Siltuma un gaisa apmaiņa caur ēkas ārējām būvkonstrukcijām

Siltuma vadīšanas, starojuma un konvektīvie enerģijas zudumi no ēkām veido ļoti nozīmīgu daļu enerģijas vajadzībā valstī un būtiski ietekmē fosīlo kurināmo patēriņu un ogļskābās gāzes emisiju. Nepamatoti augsts siltuma enerģijas patēriņš būtiski mazina tautsaimniecības konkurētspēju un pazemina katra indivīda dzīves līmeni neproporcionāli lielo apkures izdevumu dēļ.

Šādā aspektā ļoti būtiska ir eksistējošās apbūves energoefektivitātes uzlabošana un energotaupības aspektu prioritāra ievērošana ēku renovācijā un jaunu ēku būvniecībā. Lai projektētu siltināšanas darbu kompleksu eksistējošām ēkām nepieciešams veikt to ārējo būvkonstrukciju (ārsienas, jumts, logi utt.) apsekošanu un siltuma zudumu caur tām analīzi, ievērojot gan siltuma vadīšanas un starojuma, gan gaisa apmaiņas un mitruma nozīmību. Šādai analīzei ir nepietiekams tikai vizuāls apsekojums un būvekspertu slēdziens – ir nepieciešams iegūt kvantitatīvus ēkas būvkonstrukciju stāvokļa raksturlielumus. Siltuma enerģijas taupīšanas aspektā galvenie no tiem ir:

• dažādo būvkonstrukciju siltuma caurlaidība, jeb U faktors (W/m²K);
• ēkas vai tās atdalīto bloku gaisa apmaiņas koeficients n (1/h);
• būvkonstrukciju mitrums.

Ēkas siltuma zudumu noteikšanai tādējādi nepieciešama kompleksa pieeja, kas ietver sevī gan kvalitatīvās, gan kvantitatīvās analīzes metodes. Šo darbu veikšanai izstrādāta un tiek pilnveidota stingri reglamentēta metodika, kas ietver sevī vairākus etapus:

• ēkas būvkonstrukciju vizuāls apsekojums;
• klimatisko parametru (temperatūra, mitrums, rasas punkta nosacījumi, gaisa plūsmas ātrums, skābekļa koncentrācija u.c.) mērījumi telpās;
• kritisko elementu noteikšana būvkonstrukcijās siltuma izolācijas un mitruma stāvokļa aspektā, lietojot termogrāfiskās iekārtas;
• siltuma plūsmas blīvuma mērījumi caur atsevišķiem būvelementiem to siltuma caurlaidības koeficienta U noteikšanai;
• ēku un tās bloku blīvējuma pakāpes noteikšana ar mākslīgās miglas un pārspiediena/zemspiediena iekārtām.

Uz iegūto mērījumu datu pamata iespējams veikt ēkas siltuma zudumu kopējo (integrālo) analīzi un noteikt tās apkures siltuma vajadzību gan apkures sezonai, gan atsevišķiem mēnešiem. Šādai ēkas siltuma bilances analīzei izveidots īpašs matemātiskais modelis, aprēķinu metodika un programmnodrošinājums, kas tiek pilnveidoti līdztekus prakses, normatīvo dokumentu un standartu attīstībai. Izstrādātā pieeja ēkas siltuma bilances analīzei tādējādi ļauj veikt gan siltināšanas darbu un jaunu ēku celtniecības optimālai projektēšanai nepieciešamos apkures siltuma patēriņa variantu aprēķinus, gan izvērtēt siltināšanas pasākumu ekonomisko efektivitāti, noteikt ēkas apkurei nepieciešamo siltuma jaudu un novērtēt būvprojekta atbilstību pastāvošo vai izstrādājamo normatīvo dokumentu prasībām, piem., Latvijas būvnormatīvam LBN 002-01 “Ēku norobežojošo konstrukciju siltumtehnika”.

Līdz ar kopējo ēkas siltuma zudumu analīzi pieaug arī telpu iekšējā mikroklimata apstākļu uzlabošanas nozīmība, jo temperatūras un gaisa plūsmas sadalījumi telpās ļoti būtiski iespaido gan cilvēku labsajūtu tajās, gan arī ietekmē siltuma zudumus no tām. Lai pētītu dažādu faktoru (piem., atšķirības būvkonstrukciju siltuma caurlaidībā, ventilācijas režīmi, apkures sistēmas elementu novietojums) ietekmi uz telpu mikroklimatu tiek veikta temperatūras un gaisa plūsmu skaitliskā modelēšana, lietojot gan komerciālo (piem., ANSYS), gan oriģināli izstrādāto programmatūru. Pētījumu rezultāti ļauj sniegt rekomendācijas apkures un ventilācijas sistēmu elementu izvietošanai telpās, lai nodrošinātu uzlabotus termiskā komforta apstākļus tajās.