasīvo ēku komponentiem, vai arī tikai sasniegt pasīvās ēkas enerģijas prasības.

2.2.          Ēkas čaula, siltināšana un būvniecības materiālu termiskās īpašības

Izpētot ēkas sākotnējo projektu un uz vietas veicot ēkas apsekošanu, var konstatēt ēkas čaulas aktuālo stāvokli un zudumu apjomu. Bez vizuālās apskates noderīga var būt arī infrasarkano staru termogrāfija. Parasti ir svarīgi kombinēt šo tehniku ar gaisa necaurlaidības mērījumiem.

Divslāņu mūra sienu gadījumā iespējams, ka siltinājuma nav vispār. Šinī gadījumā būtu jānosaka tukšās telpas lielums, lai noskaidrotu, kādu U-vērtību nākamā siltināšana divslāņu mūra gaisa spraugā varētu dot. Ja tiks mainīti arī logu rāmji, iespējams, var pārbaudīt starptelpu uz novēršamiem termiskie tiltiem un iztīrīt gaisa spraugu, izņemot javas atliekas no klinkerķieģeļu apdares iekšējās puses. Tādējādi izolāciju var labāk iepūst un samazināt termiskos tiltus. Ja tukšā telpa jau ir piepildīta, jāpārbauda, vai tā ir pilnībā aizpildīta un kāds siltumizolācijas materiāls ir izmantots. Ja ar parastu papildus siltināšanu netiek sasniegta U-vērtība vismaz 0,3 W/(m²K), jāpārbauda, vai klinkerķieģeļu apdari var nojaukt un aizstāt ar daudzslāņu siltumizolācijas sistēmu, vai siltināt no iekšpuses.

Bez būvfizikālām problēmām siltināšanai no iekšpuses ir arī tāds liels trūkums, ka tiek samazināta dzīvojamā telpa. Lielpilsētās ēkas iekšējā platība ir līdz pat 5000 €/m² vērta. Pie 15 m garas fasādes un 20 cm izolācijas biezuma, tiek izmantota 1,5 m² dzīvojamā platība, tas maksā 15000€! Izmantojot ļoti augstvērtīgus siltināšanas materiālus, izolācijas biezumu bieži var samazināt uz pusi, un tādējādi arī telpas izmantojumu.

Konstrukciju gaisa necaurlaidība

Pasīvās ēkas koncepcijā ir jāizpilda stingras gaisa necaurlaidības prasības. Gaisa necaurlaidība ir nepieciešama, lai – ar pieņemamām enerģijas izmaksām – iebūvētu ventilācijas iekārtas, kas nodrošina veselībai nepieciešamo un no ārējā klimata neatkarīgo svaiga gaisa daudzumu. Lai sasniegtu labu gaisa kvalitāti, ir nepieciešama ventilācijas iekārta ar siltuma atgūšanu, vēlams ar CO₂  – regulāciju. Gaisa necaurlaidības prasības pasīvajai ēkai ir n₅₀ = 0,61/h. Gaisa necaurlaidību mēra ar tā dēvēto „Blower-Door-Test”. Ja tiek mērīta gaisa necaurlaidība esošajām ēkām, lielākoties ir slikti rezultāti. Tāpēc jārada koncepcija vai un kā var sasniegt gaisa necaurlaidību. Metodes lielā mērā ir atkarīgs no esošās situācijas.

Termiskie tilti

Papildus ierobežotā gaisa spraugas platumam divslāņu mūrī, termiskie tilti ir liela problēma atjaunošanā ar pasīvo ēku komponentiem. Īpaši cokola zonā ļoti bieži ir grūti novēršami termiskie tilti: no apakšas nesiltināta pamatu plātne 50 m², kas balstās uz 20 cm plata pamata, ir kontaktvirsma apm. 6 m² ar šo pamatu. Pie betona siltuma vadītspējas (͐λ = 1,4W/mK) tas pie efektīvās kontaktvirsmas platības 20 cm un ∆T = 10K rada siltuma plūsmu 420 W jeb 1680 kWh/gadā.

Tas ir tas pats siltuma apjoms, kuru 100m² pasīvā māja drīkst patērēt telpu apsildīšanai. Problēmu neatrisina zemgrīdas siltināšana, jo grīdas paneļa temperatūra paliek tāda pati vai pat nedaudz paaugstinās. Īpaši ārējo sienu iekšpusē var rasties problēmas ar kondensātu.

Tā kā siltināšanai no grīdas augšpuses ierobežotā telpas augstuma dēļ nav pietiekami daudz vietas, pamatu no ārpuses vajadzēja aplikt ar perimetra siltinājumu. Ja tas tehniski ir iespējams, varētu arī pirmo stāvu termiski atdalīt no pamata.

Pasīvās ēkas logi un durvis

Esošie logi un durvis daudzos gadījumos tiek aizstāti ar pasīvās ēkas logiem ar siltinātu loga rāmi un trīskāršu stiklojumu. Tas ir tehniski izdarāms, bez tam tas padara māju skaistāku. Tiek samazināta siltuma izplūde, palielināta drošība pret zagļiem. Profesionāli iemontējot, pasīvās ēkas logi uzlabo gaisa necaurlaidību. Tāpat kā termiskie tiltiem, šeit ir svarīgs kopums: ķēde ir tik stipra, cik tās vājākais posms.

Parasti iedzīvotāji ļoti novērtē pasīvās ēkas logu īpašības un tāpēc tam ir pozitīva ietekme uz mājas vērtību. Bez tam logu un durvju rāmju nomaiņa atvieglo divslāņu mūra siltināšanu (skat. iepriekš).

Termiskās masas loma ēkā

Termiskā masa ietekmē telpas klimatu, atdodot siltumu: galvenokārt vasarā termiskā masa palīdz ēkas pasīvajai dzesēšanai. Ziemā un starpsezonā tiek izmantota iespīdošā saule, lai saglabātu siltumu līdz vakaram, kad tā trūkst, un, lai neļautu telpas temperatūrai tik ātri pieaugt.

Iestatot apkures/dzesēšanas vadību un noēnošanas līdzekļus, ir jāņem vērā, ka telpas temperatūra – galvenokārt pusdienas laikā – pakāpjas augstāk par vēlamo lielumu. Izmantojot zemes siltumsūkni  un siltās grīdas, telpas var tikt pasīvi dzesētas ar zemu grīdas temperatūru. Iegūtais siltums tādējādi tiek novirzīts uz derīgāku vietu.

Inženiertehniskajām sistēmām nepieciešama telpa

Siltuma atgūšana no nosūces gaisa ir ļoti svarīgs lielums energoefektīvās ēkās. Īpaši tas attiecas uz pasīvajām ēkām, jo tām bez siltuma atgūšanas caur ventilāciju iet zudumā lielākā daļa no iegūtā siltuma. Tomēr ventilācijas iekārtām ir vajadzīgi ventilācijas kanāli gaisa sadalīšanai. Veicot pilnīgu ēkas atjaunošanu ar pasīvo ēku komponentiem, izbūvējot jaunu siltumizolācijas čaulu, bieži rodas pietiekami daudz vietas ventilācijas gaisvadiem siltinājuma zonā.

Ja alternatīva caurules novietošana, piem., iekārtajos griestos gaitenī nav iespējama, risinājums var būt decentralizētas ventilācijas sistēmas izmantošana.

Ja veicot atjaunošanu, nav iespējams izmantot ventilācijas iekārtu ar siltuma atgūšanu, ir grūti vai neiespējami noturēt maksimālo siltuma enerģijas patēriņu  apkurei 25 kWh/m² robežās.

3. INŽENIERTEHNISKĀS SISTĒMAS ATJAUNOŠANĀ AR PASĪVO ĒKU KOMPONENTIEM

3.1. Kāpēc atjaunotajās mājās vajadzīgas pasīvā ēkai piemērotas tehniskās sistēmas?

Svarīga pasīvās ēkas pazīme ir ar „pasīvām” metodēm noturēt enerģijas patēriņu tik zemu, cik iespējams un aktīvo enerģijas patēriņu padarīt pēc iespējas nevajadzīgu. Tomēr arī pasīvajās mājās nepieciešamas apgādes tehnoloģiskās iekārtas, lai sasniegtu labu telpas klimatu un nodrošinātu karstā ūdens ražošanu. Inženiertehniskās iespējas atjaunotajām ēkām bieži ir mazākas nekā jaunbūvēm. Tāpēc atjaunošanā vairāk vērības pievēršam tehnisko sistēmu iespējām. Tomēr arī atjaunošanā pastāv virkne tehnisko ierobežojumu: bieži nav iespējama centralizētās ventilācijas iekārtas izbūve. Arī urbumi zemes siltumsūkņiem vai siltās grīdas izbūve parasti ir problemātiska. Jāizvēlas tādi enerģijas avoti, ko ir saprātīgi uzstādīt. Dažas no iespējām ir PV moduļi un saules kolektori uz jumta, jo iekārtu uzstādīšana  saules enerģijas izmantošanai lielākoties ir iespējami.

Tomēr pasīvajās mājās iekārtu dimensionēšana un prioritātes ir citādākas nekā parastajās mājās:

1. Pasīvo māju iedzīvotājiem ir svarīga laba ventilācijas sistēma ar siltuma atgūšanu, jo enerģijas taupīšanas un konstrukciju bojājumu novēršanas nolūkos pasīvajās mājās jābūt ļoti labai gaisa necaurlaidībai. Pie tam pasīvajās mājās gaiss ir higiēnisks arī bez logu atvēršanas: gaisa kvalitāte mājās ar ventilācijas sistēmu ir augsta, jo kaitīgās vielas, oglekļa dioksīds vai pārāk augsts gaisa mitrums nepārtrauktā gaisa plūsmā tiek tieši novadīts.
2. Tomēr vasarā ļoti labās izolācijas un gaisa necaurlaidības dēļ ir augsts pārkaršanas risks. Tāpēc, lai izvairītos no pārkaršanas, ir noteikti nepieciešams uzstādīt sistēmas un ierīces (piem., automātiskos vai manuālos saules aizsardzības līdzekļus), protams, ar mazāko iespējamo enerģijas patēriņu.
3. Arī pasīvajās mājās ir nepieciešama apkures enerģija, lai kompensētu siltuma zudumus ziemā, tāpēc nepieciešama apkures iekārta.
4. Protams, pasīvajā mājā vajadzīgs arī siltums karstajam ūdenim un saimnieciskajām norisēm. Šeit nepieciešamās iekārtas pasīvajās mājās nav būtiski citādākas kā parastajās mājās. Iekārtu efektīvs enerģijas patēriņš (vēlams A+++) ir ieteicams gan enerģijas taupīšanas dēļ, gan arī, lai samazinātu iekšējo siltumslodzi.

Pasīvās ēkas nav enerģijas neitrālas. Ja mērķis ir padarīt māju par enerģijas neitrālu, tad pasīvās ēkas līmenis tam ir labākais sākums.

Sakarā ar nelielo siltuma patēriņu – galvenokārt siltumam priekš siltā ūdens – lielākā daļa no enerģijas patēriņa ir elektrība. Elektrību var ražot ar PV saules baterijām. Strāvas pārpalikums var tikt uzglabāts vai pārdots elektrības tīklā.

Ēkas, kuras tiek atjaunotas ar pasīvo ēku komponentiem, var izmantot esošo enerģijas infrastruktūru. Šī iemesla dēļ atjaunotajās mājās bieži tiek izmantota dabasgāze un centrālā apkure. Telpu apkurei vienmēr ir tikusi piešķirta liela vērība, pie tam 60.gados centrālapkure kļuva populāra. Turpretim ventilācijas sistēmai tika pievērsta maza uzmanība, ēkas bija ļoti „neblīvas” un faktiskā, dabiskā ventilācija nereti bija 5-10 reizes augstāka nekā nepieciešams. Plaisu un savienojumu noblīvēšana bez ventilācijas sistēmas var kļūt par risku veselībai. Toties bija mazāks pārkaršanas risks, ko ietekmēja arī toreiz vēsākās vasaras. Ir ļoti svarīgi, ka arhitekti un pasīvo māju inženiertehnisko sistēmu inženieri ievēro prioritāšu maiņu un atbilstoši rīkojas.

3.2. Apkures/ ventilācijas sistēmu pamatnosacījumi

Apkures/ ventilācijas tehniku izvēlei un veidošanai ir nosacījumi, kuros šīm sistēmām ir jādarbojas. Tos nosaka: vietējais klimats, zemes gabala lielums, (iespējamā) saules ietekme, ēkas arhitektoniskais veidols, virsmas laukuma attiecība pret tilpumu, lielums, siltināšanas pakāpe, nekustamā īpašuma izmantojums un iespējamās papildprasības (piem., attiecībā uz sadalījuma feksibilitāti). Veicot ēkas atjaunošanu, šie pamatnosacījumi jau ir skaidri. Ir svarīgi paturēt prātā šo nosacījumu ietekmi. Šie apkārtējās vides faktori var tikt pārvērsti prasībās katram gadalaikam:

Ziema

Izmantojot piemērotu pasīvo saules aizsardzību kā jumta pārkares, balkonus vai markīzes, saules gaismu ziemā var ielaist tālu telpās un tur gūt arī siltumu. Vasarā izvirzījumi kalpo kā saulessargs. Pasīvajās ēkās apkurei ir nepieciešama tikai ziemas mēnešos.

Gludekļa jauda ( 1,5kW) arī aukstākajā ziemā ir pietiekama, lai uzturētu vēlamo istabas temperatūru 100m² lielā pasīvajā mājā. Ēkās, kuras tiek atjaunotas ar pasīvo ēku komponentiem, ir nepieciešams nedaudz vairāk siltumenerģijas (apm. 2,5kW).

Guļamistabas bieži tiek apkurinātas tikai ekstrēmā aukstumā. Tāpēc ir svarīgi ēkā paredzēt termiskā zonējuma iespējas, lai nodalītu apkurināmās telpas no neapkurināmajām. Tā stāvus kāpņutelpās būtu jānodala ar durvīm, lai, piem., varētu atsevišķi apkurināt pirmo stāvu.

Ziemas sezonā ir arī speciālas prasības āra gaisa izmantošanai ventilācijā. Ir jānovērš tas, ka ieplūstošā aukstā gaisa temperatūra ir zemāka nekā sasalšanas punkts. Lai novērstu siltummaiņa sasalšanu un līdz ar to ventilācijas sistēmas bojājumus, gaisu pirms tam ir nedaudz jāsasilda. Priekšsildīšana var notikt tieši pirms siltummaiņa, kurā siltais izplūstošais gaiss siltummainī sasilda auksto ienākošo gaisu. Atjaunošanā tas parasti notiek decentralizēti, iebūvēto gaisa kanālu dēļ. Ziemā var palielināt komfortu, mitrinot gaisu. Aukstajam āra gaisam ir zems absolūtais gaisa mitrums. Sasilstot absolūtais gaisa mitrums nemainās, bet gan relatīvais. Tā rezultātā telpas gaiss ir pārāk sauss un daži cilvēki cieš, piemēram, no sarkanām acīm.

Pavasaris un rudens

Arī pavasarī un rudenī jāizmanto pēc iespējas vairāk saules enerģijas. Šinī laikā siltuma patēriņu jānotur pēc iespējas mazāku un apkuri jālieto tikai ļoti reti. Saules iespīdēšana gādā par siltumu mājā, kā arī par apgaismojumu telpās. Labi pārdomātai pasīvajai mājai, izmantojot saules un iekšējos siltuma guvumus, pavasarī nav vajadzīga papildu enerģija telpas apsildei. Tā kā rudens bieži nav tik saulains kā pavasaris, aukstās rudens dienās, iespējams, būs vajadzīgs mākslīgais apgaismojums un dzīvojamo telpu apkure. Starp citu, arī pavasarī un rudenī pastāv pārkaršanas draudi, īpaši lielāka cilvēku daudzuma klātbūtnē (piem., viesību gadījumā).

Vasara

Vasarā sauli jāizslēdz no telpām. Ja tas nenotiktu, tad temperatūra mājā strauji paceltos un labās siltumizolācijas dēļ tikai lēnām atdzistu, kā termosa kannā. No maija līdz septembrim saule rada pārmērīgu siltumu. Vasaras komforta līmeni definē kā to, cik bieži temperatūra pārsniedz noteiktu vērtību. PHPP metodika strādā ar augstāko robežu 25⁰C.

Pasīvajai mājai ir noteikts, ka iekšējā temperatūra drīkst pārsniegt 25⁰C ne vairāk kā 10% no visām gada dienām. Izvairīšanās no pārkaršanas var notikt dažādos veidos. Norobežoties no tiešās saules gaismas vislabāk var ar jumta pārkarēm. Atjaunošanā tas var būt režģveidīgi noēnošanas līdzekļi virs logiem. Taču aizsardzību no saules var iegūt arī kustīgu noēnošanas lamellu vai rullo žalūziju veidā. Bez tam ir ieteicams, pēc iespējas vairāk izmantot t.s. vasaras – / nakts dzesēšanu. Tas nozīmē, ka vēdināts tiek naktīs, kad ārējā temperatūra ir zema, turpretim dienā parasti iztiek bez vēdināšanas. Tādējādi siltais gaiss paliek ārpusē.

Dzīvokļa termiskā inerce un iekārtojums gādā par to, lai iekšējā temperatūra dienas laikā paliktu par dažiem grādiem zemāka nekā tas būtu iespējams bez nakts vēdināšanas. Kombinācijā ar labu saules aizsardzību un kontrolētu ventilāciju dienas laikā daudzos gadījumos labu iekšējo klimatu var sasniegt bez papildus enerģijas pievadīšanas.

3.3.          Pasīvajai mājai piemērotas inženiertehniskās sistēmas

Jautājums ir vienkāršāks kā atbilde. PHPP aprēķins parasti atsaucas uz sertificētām ventilācijas sistēmām. Pieņemot lēmumu par instalācijām, palīdzēt var diagramma (skat. tabulu).

Funkcija	Darbības/ papildenerģija	Enerģijas avots	Ražošanas sistēma	Pārvades sistēma	Sadales sistēma
Ventilācija	elektrība	Iekšējais/ ārējais gaiss	Decentralizēta kontrolēta ventilācija ar siltuma atgūšanu(+Bypass)	gaiss	Ventilācijas caurule
Dzesēšana	elektrība	Ārējais gaiss (iesp. caur zemes – gaisa siltummaini)	Decentralizēta kontrolēta ventilācija ar siltuma atgūšanu (+Bypass)	gaiss	Ventilācijas caurule
	(elektrība)		Noēnošanas līdzekļi	starojums
	elektrība	Zemes aukstums	Zemes – gaisa siltummainis	ūdens	Siltās grīdas
	elektrība	Telpas gaiss	PV darbināmas dzesēšanas iekārtas	dzesētājviela	Ventilācijas caurule
	saules starojums	Telpas gaiss	Absorbējošās dzesēšanas iekārtas	dzesētājviela	Ventilācijas caurule
Apkure	elektrība	Dabas gāze	Apkures katls	ūdens	Radiatori/ Siltās grīdas
	elektrība	Zeme/ gruntsūdeņi/ gaiss	Siltumsūknis	ūdens/ gaiss	Siltās grīdas
	elektrība	Saules starojums	Saules kolektori	ūdens	Siltās grīdas
Siltais ūdens	elektrība	Dabas gāze	Kombinētais katls	ūdens	Patērējamais ūdens
	elektrība	Zeme/ gruntsūdeņi/ gaiss	Siltumsūknis	ūdens	Patērējamais ūdens
	elektrība	Saules starojums	Saules kolektori	ūdens	Patērējamais ūdens
		Elektrība	Caurplūdes sildītājs	ūdens	Patērējamais ūdens

Ventilācija

Lai būvējot dzīvojamās ēkas izpildītu pasīvajām mājām noteiktās prasības, nevar iztikt bez kontrolētas ventilācijas sistēmas ar siltuma atgūšanu. Šī ventilācijas sistēma var tikt uzstādīta gan centralizēti, gan decentralizēti.

Decentralizēto risinājumu biežāk izmanto, veicot atjaunošanu. Bez prasībām, kas noteiktas PHPP, jāizpilda neskaitāmas tehniskas prasības atbilstoši normatīvajiem aktiem. Svarīgas ir prasības attiecībā uz aizsardzību pret troksni, jo ventilēšanas radītais troksnis nedrīkst pārsniegt 30 dB (A).

Sekas tam ir tādas, ka troksni ir pēc iespējas jāierobežo, un proti:

• Pielietojot zemu gaisa plūsmas ātrumu
• Samazinot spiediena kritumus sistēmā
• Efektīvu klusinātāju izmantošana

Pirmajai prasībai – zemam gaisa plūsmas ātrumam – ir papildus priekšrocība, jo ir ļoti zems ventilācijas iekārtas enerģijas patēriņš. Sevišķi svarīgi tas ir, lai ekonomiski izdevīgi izpildītu pasīvās ēkas prasības.

Zems gaisa plūsmas ātrums prasa noteiktu minimālo kanāla diametru, tādējādi izmaksas nedaudz pieaug. Šeit parādās arī inženiertehniskās konsekvences telpas augstumam, kas īpaši renovācijā var kļūt par problēmu.

Kā jau minēts, ar kontrolētu ventilāciju var vienlaikus vēdināt un apsildīt. Apkures tiek sasildīts ar elektrību vai karsto ūdeni, kas tiek iegūts no siltumsūkņa, gāzes katla vai cita siltuma avota.

Ļoti labai siltumizolācijai pasīvajās mājās un logiem ar trīskāršu stiklojumu un augstu gaisa necaurlaidību, ir blakusefekts, ka no ārpuses ienāk mazāk ielas un satiksmes trokšņa. Tomēr tad skaidrāk ir dzirdami ēkas iekārtu trokšņi un, iespējams tie traucē. Iedzīvotāji biežāk sūdzas par ventilācijas sistēmas trokšņiem dzīvojamajās ēkās. Pamatā trokšņu līmeņa prasības dzīvojamajās ēkās ir <30 dB(A), tomēr vajadzētu tiekties nepārsniegt maksimālo vērtību 25 dB(A). To var sasniegt tikai ar tiešām integrētu projektu ēkas inženiertehniskajām sistēmām un iekārtām un tas prasa labas zināšanas par tehniskajām sistēmām un to parametriem.

Novērst pārkaršanu

Nekontrolēta saules iespīdēšana un iekšējā siltuma slodze var būtiski pārsniegt pasīvās ēkas vēlamo temperatūru. Pie siltuma vajadzības apm. 100W uz temperatūras pieaugumu par Celsija grādu – tipiski pasīvajai mājai – tas nozīmē, ka 10 personu apmeklējums ļauj temperatūrai stacionāri pieaugt par apmēram 10⁰C. Tā kā jāpalielinās arī svaigā gaisa daudzumam. Tāpēc sistēmai vēlams būt vadībai, kas balstīta uz CO₂ saturu gaisā. Saules aizsardzība – vislabāk automātiska – un jumta pārkares gādā par to, lai tiktu samazināta nevēlama saules iespīdēšana. Siltajā gadalaikā nakts ventilācija pa logiem nodrošina ēkas dzesēšanu, lai no rīta atkal valdītu patīkama temperatūra.

Ja āra gaisa temperatūra vēl nav pārāk augsta (tiešā saule pavasarī un rudenī), nepieciešamo dzesēšanu var panākt arī atverot logus. Tomēr tad ir risks, ka radīsies caurvējš un dzesēšana radīs diskomfortu. Ja āra gaisa temperatūra ir augsta un saules iespīdēšana tiek efektīvi novērsta, siltuma atgūšana gādā par to, lai svaigais ventilācijas gaiss tiktu vispirms atdzesēts. Bez tam ir svarīgi, lai mājsaimniecības iekārtas un apgaismojums darbotos tik taupīgi, cik iespējams.

Tas sniedz dubultu taupības efektu: no vienas puses tiek patērēts mazāk elektrības, no otras puses samazinās pārkaršanas iespēja. Ja ir uzstādīts siltumsūknis ar zemes siltummaini, zemes vēsums var tikt izmantots papildus dzesēšanai. Tādējādi zeme tiek reģenerēta un siltumsūkņa produktivitātes līmenis ziemā tiek pozitīvi ietekmēts.

Ja ar šiem līdzekļiem vien nepietiek, var izmantot mehānisko dzesēšanu, kura ir iebūvēta ventilācijas sistēmā. Tas var notikt caur, piemēram, jau esošo gaisa/ gaisa siltumsūkni. Tā kā saules iespīdēšana un nepieciešamība pēc aukstuma lielākoties korelē, šeit nepieciešamā enerģija vislabāk var tikt radīta PV paneļu iekārtās. Vidējai pasīvajai mājai pietiek ar iekārtas lielumu tikai 0,5 līdz 1m².

Apkure

Apkures iekārtai atjaunotās pasīvajās mājās nav jābūt ļoti lielai. Mūsu klimata joslā telpu apkurei pietiek ar jaudu 25 W/m² izmantojamās platības. Tikai ātrai uzsildīšanai pēc ilgākas prombūtnes vai apkurei betona/mūra ēku žāvēšanai nepieciešama lielāka jauda.

Sakarā ar nelielo apkures jaudu un ļoti labo siltumizolāciju, nav jēgas samazināt apkuri naktīs. Ļoti aukstā laikā mājas tradicionālā „vēdināšana”, atverot logus un ārdurvis, arī būtu jāatmet, jo tā rada temperatūras pazeminājumu, ko var izlīdzināt ar atkārtotu uzsildīšanu.

Siltuma zudumi pasīvajās mājās – atjaunošana

Esošās ēkas lielākoties tiek apkurinātas ar centrālo apkuri ar radiatoriem. Tieši vecākajās ēkās ir augsta ūdens temperatūra un katla jauda tiek uz to iestatīta. Pēc atjaunošanas ar labi izolētu ēkas čaulu iekārtas jauda ir par lielu, tāpēc sistēmu ir jānoregulē no jauna. Tāda pielāgošana ir iespējama modernajiem, modulējošajiem katliem. Tad izmaksas par to ir ļoti niecīgas. Ja pielāgošana nedod vēlamo rezultātu, laba alternatīva ir apkures ķermeņu nomaiņa ar zemas temperatūras konvektoriem kombinācijā ar ventilāciju ar siltuma atgūšanu. Šī sistēma uz temperatūras svārstībām ēkā reaģē ātrāk un labāk. Mazā gāzes katlā ar lielu regulēšanas amplitūdu vai  siltumsūknis (ja ūdens temperatūra paliek zem 40⁰C )ir labi apkures avoti siltumapgādei. Gāzes kombikatls varētu piegādāt arī silto ūdeni, neizmantojot atsevišķu uzglabāšanas tvertni. Turpretim siltumsūknim akumulācijas tvertne ir nepieciešama, lai īsā laikā varētu nodrošināt pietiekami daudz karsta ūdens.

Siltumsūknis

Siltumsūkņi savāc avota siltumu un pārnes (pārpumpē) to uz augstāku temperatūras līmeni, tā, lai siltumu varētu izmantot apkurei. Siltumsūkņa efektivitāte tiek apzīmēta ar efektivitātes koeficientu (COP) un tā ir attiecība starp izmantoto enerģiju un saražoto siltumu. Jo vairāk ir radītā siltuma pret izmantoto enerģiju, jo augstāks ir COP. Avota siltums (siltums no gaisa, ūdens vai zemes) ir bez maksas, brīvi pieejams un ilgtspējīgs. Tomēr, lai darbinātu siltumsūkni, ir jāpievada enerģija. Parasti tā ir elektroenerģija. Taču ir arī ar gāzi darbināmi siltumsūkņi.

Ja elektrība rodas no pilnībā ilgtspējīgiem avotiem (piem., solārā enerģija no PV moduļiem), tad siltums no siltumsūkņiem ir pilnībā ilgtspējīgs.

Karstā ūdens sagatavošana

Siltā ūdens patēriņš vidējai ģimenei ir apm. 8-12 GJ/gadā, taču ļoti atkarīgs no konkrētā lietotāja. Karstajam ūdenim jānodrošina pietiekams spiediens. Tradicionāli gāzes apkures katli piedāvā pietiekamu jaudu, tam ir augsta siltā ūdens caurtece un tas ir elastīgs izmantošanā, taču tas patērē fosilo enerģiju un neveicina primārās enerģijas patēriņa samazināšanos.

Saules kolektoru sistēma karstā ūdens sagatavošanai  vidēji gadā spēj nodrošināt apm. 50-60% siltā ūdens patēriņa. Kopumā solārās iekārtas vasarā saražo par daudz siltuma un ziemā (būtiski) par maz. Šo problēmu var atrisināt papildus uzsildot ūdeni ar gāzes katlu, granulu katlu vai siltumsūkni.

Saules kolektoru sistēma karstā ūdens sagatavošanai  ar piesildīšanu uzglabāšanas tvertne ir iekārtas koncepcijas sastāvdaļa. Šīs tvertnes apjoms nosaka solārās enerģijas daudzumu, kurš var tikt saglabāts un līdz ar to laiku, kurā var tikt piegādāts siltais ūdens bez jauna saules siltuma.

Piesildīšanas regulējums jāveic tā, lai „īstās” ilgtspējīgās enerģijas (saules) daļa būtu pēc iespējas lielāka, minimāli izmantojot papildenerģiju,. Tvertnes atrašanās vieta ir kritiskais punkts, īpaši ēkas atjaunošanas laikā. Visām siltā ūdens sistēmām ir jābūt tā, ka attālums starp saražoto un uzglabāto vienību un patēriņa vietu ir pēc iespējas mazāks. Tas samazina enerģijas patēriņu un uzlabo patērētāja komfortu, samazinot gaidīšanas laiku. Taupīšana ir iespējama, protams, samazinot siltā ūdens patēriņu, bet to var panākt arī ar siltuma atgūšanu no dušas ūdens. Siltummaiņa sistēma padara iespējamu enerģijas patēriņa samazināšanos siltā ūdens sagatavošanai par 20-40%.

Saules enerģijas izmantošana

Saules kolektoru sistēma karstā ūdens sagatavošanai

Saules kolektoru sistēmas princips karstā ūdens sagatavošanai ir vienkāršs: ja dārza šļūtene visu dienu guļ saulē, ūdens šļūtenē kļūst ļoti silts. Saules kolektori izmanto to pašu principu. Pat ziemā, kad saule spīd tikai dažas stundas, šāda sistēma var saražot pietiekami daudz siltā ūdens dušai. Lielākas sistēmas dod savu ieguldījumu arī apkurei.

Saules kolektoru sistēmas veiktspēja atkarīga no kolektoru kvalitātes, vietējās saules radiācijas, kā arī akumulācijas tvertnes uzstādīšanas un izmēra. Saulainās dienās, īpaši vasarā un brīvdienu laikā tiek saražots tik daudz siltuma, ka nodrošinājums ir lielāks nekā pieprasījums. Dienās bez saules pieprasījums pēc siltuma, protams, ir lielāks nekā nodrošinājums.

Laba saules kolektoru sistēma karstā ūdens sagatavošanai kolektora laukumu 2,5m piegādā apmēram 4-5 GJ izmantojamā siltuma. Lielākiem kolektoriem veiktspēja palielinās, tomēr lielākās pārprodukcijas dēļ saulainās dienās, tas nav proporcionāli virsmai. Tāpēc solārās iekārtas veiktspēja ir apmēram 4-5 GJ (=144Nm³), vai 0.62 x 144 = 89,28€ gadā. Pieņemot, ka dzīves ilgums ir 25 gadi un procentu likme 3%, var investēt 1580€ vairāk. Pašlaik rentabilitāti var šādi atspoguļot, pieaugot enerģijas cenām tā mainīsies vēl vairāk par labu solārajām iekārtām. Protams, solārā iekārta dod savu pienesumu arī ēkas ilgtspējai, pasīvajai mājai tā ir viena no svarīgajām tehniskās sistēmas komponentēm, lai sasniegtu zemāku primārās enerģijas patēriņu.

Elektrība no saules enerģijas: fotoelementi

Fotoelementu šūnas (PV šūnas) gaismu tieši pārvērš elektrībā. Saslēdzot šūnas moduļos un tās savukārt kopā PV ģeneratorā, elektrību var efektīvi izmantot, vai nu neatkarīgi no publiskā strāvas tīkla (autonomās sistēmas), vai arī, atdodot strāvu publiskajā tīklā (ar tīklu savienotās sistēmas). PV iekārtu produktivitāte atkarīga no saules starojuma attiecīgajā vietā, orientācijas un PV šūnu veida. Maksimālā viena saules paneļa jauda standarta apstākļos (apspīdēšana: 1000 W/m², temperatūra: 25⁰C) tiek apzīmēta kā tā dēvētā pīķa (W_p) jauda vatos.

Optimāli uzstādīts PV panelim (pret dienvidiem, 30⁰ leņķis no horizontālās virsmas) polikristālu PV panelim pīķa jauda ir apm. 135 – 150 Wp uz m² virsmas. Dzīves ilgums PV paneļiem sasniedz vidēji 25 gadus.

Pieaugot enerģijas cenām, amortizācijas laiks, samazināsies. Bez tam cenas PV tehnikai visu laiku samazinās, līdz ar to PV iekārtas ir rentablas pasīvajām mājām. PV paneļi neietekmē eķas tehnisko sistēmu darbību un tām nav kustīgu daļu, tātad to uzstādīšana notiek vienkārši. Tomēr ir iesakāms, izvēlēties cik vien, iespējams, lielu jumta platību dienvidu pusē. Jaunbūvei jau projektējot jāņem vērā, ka uz jumta varētu tikt uzstādīta liela PV-iekārta.

Izmantotā literatūra:  Ir. Jan de Wit, (2012), „Sanierung zum Passivhaus”, Saxion, Handwerkskammer Munster projekta „Zukunft Passivhaus” ietvaros