Planuodami nuosavo namo statybą, susimąstome, kokias medžiagas ir technologijas geriausia naudoti. Projektuotojai, gamintojai, statybininkai pateikia skirtingas rekomendacijas, tad kaip iš jų išsirinkti tinkamiausias?Kokios sienų konstrukcijų medžiagos patikimiausios Latvijos klimato, o kartu ir kitų Baltijos šalių klimato sąlygomis, nustatė Latvijos universiteto ir Rygos techninio universiteto mokslininkai.
Apie projektą
2011 m. Latvijoje, siekiant nustatyti tinkamiausius vietos klimato sąlygomis statybinius gaminius, buvo pradėtas grandiozinis projektas „Energijos efektyvumas ir konstrukcinių-statybinių sprendimų ilgaamžiškumas Latvijos klimato sąlygomis“. Europos regioninės plėtros fondo lėšomis finansuojamą projektą vykdė minėtų universitetų aplinkos poveikio matematinio modeliavimo laboratorijų ir technologinių katedrų specialistai kartu su statybinių medžiagų gamybos ir statybos partneriais.
Vienas projekto keltų uždavinių – atsakyti, kokias sienų konstruktyvo medžiagas geriausia pasirinkti. Juk sienos ne tik atsakingos už stogo apkrovų perdavimą į pamatus, atliekamas atitvarų funkcijas, nuo jų priklauso ir bendro patalpų mikroklimato kokybė.
Sienų mūrui naudojamų medžiagų techninės savybės paprastai nustatomos laboratorinėmis sąlygomis, tačiau tų pačių medžiagų techninių savybių bandymus atliekant natūraliomis eksploatavimo sąlygomis, jos yra kitokios. Pastatai yra veikiami įvairių aplinkos veiksnių: temperatūrų ir orų pokyčių dėl lietaus, sniego, šalčio, saulės ar vėjo. Todėl svarbiausia šio projekto užduotis buvo nustatyti pastato atitvarų savybes (energinį efektyvumą ir ilgaamžiškumą), kai jos patiria natūralios aplinkos poveikį.
Pagal projektą 2012 m. Latvijos universiteto Botanikos sode buvo pastatyti 5 moduliniai namai. Visi jie vienodo dydžio su palaikomu vienodu mikroklimatu, tačiau iš skirtingų Latvijoje gaminamų sienų konstruktyvų. Kadangi skirtingos sienų medžiagos pasižymi skirtingomis šilumos perdavimo savybėmis, visų namų išorinių atitvarų (sienos, stogas, grindys) techniniai parametrai buvos suvienodinti naudojant papildomą šiltinimo medžiagos sluoksnį.
Tai pirmas tokio tipo ir apimties projektas Latvijoje, todėl mokslininkai dėjo dideles pastangas įrengti technologiškai tinkamus eksperimentinius namelius, kad gauti duomenys ateityje būtų panaudoti statybiniams ir technologiniams sprendimams tobulinti projektuojant naujus energiją tausojančius pastatus. Taip pat tai būtų rekomendacijos planuojantiems statytis namus, kaip tinkamai įvertinti pasirenkamų medžiagų savybes, jų eksploatavimo niuansus bei, atsižvelgiant į esamas regiono klimato sąlygas, išsirinkti geriausią sprendinį.
Duomenys pradėti registruoti 2013 metų sausį.
KONSTRUKTYVAI IR GAMINIAI
Eksperimentinių namų statybai buvo pasirinkti keturi Latvijoje populiarūs sienų konstruktyvai, kuriems įrengti naudojama Latvijos gamintojų produkcija, ir vienas eksperimentinis sienos konstruktyvas.
Išorinės sienos statytos iš skirtingų medžiagų, tačiau apskaičiuotosios sienų šiluminės savybės, panaudojant šiltinimo medžiagas, suvienodintos (U ~ 0,15 …0,16 W/(m2K)). Eksperimentinių namų sienos:
rąstinės su mineralinės vatos apšiltinimu iš vidaus ir medinių lentelių apdaila iš išorės (LOG);
karkasinės su mineralinės vatos apšiltinimu (PLY);
iš keraminių blokų su mineralinės vatos apšiltinimu (CER);
iš akytojo betono blokų su mineralinės vatos apšiltinimu (AER);
iš eksperimentinių keraminių blokų, užpildytų šilumą izoliuojančiomis granulėmis (EXP).
NAMŲ TIPAS
Visi namai vienodo dydžio ( 3 x 3 x 3 m) kambariai, statiniai vienodai orientuoti pasaulio krypčių atžvilgiu: langai – pietų fasade, durys – šiauriniame.
Vėdinamos grindys ir iš dalies vėdinama apšiltinta palėpė (U = 0,16 W/(m2K)).
Trigubi langai (Uw = 0,72 W/(m2K) ir durys (Uw = 0,82 W/(m2K)).
Šildymas, vėsinimas ir vėdinimas naudojant oro šilumos siurblį.
MATUOJAMI DUOMENYS
Pastatų atitvarų šiluminė izoliacija (termonuotrauka).
Sandarumo tyrimas esant 50 Pa slėgių skirtumui.
Elektros energijos šildymui, vėsinimui ir vėdinimui suvartojimas.
Temperatūros ir drėgmės matavimas skirtingose patalpų zonose ir konstrukcijose.
Šilumos perdavimo koeficientas (U).
Langų saulės spinduliuotės laidumas , pagrindiniai meteorologiniai duomenys.
Eksperimento rezultatai
1. ŠILUMOS PERDAVIMAS
Išnagrinėjus duomenų diagramą (1 pav.), nustatyta, kad, praėjus keliems mėnesiams (2013 m. pavasarį) nuo eksperimento pradžios, žymiai mažesni šilumos nuostoliai, palyginti su apskaičiuotaisiais, buvo namuose, kurių sienos pastatytos iš frezuotų rąstų (LOG) su mineralinės vatos apšiltinimu ir keraminių blokų (CER) su apšiltinimu, bei karkasinių sienų (PLY) name.
Šių trijų konstruktyvų sienų šiluminės savybės suprojektuotus privalomus reikalavimus atitinka beveik iš karto po statybos. Pirminis apšiltintų sienų iš akytojo betono (AER) ir eksperimentinių keraminių blokų (EXP) šiluminės savybės nepasiekia suprojektuotų privalomų reikalavimų.
Raudona diagramos linija (1 pav.) rodo Latvijoje galiojančių šilumą izoliuojančioms atitvaroms taikomų statybos normatyvų vertes. Jei diagramoje atkreipsime dėmesį į 2013 m. rudenį atliktus matavimus, pamatysime, kad, praėjus nepilniems metams po vasaros sezono, blokinėse konstrukcijose sumažėjo drėgmė ir pagerėjo šiluminės savybės, dėl to konstrukcija iš keraminių blokų (CER) pasiekė pačius geriausius šilumos izoliacijos rezultatus ir aplenkė rąstinę (LOG), kurioje greičiausiai padidėjo drėgmės kiekis.
1 pav. Šilumos perdavimo koeficientas (U; W/(m2K)), 2013 m. pavasaris–2013 m. ruduo (išorinės sienos, grindys ir stogas). PASTABA: kuo mažesnis šilumos perdavimo koeficientas – tuo konstrukcija šiltesnė.
2. ENERGIJOS POREIKIS
Vertinant statybines medžiagas energijos poreikio (2 pav. diagrama) požiūriu, geriausius pirminius rezultatus rodė rąstinės konstrukcijos (LOG) ir keraminiai blokeliai (CER). Atsižvelgiant į tai, jog faktiniai šilumos perdavimo koeficiento (U) duomenys frezuotų rąstų (LOG) name gerokai mažesni už apskaičiuotąsias projektines vertes, galima daryti išvadą, kad, esant vienodoms šilumos perdavimo koeficiento vertėms, konstrukcijose iš keraminių blokų (CER) energijos poreikis būtų dar mažesnis.
Jei lygintume tik statybinius blokus, tai konstrukcijų iš keraminių blokų (CER) energijos poreikis pats žemiausias, nedaug atsilieka frezuoti rąstai (LOG). Patys prasčiausi duomenys – didžiausias energijos poreikis pirminiame eksploatacijos cikle – nustatyti konstrukcijose iš dujų silikato(kitaip dar vadinamo akytuoju betonu) (AER); šios medžiagos rezultatai net 25 proc. blogesni nei kitų medžiagų konstrukcijų.
2 pav. Energijos poreikio matavimai 2013 m. kovo ir balandžio mėnesiais. PASTABA: Bendri energijos poreikiai skirtingų tipų namuose
Išnagrinėjus elektros energijos poreikį šildymui, vėsinimui (karštu metu laikotarpiu) ir vėdinimui, iš diagramos matyti, kad keraminių blokų (CER) ir frezuotų rastų (LOG) konstrukcijose jis išlieka vienodas, o vasaros sezonu konstrukcijos iš keraminių blokų (CER) didžiąją laiko nuo 2013 m. spalio iki 2014-ųjų sausio dalį rodmenys geresni nei konstrukcijų iš frezuotų rąstų (LOG), kurių drėgnumas greičiausiai yra truputį padidėjęs. Pažymėtina, kad elektros energijos poreikio skirtumas tarp konstrukcijų iš dujų silikato (AER) ir keraminių blokelių (CER) sudaro net 25 procentus.
3 pav. Bendras elektros energijos poreikis nuo 2013 m. spalio 1 d. iki 2014 m. sausio 22 d.
Šiuos duomenis patvirtina žymiai trumpesnio periodo – vieno mėnesio rezultatai. Šio laikotarpio elektros energijos poreikio rodmenys name, kurių sienos iš keraminių blokų (CER), net 1,5 karto geresni nei dujų silikato (AER) sienų. Namo su eksperimentine konstrukcija (EXP) bendros energijos sąnaudos mažesnės nei namo iš dujų silikato (AER) sienų. To priežastis – daug energijos reikia drėgmei išgarinti iš dujų silikatinių blokų, tai yra blokams džiovinti.
4 pav. Elektros energijos poreikis patalpoms šildyti 2013 m. spalį
Išvados
Analizuojant pirmus gautus duomenis, galima daryti išvadą, kad šio eksperimento metu geriausius rezultatus rodo eksperimentiniai nameliai, kurių sienos yra iš natūralių gamtinių medžiagų: rąstinės apšiltintos (LOG) ir keraminiai blokai su apšiltinimu (CER).
Vertinant tik blokus, vieni populiariausių Latvijos rinkoje yra keraminiai ir dujų silikatiniai blokai. Jie plačiai naudojami tiek gyvenamųjų, tiek visuomeninių ar ūkinių pastatų statybai. Dėl skirtingų medžiagų gamybos technologijų jų techniniai parametrai ir atsparumas aplinkos poveikiui skirtingi.
Lygindami populiariausių blokų šilumines savybes, galime matyti, kad keraminių blokų deklaruojamos savybės ir realiai bandymais gautos net geresnės už projektines. Taip yra dėl to, kad keraminiai blokai į objektą atvažiuoja sausi ir mūras greitai įgauna deklaruojamas savybes. Atliekant mūro darbus, blokeliai gali įmirkti dėl lietaus ar sniego, tačiau tai nepablogina jų savybių, nes blokai gaminami iš natūralaus molio, kuris yra kapiliarinės porų struktūros, turinčios mikrokanalus, todėl drėgmė, veikiama fizikos dėsnių, lengvai pasišalina iš medžiagos. Dėl šios savybės keraminių blokų sienos po mūro darbų labai greitai išdžiūva ir pasiekia deklaruojamus skaičius. Pavasarį atlikus sienų mūro darbus ir uždengus stogą, po 1,5 mėnesio galima imtis vidaus apdailos darbų.
Po daugiau kaip metų eksploatavimo ir tyrimo (tiek ir šiandien atliekami bandymai) nustatyta, kad dujų silikato blokų sienų šiluminės savybės gaunamos blogesnės nei deklaruojamos dokumentais ir teoriniais skaičiavimais. Šis skirtumas susidaro dėl to, kad gamintojai deklaruoja sauso gaminio šilumines savybes, o gaminys į objektą patenka dar gana drėgnas, nors plika akimi to nematyti. Dujų silikato blokų porų struktūra vandenį uždaro „mikroburbuliukuose“ ir lengvai jo neišleidžia. Dėl to, sumūrijus dujų silikato blokus, ar darbų metų gavusios drėgmės sienos kur kas ilgiau išlaiko drėgmę ir neatitinka deklaruojamų techninių parametrų. Šiltuoju metu laiku sienos pradeda intensyviau džiūti, atiduodamos drėgmę į išorę, tačiau atiduodama drėgmė atsiliepia kokybiškam patalpų mikroklimatui ir sukuria palankias sąlygas veistis pelėsiui.
PASIRINKĘ KERAMINIUS BLOKUS, JŪS GAUNATE:
Tvirtą mūrą. Keraminiai blokai pasižymi ypač dideliu atsparumu gniuždymui (12,5–20 MPa), todėl jie gali būti naudojami statant 1–5 aukštų namus. Stipris – viena svarbiausių blokų savybių, kadangi sienos paskirtis ne tik atitvarinė, bet ir apkrovų laikymas bei perdavimas nuo stogo į pamatus.
Kuo tvirtesnis blokas, tuo tvirtesnė ir saugesnė siena.
Gerą šilumos akumuliaciją. Tai – rodiklis, kuris ypač vertinamas rudenį, kai, atėjus vėsiems orams, per šiltąjį sezoną sienų prikaupta energija atiduodama į patalpas. Dėl šios priežasties namuose, kurių sienų konstruktyvas yra iš keraminių blokų, šildymo sezonas pradedamas vėliau nei namuose, kurių sienos – iš lengvų konstrukcijų. Šiltuoju metu sienos, kaupdamos iš aplinkos šilumą, neleidžia staigiai perkaisti vidaus patalpų orui.
Savybė kaupti šilumą akivaizdi esant staigiems temperatūrų pokyčiams. Oro temperatūrai staiga nukritus, iš keraminių blokų pastatytuose namuose šiluma išlieka pastovi, nes sienos atvėsusiam orui atiduoda sukauptą šilumą ir taip apsaugo patalpas nuo staigių temperatūrų pokyčių.
Tinkamą mikroklimatą. Sienos iš keraminių blokų dėl savo struktūros greitai įgeria vidaus patalpose esančią perteklinę drėgmę ir taip pat greitai atiduoda ją, kai oras išsausėja. Taip patalpose palaikomas pastovus ir kokybiškas mikroklimatas.
Šilumos energijos ekonomiją. Namas, pastatytas iš keraminių blokų, gerai saugo šilumą. Eksperimentais nustatyta, kad per pirmus dvejus tyrimo metus mineraline vata apšiltintos sienos yra vienos energiškai ekonomiškiausių. Tai paaiškinama tuo, kad keraminių blokų šilumos perdavimo koeficientas tiek po gamybos, tiek ir natūraliomis sąlygomis yra beveik vienodas (skirtingai nei dujų silikato blokelių).
Tuo tarpu dujų silikato blokų šilumos perdavimo koeficientas nurodomas sauso gaminio laboratorijoje, tačiau iš gamyklos blokai išvyksta žymiai drėgnesni ir objekte reaguoja su aplinka natūraliomis sąlygomis, dėl ko neišsaugo savo deklaruojamų savybių.
Šiluminį patalpų komfortą. Tai – svarbus rodiklis, jį sąlygoja patalpų temperatūra, oro drėgmė ir oro srauto greitis, cheminės ir biologinės sąlygos. Garuodama iš keraminių blokelių drėgmė leidžia patalpose palaikyti tinkamą šiluminį komfortą, jose nelieka sąlygų veistis pelėsiui, kuris yra pavojingas žmogaus kvėpavimo takams.
