+371 22841890

PASĪVĀS MĀJAS AIZSĀKUMI UN PIONIERI

Velēnu jumti tradicionālajām mājām Islandē

Kādi ir energoefektīvas mājas pirmsākumi, kā radusies ideja un metodes koka māju būvniecībā? Pasīvo māju – māju, kuru nav nepieciešams nedz papildus apkurināt, ne atvēsināt, pirmssākumi iezīmju veidā meklējami dažādos pasaules reģionos. Pasīvo māju principi atkarīgi no klimatiskajiem rādītājiem un raksturīgākajām pazīmēm. Piemēram, siltākajās klimatiskajās joslās aktuālāks ir atvēsināšanas  aspekts, nekā apsildīšanas.  Ja caurlūko tradicionālās celtnes dažādos reģionos, tad tradicionālās ķīniešu mājas, irāniešu mājas, portugāļu mājas lieliski veic atvēsināšanas funkciju, bez aktīvas dzesēšanas iekārtas. Vēsākajos klimatiskajos apstākļos lielisku risinājumu ir raduši islandieši, māju jumtus noklājot ar velēnām, jo kokmateriāls viduslaikos grandiozās mežu izciršanas dēļ, bijusi deficīta prece, tādēļ nācies meklēt citus radošus risinājumus. Pasīvo māju standarta detaļas ir pielāgojams attiecīgajai klimata joslai un reģionam, tādēļ vērtējama nevis kā būvniecības stils, bet metode, kas respektē reģiona tradicionālo būvniecību un klimatiskos apstākļus. Tā kā mērķis jebkuros klimatiskajos apstākļos un novietojumā uz zemeslodes ir viens – sasniegt komfortablus dzīves apstākļus iekštelpās (neatkarīgi no tā, vai telpas ir jāapsilda, vai jāatvēsina), atšķiras vien tas, ka dažās vietās tas būs vieglāk sasniedzams, bet citās – grūtāk.

Kas ir būtiskākais, plānojot pasīvo māju?

  • siltumizolācija;
  • gaisa un tvaika necaurlaidīga konstrukcija;
  • citi būvniecības pakalpojumi: ventilācija, apkures un dzesēšanas iekārtas u.c.

Kādi ir mūsdienu pasīvās mājas pamatprincipi?
Apzinot mūsdienu pasīvās mājas pamatprincipus, var meklēt iezīmes agrākajos projektos un pētījumos, kas tiecas virzīties tuvāk pasīvo māju idejai. Atbildot uz uzdoto jautājumu, pasīvās mājas galvenais pamatprincips ir ēkas aploksne (building envelope). Aploksne ietver pilnībā noslēgtu siltumizolācijas slāni, kas iet cauri visai mājai, nepieļaujot siltuma zudumu un, gaisa necaurlaidīgs slānis, kas nodrošina siltumizolācijas slāņa hermētiskumu. Aploksnes galvenā prasība ir būt noslēgtai, nepārtrauktai. Līdz ar to termiskie tilti arī ir izskaužama parādība māju būvniecībā.

Pasīvās mājas kritēriji:

  1. galvenais enerģijas avots ir atjaunojamā enerģija (renewable primary energy (PER)), kas iekļauj variantus to izmantot pilnībā vai daļēji;
  2. iedalījums classic, plus, premium klasē (atkarībā no PER līmeņa un atjaunojamās enerģijas paaudzes, ēka tiek iedalīta vienā no trim klasēm: piemēram, premium iekļauj zemu PER rādītāju un augstu atjaunojamās enerģijas  ražošanas līmeni);
  3. globāli piemēroti standarti (kritēriji ir pielāgoti jebkuram klimatiskajiem apstākļiem, visiem enerģijas standartiem, ēku tipiem);
  4. zemas enerģijas patēriņa ēka (kritērijs piemērots ēkām, kur būvniecības laikā notikusi neplānota novirze no pasīvās mājas prasībām);

 

Pētījumi ceļā uz pasīvās mājas standartu
Iedvesma pilnīgai apdzīvojamas telpas hermetizācijai rasta polārā kuģa būvē – pirmā pilnīgi funkcionējošā pasīvā māja patiesībā bijis polārais kuģis, nevis māja – “Frams” (Fridtjof Nansen, 1893). Pilnīgai kuģa hermetizācijai polārajiem apstākļiem izmantoti šādi līdzekļi:

  • darvots filcs
  • korķa polsterējums
  • priedes koka paneļi
  • biezs filca slānis
  • gaisa necaurlaidīgs linolejs
  • iekšējā apdare

foto: visitoslo.com

Kopējais sienu biezums sasniedzis 15 collas – 38,1 cm! Gaismas avoti tika ievietoti aiz 3 kārtu stikla rūtīm. Neatkarīgi no ārējās gaisa temperatūras, iekštelpā neesot bijis jākurina krāsns.

Daudzu un dažādu projektu rezultātā radušie secinājumi ir radījuši to pasīvās mājas standartu, kāds ir šobrīd. Sistemātiska pētniecība pasīvajām mājām aizsākas ar “DTH nulles enerģijas māju” (prof. Vagn Korsgaard, 1973, Kopenhāgenā, Dānijā). Šo ēku var pamatoti uztvert kā pasīvo māju, kas būvēta, balstoties uz simulācijām un optimizētām dizaina iespējām. Vēlāk ēka tika izmantota universitātes viesu mājas vajadzībām. Tā kā saules paneļi dotajā brīdī ir neefektīvi, māja tiek vairāk pielīdzināta zemes enerģijas patēriņa mājai.
Paralēli skandināvu un kanādiešu pētījumiem darbojas pētniecība arī Vācijā – H.Horstera (H. Hörster) un B.Steinmillera (B. Steinmüller) vadībā. Pētnieciskās grupas vadībā 1974.-75.gadā tiek uzbūvēta izteikti nosiltināta eksperimentāla ēka, kura aprīkota ar zemes siltumsūkni, kontrolētu ventilāciju, saules un siltuma kolektoriem un datorizētu testu rezultātu uzskaiti, kas piefiksē energoefektivitāti un atjaunojamo resursu patēriņu. Tādējādi uzskatāmi tiek parādīti vērā ņemami skaitļi, kas pierāda pasīvās ēkas nozīmību ceļā uz energoefektīvu ēku būvniecību.
Ziemeļamerikas pētniecības projekti (“super-insolated houses“) 70. – 80. gados bija ļoti tuvu mūsdienu pasīvo māju principiem. Pie tiem pieder Saskačevanas māja, kas tuvāk aplūkota šajā raksta turpinājumā.
Amerikā, Kolorado, 2164 metru augstumā tiek uzbūvēta  hermētiska ēka (A. un H.Amory Lovins), papildinot to ar saules paneļiem un ziemas dārzu. Ēkas “Rocky Mountains Institute” būvniecībā tika pielietoti fiziķu veiktie atzinumi, lai pierādītu, ka tie praksē ir pielietojami. Tāpat A.B. Louvins ieteica pasīvās mājas no pētniecības projektiem pārcelt jaunā līmenī, izveidojot atsevišķu enerģijas standartu nākotnei.

Agrīnajām pasīvajām mājām raksturīgas līdzīgas problēmas:

  • izpratnes trūkums par to, cik nozīmīgs faktors ir ēkas hermētiskums (vienīgā informācija par šo tēmu nāk no Zviedrijas);
  • risinājumu trūkums labas veiktspējas logiem, kas noved pie tā, ka logi izmēros ir mazi, vai arī tajos tiek ievietota pagaidu siltumizolācija;
  • uzticības trūkums izmantotajām tehnoloģijām energoefektivitātes ziņā, kur bieži vien sarežģīti risinājumi bija vai nu neefektīvi vai neilgi funkcionējoši.

Saskačevanas māja – pasīvās mājas pionieris

SASKAČEVANAS MĀJA
1977.gadā tika uzbūvēta Saskačevanas māja (Saskatchewan Conservation House), pirmā ilgmūžīgā, pasīvā un energoefektīvā māja Kanādā. Koka karkasa māju būvniecība mūsdienās cieši saistās ar pasīvās mājas būvniecību un ekoloģiskiem apsvērumiem. Atjaunojamie dabas resursi – koksne iet roku rokā ar ilgmūžības jēdzienu. Lai samazinātu izmaksas mājas ekspluatēšanas laikā, koka karkasa māja, koka paneļu māja, koka moduļu māja ir pienācīgi jānosiltina, jālikvidē visi iespējamie aukstuma tiltiņi, jārada hermētiska vide.

Iemesls, kāpēc vispār aizsākusies ideja par enerģijas taupīšanu, ir pavisam vienkāršs – 1973.gadā palielinoties jēlnaftas cenai, ikviens sācis apsvērt dažādus variantus un veidus, kā samazināt enerģijas izmaksas. Saskačevanas Provinces valdība devusi uzdevumu pētniecības grupai (Saskatchewan Research Council – SRC) projektēt un uzbūvēt māju, apsildāmu ar saules enerģiju un piemērotu Saskačevanas apstākļiem. Lai uzdevums tiktu veikts pēc visatbilstošākajiem rādītājiem un reālāko izpildi, pētniecības grupa apvienojusies ar pieredzējušiem celtniekiem un projektētājiem.
Plānotā mājas būvniecības vieta, pilsēta Regina, ir raksturojama ar aukstu klimatu,  maz saulainu dienu skaitu ziemas mēnešos, zemu saules leņķi, saules enerģijas līmenis ir zems laika posmā no novembra līdz martam. Tāpēc uzbūvēt pašpietiekamu māju šādos apstākļos ir īsts izaicinājums. Pētniecības grupas secinājums gan visa pētniecības darba beigās bija tāds, ka saules enerģija nevar būt primārais apsildes veids, bet ir iespējams uzbūvēt  “konservācijas māju” (conserving house), kas ir piemērota Saskačevanas apstākļiem. Maksimāli samazinot mājā siltuma zudumus, uz katru iztērēto dolāru siltumizolācijā tiek ietaupīti apmēram 10 dolāri uz saules paneļu kolektoru un iekārtu rēķina, lai nodrošinātu vienādu komforta līmeni. Turpinājumā aplūkosim Saskačevanas mājas  siltumizolāciju vairākās konstrukcijās.

Griestu siltumizolācija
Lai nodrošinātu pienācīgu siltumizolāciju, tīri konstruktīvi energoefektīvs konstrukcijas risinājums ir paaugstināta jumta dzega (high heel trusses), kuru iespējams nosiltināt bez aukstuma tiltiņiem, tāpat arī bēniņus. Jau laikus jāparedz, ka siltinājums var sēsties, tāpēc to ieklāj biezākā kārtā nekā nepieciešams pēc būvnormatīviem. Tāpat būtiska loma ir mājas dienvidu puses fasādes novietojumam pret debespusi un jumta optimālam leņķim, kas ir atbilstošs saules enerģijas kolektoru vajadzībām.

Sienu siltumizolācija
Sienu siltumizolācijā pastāv vairāki veidi, kā nodrošināt maksimālu izolāciju.

  • var izmatot biezākus statņus (stud), lai ievietotu biezāku kārtu izolācijas slāni,
  • var izmantot sacietējošu putu izolāciju sienu ārpusē (kas minēts kā dārgāks variants nekā minerālvate, un sadārdzina sienu izmaksas),
  • sienu izolācijai var izmantot gaisa/tvaika barjeru – plēvi, ko iestrādā sienās,
  • sienas var būvēt dubultplatas, rēķinoties ar pamatīgu siltumizolāciju. Šādām sienām ir vairākas priekšrocības: iekšējās sienas kļūst par konstrukcijas sastāvdaļu, tvaika barjeru var klāt sienu ārpusē, izvairoties no papildus siltināšanas dažādiem atvērumiem, stabilitātei tiek izmantota plāna kokskaidu plāksne vai OSB.

Saskačevanas mājā tiek pielietota dubultplatu sienu sistēma ar gaisa, tvaiku necaurlaidīgu barjeru sienu ārpusē.

Saules enerģijas kolektors koka karkasa mājai

Pamati
Tā kā pilsēta Regina raksturojama ar mālainu zemi, tad projektētāji pamatu konstrukciju min kā visproblemātiskāko ikvienas ēkas būvniecībā šajā reģionā. Lai izvairītos no bojājumiem mājas ekspluatācijas laikā, par piemērotākajiem pamatiem Saskačevanas mājas būvniecībā tiek noteikti betona pāļu pamati. Jautājums, kā siltināt šāda tipa pamatus? Starp grīdas sijām tika iepildīta celulozes šķiedra, izolējot dzīvojamo telpu no pagrīdes.

Logi
Jebkuru materiālu izvēlē Saskačevanas mājas būvniecībā bija jārēķinās ar būvniecības laikā pieejamajiem materiāliem. Logu  sortimentā pieejamie stiklojumi līdzinājās nestiklotām logu ailēm. Saskačevanas mājas gadījumā izmantotie logi novietoti dienvidu pusē, piemontējot logiem ārpusē aizvērtņus. Tas, protams, traucēja redzamību caur lielajiem logiem, tāpēc aizvērtņi tika reti izmantoti. Vēl viens būtisks apstāklis aizvērtņu izmantošanā – logs ir jāatver pilnībā, lai varētu aizvērt aizvērtņus. Lai lieki nezaudētu siltumu, augstākajā stāvā aizvērtņi tika projektēti tā, lai tie horizontāli ieslīdētu sienā.

Pasīvās mājas energoefektīvās pazīmes
Lai arī šķiet, ka ventilācija ar siltuma atgūšanu ir pēdējo gadu izgudrojums, jau Saskačevanas mājā šāda ventilācijas sistēma ir ierīkota – izmantojot vienkāršo principu, ka siltais gaiss ceļas uz augšu.
Lai arī pasīvā māja ir pilnībā noslēgta un darbojas kā vienots veselums, tajā papildus iekļauts arī vējtveris, kas neļauj āra aukstajam gaisam ienākt dziļāk telpās.
Jumta pārkares veidotas tieši tik platas un tik stāvas, lai, atbilstoši sezonai, ļautu vai neļautu saules gaismai ienākt caur lielajiem logiem.
Mājas ziemeļu pusē saglabāti lielie koki, kas rada dabisku aizsargbarjeru pret ziemeļu vējiem, turpretī dienvidu pusē, fasādei uzņemot pēc iespējas vairāk saules gaismas, māju neaizsedz neviens koks vai citi lielie augi.
Lai pasargātu saules kolektorus no sniega, veidoti īpaši jumta paplašinājumi, apkopes ērtībai starp kolektoriem ir veidota eja.

Pasīva māja – nozīme
Pirmos divus gadus Saskačevanas mājas mērķis ir demonstrēt ieguvumus, kādi būtu, ja konstruktīvi tiktu būvētas ēkas pēc šādiem principiem. Divu gadu laikā ēku apciemo un novērtē 30 tūkstoši interesentu. Pēc demonstrācijas māja tiek pārdota ģimenei.

Saskačevanas māja – revolucionārs skatījums uz laikmeta problēmām
Ēka kā pionieris aizsāka revolūciju būvniecībā ne tikai Kanādā, bet vēlāk atsaucās jau pārējā pasaules arhitektūrā.
Pēc Saskačevanas parauga tiek domāts par logu siltumizolāciju un siltumcaurlaidību, tas ir aizsākums trīspakešu stiklojumam, pildītam ar argona gāzi un hermētiski noslēgtiem logu rāmjiem. Tiek domāts par ārdurvju siltumizolāciju, otrreizēji pārstrādājamu gaisa cirkulāciju – izmantojot rekuperācijas sistēmas. Tvaika izolācijas ieklāšana sienu ārpusē, griestos un riģipša ieklāšanas griestos hermetizē ēku vēl vairāk.

Noslēgumā jāsaka, ka toreiz tik revolucionārais skatījums uz jaunu ēku projektēšanu un prasībām šobrīd ir kļuvis ļoti aktuāls. Jo, lai sabiedrība kopumā kļūtu atbildīga pret apkārtējo vidi un samazinātu pašas radīto kaitējumu, ir jāsāk katram individuāli. Un kas gan var būt labāks iemesls, ja ne izmaksu ietaupīšana ilgtermiņā. Pasīvā koka karkasa māja ir lielisks variants ģimenes mājai, sabiedriskai celtnei, vai neapdzīvojamām ēkām. Ielūkojies, kā ASV, Kolorado štatā uzbūvēta lieliska ģimenes māja, sekojot pasīvās mājas standartiem. Energoefektīvs, videi draudzīgs un vienlaikus arī pasūtītāja makam draudzīgs risinājums pilnīgi noraida stereotipu par standartiem atbilstošu ēku kā neglītu vai standartizētu dizainu. Dizaina iespējas, gluži pretēji ir bezgalīgas!