Pasīvā biroja ēka Liepājā
Pasūtītājs: SIA’’Lenkas energo’’Projektētājs: SIA’’ARCHE’’, arhitekts Aivars Robiņš, uzņēmuma vadītājs Jānis Bērziņš , būvfizikas aprēķini – Andris Vulāns.Ģenerāluzņēmējs: SIA’’BIG GRUPA’’Pagājušā gada rudenī, pateicoties KPFI līdzfinansējumam programmā "Zema enerģijas patēriņa ēka", Liepājā tika uzsākta pasīvās biroja ēkas būvniecība.
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Esošā situācija:
Pirms projektēšanas darbu uzsākšanas, iepazīstoties ar esošo situāciju, tika konstatēts, ka plānotā objekta vietā ir izbūvēti ēkas pamati un trīs norobežojošās sienas 2,4m augstumā, un esošie pamati atrodas uzņēmuma teritorijas iekšpagalmā. Tāpēc no vienas puses jau bija nodefinēti ēkas ģeometrijas rādītāji un ēkas izvietojums, kas pirmajā brīdī varētu likties kā ļoti viegls uzdevums projektēšanai. Tomēr esošā situācija bija viens no iemesliem, kas padarīja projektēšanas uzdevumu grūtāku un aizraujošāku, jo ēkas esošā izvietojuma dēļ, pamatojoties uz sākotnējiem aprēķiniem, nebija iespējams iegūt pietiekoši daudz pasīvā saules siltuma. Turklāt sākotnēji izbūvētās būves konstrukcijas bija izbūvētas neatbilstoši pasīvo māju pamatnostādnēm, tāpēc nācās meklēt risinājumus plānoto mērķu sasniegšanai. Jāņem vērā, ka viens no galvenajiem uzstādītajiem mērķiem ir plānotā enerģijas apkures enerģijas rādītāja sasniegšana, kas pasīvās biroja ēkas gadījumā ir 13,80 kWh/m² gadā. Lai pieņemtu pareizus lēmumus jau sākotnējā projektēšanas stadijā un pieņemto lēmumu pareizība būtu argumentēta pasūtītājam, visas projektēšanas uzdevumā izvirzītās prasības projektēšanas gaitā radīja jaunus izaicinājumus, jo bija nepieciešams veikt dažas izmaiņas jau uzbūvētajā ēkas konstrukcijā.
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Viens no pasīvo māju būvniecības koncepcijas nosacījumiem ir nosacījums, ka lineārais termiskais tilts nedrīkst pārsniegt Ψ≤0,01 W/(mK).
Sākotnējā objekta apsekošanā atklāja, ka ēkas norobežojošā ārsiena ir sabetonēta kopā ar betona žogu. Lai vizuāli un ar aprēķiniem pamatotu pasūtītājam nepieciešamību par konstrukcijas atdalīšanu, tika pieņemts lēmums ar termisko tiltu aprēķina programmu izanalizēt termisko tiltu vērtību izmaiņas pie dažādiem siltināšanas risinājumiem. Termisko tiltu analīzi minētajam mezglam veica būvfiziķis Andris Vulāns. Papildus var piebilst, ka katras būtiskās izmaiņas tika pārrēķinātas pasīvo māju aprēķina programmā PHPP2007, lai uzreiz saprastu, kā minētās vērtības ietekmēs ēkas kopējo energobilanci.
Tika izstrādāti 3 risinājumi:
1) Pirmajā variantā tika veikts mezgla siltumtehniskais aprēķins un temperatūras sadalījuma analīze, ja mezgls tiks izbūvēts, pārtraucot siltinājumu pie esošā žoga. Rezultāts Termiskā tilta zudumi Ψ=0,723W/(mK)
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Lai attēlu palielinātu, spied uz attēla vai šeit.
2) Otrajā variantā tika veikts mezgla siltumtehniskais aprēķins un temperatūras sadalījuma analīze, ja mezgls tiks izbūvēts, turpinot siltumizolāciju 1m attālumā no esošā stūra Rezultāts Termiskā tilta zudumi Ψ=0,256W/(mK)
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Lai attēlu palielinātu, spied uz attēla vai šeit.
3) Trešajā variantā attēlots mezgla siltumtehniskais aprēķins un temperatūras sadalījuma analīze, ja stūra mezgls tiks izbūvēts atbilstoši pasīvās mājas standartam.
Termiskā tilta zudumi Ψ= -0,032W/(mK).
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Lai attēlu palielinātu, spied uz attēla vai šeit.
Ar minēto risinājumu palīdzību pasūtītājam bija daudz vieglāk izskaidrot būvfizikālos procesus konstrukcijās un sekas, ja tiks pieņemts nepareizs lēmums sākotnējā pasīvās biroja ēkas projektēšanas stadijā. Var atzīmēt pasūtītāja ieinteresētību un atsaucību kvalitatīvā projekta realizācijas galarezultātā, jo, pateicoties pasūtītāja drosmei un atsaucībai, šī būs pirmā ēka Baltijā, kuras ārsienu siltināšanā ir izmantota vakuumizolācija, kas nebūt nav tas lētākais siltumizolācijas risinājums un par kuras esamību iespējams daudzi no mums ir dzirdējuši tikai semināros. Vakuumizolācija tika iegādāta no Vācijas ražotāja.
Vakumizolācijas paneļi ir balstīti uz mikrotehnoloģiju inovācijām siltumizolācijas materiālu ražošanā. Vakumizolācijas paneļu (turpmāk tekstā VIP) īpašība, ar kuru tiek samazināta siltuma vadītspēja, slēpjas paneļa kodola (pildījuma)struktūrā. VIP paneļu kodola struktūrā tiek izmantotas silīcija oksīda (Fumed silica) pulvera daļiņas, kas mikroskopiskā līmenī ir ļoti izklīdinātas viena pret otru, kā rezultātā starp sfēriskajām mikroskopiskajām daļiņām notiek tikai punkta kontakts. Tas ievērojami samazina siltumavadītspēju, turklāt mikroporas samazina siltuma pārvadi konvekcijas ceļā. Speciāli izstrādātie infrasarkano staru blāvotāji arī samazina siltuma pārvades procesu, absorbējot un atstarojot starojumu.
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka LiepājāPietiekami izcilās VIP paneļa silīcija oksīda daļiņu kodola mikroskopiskās siltumizolējošās īpašības vēl vairāk iespējams palielināt ar vakuuma tehnoloģiju. Šajā procesā Vacupor ® kodols tiek iekapsulēts daudzslāņu barjeras apvalkā vakuumā, speciāli patentētā procesā. Apvalks tiek veidots no vairāku slāņu kārtas (biezums apmēram 100 - 200μm). Šajā vairākslāņu kārtā zemās gaisa un ūdens caurlaidības dēļ tiek izmantots arī alumīnija slānis. Materiāla vakuuma iestrāde pilnībā novērš siltuma pārvadi konvekcijas ceļā. VIP paneļu siltumvadītspējas nominālais koeficients - 0,007 W/(m*K), kas nozīmē, ka 2cm biezs vakuumizolācijas slānis atbilst aptuveni 12cm biezam minerālvates slānim .
Būvniecības nozarē VIP ļauj iegūt ļoti efektīvus rezultātus ar ārkārtīgi zemu izolācijas biezumu, tāpēc pasīvās biroja ēkas būvniecībā tika izvēlēts tieši šis materiāls, jo, izanalizējot ēkas novietni pret debess pusēm, tika konstatēts, ka ēkas galvenā fasāde, kurā izvietoti logi, ir vērsta pret DR un vēl papildus noēnojumu rada blakus esošā daudzdzīvokļu ēka. Tāpēc, pielietojot tradicionālos siltināšānas materiālus, būtiski būtu palielināts sienas biezums, kas savukārt vēl vairāk samazinātu saules gaismas iekļūšanu telpās.
Enerģijas monitorings:
Jau projektēšanas sākotnējā stadijā tika domāts par perspektīvo ēkas monitoringu un enerģijas uzskaiti, jo visām esošajām ēkām ir kopējs elektroenerģijas skaitītājs, pēc kura tiek veikta samaksa piegādātājam. Tāpēc jaunbūvējamā pasīvajā birojā ir paredzēta atsevišķa uzskaite ventilācijas iekārtai un atsevišķa uzskaite elektrības un apgaismojuma patēriņam. Lai sasniegtu maksimālu labu galarezultātu, pasūtītājs nodrošināja iespēju veikt būvniecības monitoringu no energoekspertu puses, kas tika veikts ar patstāvīgu sarežģītāko mezglu analīzi ar termisko tiltu analīzes programmu un pasīvo māju energopatēriņa programmu PHPP2007. Varu minēt vienu piemēru no darba procesa. Sākotnēji tika paredzēts virs logiem uzstādīt siltinātās ārējo ruļļveida žalūziju kasetes, lai nepieciešamības gadījumā varētu veikt logu aizsegšanu. Izpētot pat pašu energoefektīvāko žalūziju termisko tiltu vērtības loga un žalūzijas kasetes savienojuma vietā un ievadot šīs skaitliskās vērtības aprēķinu programmā, nācās secināt, ka minētais termiskais tilts būtiski (par 5 kWh/m2 gadā) pasliktinās ēkas kopējo enerģijas patēriņu un rezultātā nācās atteikties no minētā risinājuma. Līdzīgi liels darbs tika ieguldīts pareizākā risinājuma izvēlei loga izbūves mezgla izstrādē, jo darbu interesantāku padarīja fakts, ka vakumizolāciju nebūs iespējams piegriezt objektā uz vietas. Tāpēc tika izstrādāts vakumpaneļu izklājuma plāns, izvērtējot loga atrašanos vietas un nepieciešamos minimālos attālumus līdz logam.
Pēc logu montāžas objektā tika veikts blīvuma tests, lai ēkas būvstadijā novērtētu ēkas blīvumu un pirms interjera apdares varētu izlabot nepamanītos iebūves trūkumus. Blīvuma tests tika objektā tika veikts vairākas reizes, jo sākotnējie aprēķini nodefinēja sasniedzamos rādītājus, kādi ir jāsasniedz, lai sasniegtu uzstādīto enerģijas patēriņu apkurei 13,80 kWh/m² gadā. Ēkas noteiktais gaisa caurlaidības rezultāts saskaņā ar standarta LVS EN 13829 "B" metodiku ir n50=0,401/h
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Ventilācijas projektēšana un iekārtas izvēle.
Ņemot vērā, ka energoefektivitāte ir viens no ilgtspējīgas būvniecības stūrakmeņiem, šis projekts ir uzskatāms par patiesi ilgtspējīgas būvniecības paraugu ne tikai izmantoto tehnoloģiju ziņā, bet arī ar pasūtītāja un projektētāja izpratni par ēkas-lietotāja-vides savstarpējo mijiedarbību un tās sekām.
Vienā no pasīvo ēku definīcijām teikts, ka panākumu garants ir kontrolēta ventilācija ar ļoti efektīvu siltuma atguvi no piesārņotā izvadāmā gaisa. Nav noslēpums, ka komfortabla telpu mikroklimata uzturēšanai nepieciešams nodrošināt patstāvīgu svaigā gaisa apmaiņu. Telpās, kur uzturas ievērojams cilvēku skaits (biroja telpas), svaigā gaisa daudzuma izvēlei ir būtiska ietekme uz cilvēku labsajūtu, veselību un, kas svarīgi no darba devēja viedokļa, darba ražību. Saskaņā ar pasūtītāja projektēšanas uzdevumu tika izvēlēta komforta klase IDA 1 (pēc LVS EN 13779), un tas nozīmē, ka jānodrošina vismaz 54m³/h svaiga gaisa, rēķinot uz katru cilvēku.
Ventilācijas projektēšana un iekārtas izvēle tika uzticēta Latvijas Ilgtspējīgas Būvniecības padomes biedra SIA Menerga Baltic speciālistiem ar vairāk nekā 30 gadu pieredzi ventilācijas sistēmu projektēšanā, kas savas zināšanas un pieredzi ir pierādījuši ar augsti energoefektīviem projektiem visā Latvijā.
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka LiepājāKā piemērotākais risinājums šim projektam tika izvēlēta vācu ražotāja Menerga iekārta Resaolair 620401 ar reģeneratīvu siltuma atgūšanu virs 90%. Biroja reģeneratīvās mikroklimata iekārtas ražība ir 400 m3/h. Telpās ir projektēta gaisa apmaiņa, kas nodrošinās CO2 koncentrāciju telpās mazāku nekā 400ppm virs koncentrācijas āra gaisā. Projekts paredz ventilācijas sistēmas tā saukto tiešo vadību atkarībā no telpas gaisa kvalitātes IDA-C6 klases (LVS EN 13779), kur energoefektivitātes paaugstināšanas procesā tiek izmantoti vairāk kā 10 devēji. Biroja mikroklimata sistēma tika vadīta atkarībā no CO2, temperatūras un un spiediena devēju rādījumiem. Pieplūdes gaiss biroja telpās tiek ievadīts no augšējās zonas, nosūce tiek organizēta caur pārplūdes restēm uz sanmezgliem.
Ziemā biroja ēkas siltuma ieguvumi no biroja tehnikas, cilvēkiem, apgaismojuma tiek iekļauti kopējā enerģētiskajā bilancē. Tie bieži vien ir pietiekami, lai kompensētu apkures un ventilācijas siltuma zudumus. Tas iespējams, pateicoties iekārtas temperatūras efektivitātes koeficentam virs 90% un pasīvo ēku standartam atbilstošām norobežojošām konstrukcijām. Aiz iekārtas gaisa vadā ir iemontēts elektro kalorifers, kas tikai nepieciešamības gadījumā tiks izmantots kā papildus gaisa apkures elements.
Vasaras periodā dienas laikā norobežojošās konstrukcijas akumulēto siltumu iekārta izvada naktī ar nakts dzesēšanas funkciju. Lai netiktu nevajadzīgi tērēta elektroenerģija, nakts dzesēšanas laikā iekārtas automātika nosaka dzesēšanas intervālu atkarībā no āra un telpas gaisa temperatūras.
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka LiepājāŅemot vērā, ka ar katru gadu arvien aktuālāks kļūst dzesēšanas jautājums (klimata pārmaiņas, aizvien blīvāks telpu noslogojums ar tehniku), vasaras mēnešos kā papildus ieguvums ir iespēja ar Menerga Resolair gaisa apstrādes iekārtu ir atgūt telpu "dzesēšanas potenciālu" vairāk kā 80% apmērā. Un visbeidzot, runājot par telpu mikroklimatu, nedrīkst aizmirst par biroja telpu gaisa mitrināšanu un kā svarīgs ieguvums jāmin reģeneratīvajās Menerga Resolair paketēs atgūtais telpu mitrums (virs 70%).
Iekārtas konstruktīvie elementi un reģenerātora siltumtehniskās īpašības ļauj iekārtu darbināt Latvijas klimatā bez priekšsildīšanas. Tā kā reģeneratoram ir liels virsmas laukums, arī akumulējošā masa, temperatūras sadalījums siltummainī ir vienmērīgs. Ja ir ļoti zema āra gaisa temperatūra, iekārtas automātika optimizē pārslēdzošo vārstu darbības intervālu. Ar mazu berzes pretestību šos vārstus darbina piedziņas mehānismu sistēma. Vārstu lapstiņas ir pretēji vērstas, un tas nodrošina gaisa plūsmas vienmērīgu sadalījumu reģeneratora šķersgriezumā. Intervālu dinamiskas maiņa ļauj, nenozīmīgi samazinot āra gaisa daudzumu (tātad nepasliktinot telpu komforta līmeni), laikus pasargāt reģeneratoru no aizsalšanas un saglabāt stabili augstu siltuma atgūšanas spēju. Turklāt ar intervālu maiņu tiek automātiski uzturēta nemainīga pieplūdes gaisa temperatūra. "Resolair" iekartas lielāka vērtība, salīdzinājumā ar rotora tipa siltummaini, ir pretplūsmas pakešu tipa reģeneratīvais siltummainis, ar kura palīdzību var sasniegt 12% lielāku temperatūras efektivitātes koeficientu un 3,9% lielāku mitruma atgūšana efektivitāti, kā arī par 25% samazināt nepieciešamo dzesēšanas pieslēguma jaudu. Caur katru šo pretplūsmas paketi ar vārstiem pamīšus notiek (divi cikli) āra gaisa un izvadāmā gaisa kustību maiņa. Ziemā akumulējošai masai ir spēja ātri absorbēt piesarņotā izvadāmā gaisa siltumu pirmajā ciklā un tikpat efektīvī akumulēto enerģiju atdot svaigajam pieplūdes gaisam otrajā ciklā. Tas pats notiek vasarā ar telpu dzesēšanas potenciālu, kas netiek zaudēts ventilācijas procesā.
Darbības cikli:
1. ciklā automātiski ar vārstu sistēmu nosūces gaiss tiek virzīts caur 1. paketi, to uzsildot. Vienlaikus pa otru paketi plūst āra aukstais gaiss, kurš tiek uzsildīts ar iepriekšējā cikla laikā akumulēto nosūces gaisa siltumu.
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
2.cikla laikā caur 1. paketi pēc noteiktiem intervāliem plūst āra gaiss, uzsilstot no akumulētā siltuma. Nosūces gaisa siltums tikmēr tiek asimilēts 2. paketē un tā ir gatava nākamajam ciklam.
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Siltummaiņa akumulējošās paketes viegli pieejamas un ir vienkārši tīrāmas.
Foto: Pasīvā biroja ēka Liepājā; autors: Pasīvā biroja ēka Liepājā
Ventilatoru sistēmas iekārta aprīkota ar augstas efektivitātes tiešās piedziņas bezkorpusa ventilatoriem, eC tipa elektromotori ir optimāli ieregulēti atbilstošajai ventilatoru ražībai un aprīkoti ar iebūvētām komutācijas iekārtām. Ventilatoru sistēmas ražības regulēšanai atkarībā no slodzes tiek izmantota iebūvēta komutācijas iekārta, kuras sastāvā iekļauti arī statiskā spiediena mērīšanas devēji pašos ventilatoros. Iekārtas darbības laikā tiek nodrošināta nepārtraukta vibrāciju kontrole.
Filtri. Lai novērstu elektroenerģijas pārtēriņu ekspluatācijā, ja ir projektam neatbilstošs iekārtas filtru piesārņojums, uzstādītas trīs filtru spiediena mērīšanas ierīces ar devējiem aerodinamiskās pretestības mērīšanai. Uz kontroliera displeja tiek atspoguļota filtru pretestība Pa. ieskaitot filtru ekspluatēšanas kļūdu uzkrātos summāros ziņojumus.
Automātika. Automātika nepārtrauktā nominālo un esošo vertību salīdzināšanas procesā kontrolē un uztur iekārtas visu
mezglu optimālu darbību. Iekārtas vadības paredzētā pults parametru maiņai ir viegli lietojama. Iespēja vadīt iekārtu attālināti caur modemu un "Menerga" procesoru dod nozīmīgu ieguvumu servisa vajadzībām: mikroklimata iekārtas darbības monitoringu un regulešanu var veikt attālināti no jebkuras ģeogrāfiskās vietas reālā laikā.
Labas partnerattiecības - sadarbība
Pateicoties saskaņotai, kompetentai un ieinteresētai visas komandas sadarbībai - arhitekti, projektētāji, būvfizikas speciālistu, montāžas organizācijas un svarīgākais - pašu pasūtītāju, šis objekts ir kā labas sadarbības piemērs, kura gala rezultāts ir patiešām zema enerģijas patēriņa biroja ēka ne tikai "uz papīra", bet arī realitātē.
Skaties VIDEO:
Vairāk informācijas par SIA’’ARCHE’’
Pulkveža Brieža iela 93b-24, LV-2150, Sigulda, Latvija
Tel.: +371 29642028
Fax: +371 67971516
E-pasts: arche.janis@gmail.com
Mājas lapa: www.arche.lv
