Arch. Andrius Keizikas, Vilniaus Gedimino technikos universitetas, Architektūros inžinerijos katedra.

„Tokios pastato ypatybės, kaip jo dydis, erdviniai ir plokštuminiai elementai, proporcijos yra svarbios ne tik kuriant estetinį sprendimą, bet turi įtakos ir tam, kaip pastatas funkcionuos. Mano su kolegomis tyrimo objektas ir yra šių veiksnių paieška, identifikavimas bei jų įtakos galutiniam statinio energijos sunaudojimo rezultatui nustatymas“, – teigia VGTU Architektūros inžinerijos katedros doktorantas Andrius Keizikas.

Pagrindinės ypatybės, lemiančios pastato energinį efektyvumą, yra jo autonomiškumas ir adaptyvumas. Autonomiškumas nusako pastato vidaus ypatybes, sandarumą, gebėjimą išlaikyti šilumą, o adaptyvumas – prisitaikymo prie aplinkos sąlygų galimybes, lemiančias optimalų aplinkos resursų naudojimą energiniam efektyvumui didinti. Pastato autonomiškumo ypatybės, geras šiltinimas ir sandarumas, turi didžiausią įtaką tam, kad energijos būtų sunaudota kuo mažiau. Tinkamai pritaikytos adaptyviosios ypatybės leidžia gana paprastomis architektūrinėmis priemonėmis dar labiau pagerinti šiuos rodiklius. Nuo seniausių laikų tradicinės architektūros pastatai išsiskyrė ypač dideliu adaptyvumu, leidusiu iš dalies kompensuoti blogas autonomiškumo ypatybes. Šlaitinis stogas ir tūrinė kompozicija, tinkamas pritaikymas prie aplinkos, prieangis, kitos ypatybės – visa tai leido ypač efektyviai naudoti energiją pastatui šildyti. Šiandien gerai pritaikant sukauptą patirtį, iš naujo įvertinant, nustatant ir apskaičiuojant energiją taupančių architektūrinių elementų naudą, galima akivaizdžiai pagerinti sandarių, geromis autonomiškumo ypatybėmis išsiskiriančių pastatų energinį efektyvumą.

Pastato dydis – svarbus veiksnys

Vakarų šalyse, dar iki XX a. septintojo dešimtmečio energijos išteklių krizės, paskatinusios pastatų energinio efektyvumo didinimo priemonių paieškas, dėl atliekamos kuro sunaudojimo statistikos buvo žinoma, kad dideliems pastatams šildyti kuro reikia santykinai mažiau nei mažiems. Kuo didesnis pastatas, tuo mažiau jis turi išorinių atitvarinių elementų, tenkančių vidaus tūrio arba ploto vienetui. Kuo mažiau atitvarų, tuo mažiau nuostolių, patiriamų per jas. „Vokietijoje išorinių atitvarų ploto ir jomis gaubiamo tūrio santykis yra vienas norminių kriterijų. Tačiau mūsų atlikti skaičiavimai rodo, kad tikslingiau stebėti išorinių atitvarų ploto ir vidaus ploto santykį, leidžiantį tiksliau apibrėžti realią padėtį. Šis santykis – tai pastato geometrinis efektyvumas, – teigia pašnekovas. – Apskaičiavę ir palyginę kelių šimtų skirtingų proporcijų pastatų variantų nuostolius, patirtus per atitvaras, nustatėme, kad pastatų, kurių plotas yra iki 600 kv. m, lyginamieji nuostoliai didėjant plotui kinta vienetais, 600–3 000 kv. m zonoje – dešimtosiomis, o viršijus 3 000 kv. m ribą – šimtosiomis vieneto dalimis. Taigi didesnio ploto pastatai yra efektyvesni ir jiems yra lengviau siekti aukščiausių energinio naudingumo verčių. Proporcijos daro įtaką energijos praradimams per išorines atitvaras dar keliasdešimčia procentų, tačiau didesniems pastatams – kur kas mažiau“

Padėties parinkimas ir suskirstymas zonomis

Vis dėlto pastatas gali ne tik prarasti energiją per atitvaras, bet ir jos prikaupti per tinkamai suprojektuotus ir reikiamomis ypatybėmis išsiskiriančias skaidriąsias atitvaras. Jei langai išsiskiria aukštu spindulių pralaidumu ir santykinai žemu šilumos laidumu, saulės pritekėjimų vertė į pastato vidų turi potencialo viršyti patiriamus energijos nuostolius per išorines atitvaras. Nors dydis yra esminė charakteristika pastato nuostoliams sumažinti, šiuo atveju svarbios yra pastato proporcijų ypatybės. Jos atsižvelgus į aplinkos sąlygas, geba maksimaliai išnaudoti minėtų skaidrių atitvarų ypatybes. Daugiausia šilumos patektų per maksimalaus ploto pietų kryptimi orientuotą skaidrų fasadą. Ne ką mažiau svarbus būtų ir tinkamos pastato padėties sklype parinkimas ir sumanus gyvenamųjų patalpų išdėstymas (fasado tikslas yra sukaupti daugiausia šilumos, pastato padėtis ir patalpų išdėstymas – efektyviausias būdas ją panaudoti).

Čia verta atkreipti dėmesį į pastato suskirstymą zonomis, kuris leistų gerokai padidinti statinio adaptyviąsias ypatybes. Gyvenamąsias patalpas suprojektavus pietų pusėje, kur iš išorės patenka daug šilumos, o šiaurinėje – mažiau naudojamas patalpas (vonias, laiptines, ūkines patalpas), galima numatyti skirtingų temperatūrų zonas, kurios didžiąją pritekėjimų dalį sukaups dažniausiai naudojamose patalpose, o rečiau naudojamose – numatyti žemesnę „budėjimo“ temperatūrą. Šiaurinėje pastato pusėje, kur palaikoma kiek žemesnė temperatūra, susidaro buferinė zona – tarpinė erdvė tarp pastato išorės ir vidaus temperatūrų. Netinkamai nukreipta buferinė zona (pavyzdžiui, į pietus) gali padidinti pastato šilumos nuostolius, nes sumažina  patenkantį į vidų saulės pritekėjimų kiekį.

Buferinės zonos gali būti išorinės ir vidinės. Vidinės visada sumažina energijos suvartojimą, nes šioje zonoje palaiko šiek tiek žemesnę temperatūrą. Tačiau skaičiavimai parodė, kad jų efektas atsižvelgiant į bendrą energijos suvartojimą nėra toks didelis, kokį gali pasiekti išorinės buferinės zonos, esančios už pastato šildomo tūrio ribų. Jos šiaurinėje statinio pusėje gali gerokai padidinti standartinių parametrų pastato energinį efektyvumą. Įstiklintos oranžerijos, verandos ar balkonai – tai išorinių buferinių zonų pavyzdžiai. Tačiau suprojektavus tokią zoną pietuose ir ją suformavus iš netinkamų termodinaminių parametrų elementų, gali būti gerokai pablogintas net geriausių ypatybių fasado energinis balansas.

Saulės kontrolė

Saulės energijos patekimas į pastatą gali būti ne tik papildomas šilumos šaltinis, bet ir problema. Prikaitus patalpoms patiriamas diskomfortas, o atidarius langus sukaupta energija iššvaistoma. Tad viena iš adaptyvaus namo ypatybių turėtų būti tinkama saulės kontrolė.

Šešėlio projektavimas, atsižvelgiant į spindulių kritimo kampą ir kryptį, – nesudėtingai įgyvendinama priemonė, bet ją reikia planuoti itin kruopščiai. Būtina atsižvelgti į tai, kad kiekvienas barjeras, atsiradęs spindulio kelyje, dalį energijos atspindi, o dalį sugeria ir vėliau išspinduliuoja. Taigi vasarą, kai patalpos viduje papildomos šilumos nereikia, reikėtų turėti išorinius saulės barjerus, kurie atspindėtų šilumą pastato išorėje. Šaltuoju metų laiku vidiniai saulės barjerai, apsaugodami nuo tiesioginių spindulių, papildomai skleis šilumą. Siekiant supaprastinti saulės poveikio kontrolę šiuo metu rinkoje atsiranda įvairių gaminių, pavyzdžiui, vadinamieji išmanieji langai (angl. smart windows). Jie pagal paros laiką keičia savo optines ypatybes. Įvairiose šalyse atsižvelgiant į aplinkos ir klimato veiksnius kuriami skirtingų ypatybių langai. Pavyzdžiui, šiltajai Italijai skirti langai turėtų būti su filtru, neleidžiančiu šilumai patekti į vidų, bet neapribojančiu matomumo. Lietuvos klimato sąlygoms skirti langai turi ne tik neriboti matomumo, bet ir įleisti kuo daugiau šilumos, neišleisdami infraraudonųjų spindulių į išorę.

Vėdinimas

„Vienas esminių sprendimų, užtikrinančių tinkamą energiškai efektyvaus namo funkcionavimą, – priverstinio vėdinimo sistema su šilumogrąža“, – teigia A. Keizikas. Pastačius ypač sandarų ir šiltą namą, bet neįrengus efektyvios vėdinimo sistemos, sukuriamas termosas, kuriame kaupiasi drėgmė, pelėsis, atsiranda kitų nepageidaujamų dalykų, neatitinkančių sveikų ir komfortiškų gyvenimo sąlygų reikalavimų. Dažniausiai tokiais atvejais patalpos vėdinamos atidarant langus – o taip perniek nueina visos įdėtos pastangos šiltinti ir sandarinti atitvaras. „Priverstinis vėdinimas, ypač turint omenyje daugiabučius namus (įskaitant renovuojamus), yra esminis veiksnys. Būtina užtikrinti ne tik gerą pastato energinį efektyvumą, bet ir tinkamas gyvenimo sąlygas, atitinkančias visus higienos normų reikalavimus“, – įsitikinęs pašnekovas.