Rahvusvaheliste projektide kogemustest ajalooliste hoonete energiatõhususe parandamisel, CoolBricks projekti näitel.

 

Tarmo A. Elvisto, CoolBricks projekti Eestipoolne juhtpartneri esindaja.

 

Käesoleva töö eesmärk on leida ja esile tuua tehnilise innovatsiooni võimalusi, mis aitaksid säilitada ja parandada väärtuste säilitamist ajalooliste hoonete juures kui samal ajal soovime nende energiatõhusust parandada. Selleks on kasulik tutvuda lisaks meie kodumaal tehtavale tööle ka parimate praktikatega teistes EL riikides. Üheks oluliseks pilootprojektiks on olnud CoolBricks projekti (edaspidi Projekt) tulemused, mille juures tegutsesid 3,5 aasta jooksul 18 partnerit 9 riigist ühise eesmärgi nimel. Tegu oli Läänemere äärsete riikidega, ehk siis meilegi kohase kliima ja sarnase kultuurikeskkonnaga.

Projektis leiti, et ajalooliste hoonete väärtuste säilitamiseks on vajalik tegutseda mitmel erineval tasandil nagu

1. poliitiline areng ja seadusandlik baas,

2. tehniline innovatsioon,

3.koolitus ja haridus.

 

• Ehitusmaterjalid ja tehnikad peaksid olema iseloomulikud nii ajastule kui piirkonnale ja need integreeritakse hoone kultuuri osaks.

Lahendused, meetmed on jagatud 3 gruppi:

• Aktiiv;
• Passiiv
• Disain

 

 

Käesolevas töös keskendume eelkõige Projekti tulemustele tehniliste lahenduste osas, mis seotud innovatsiooniga.

Projektis võeti kasutusele mõiste „ajalooline hoone“,(ingl. „historical building“) mis defineeriti kui riiklikult või kohalikul tasandil kaitse all olev hoone.

Energiatõhusus ajaloolistes hoonetes on  mitmetasandiline teema, mis on märksa komplitseeritum kui energiatõhusus uues kaasaegses või vanas ajaloolist väärtust mitteomavas hoones. Ajaloolistes hoonetes tuleb käsitleda prioriteedina kultuuri, arhitektuuri ja ajalooväärtuse säilitamist ja energiatõhususe meetmed tuleb sobitada nende järgi nii, et need ajaloolist väärtust ei kahjustaks ega vähendaks.   Ajaloolise hoone jaoks on oluline autentsus. Hoone välisilme ajastutruud, autentset seisukorda tuleb säilitada nii hoone kui terviku kui ka oluliste detailide, hooneosade ja materjalikasutuse kaudu. Energiatõhususele seatavad eesmärgid saavad olla käsitletud kui eeltoodud eesmärgile allutatud lisad, millega ajalooväärtus ei tohiks kannatada ega kaduma minna. Ajalooliste hoonete energiatõhusust on võimalik ja vajalik parandada ja see on tehniline küsimus, millega tuleb tegeleda etteantud piiride ulatuses, mis põhjendatud ja heaks kiidetud kultuuripärandi spetsialistide poolt. Samas tuleb teha järeleandmisi, mis puudutab hoone kasutajatele olulisi ja elementaarselt vajalikke kasutustingimusi. Energiatõhusus kui kaasaegne väljakutse saab ajaloolise hoone juures käsitleda kui kaalutlustegurit mitte absoluutset näitajat. Eesmärgiks tuleb seada  saavutada mitte maksimaalset vaid optimaalset konkreetsete hoonete jaoks seatud energiatõhususe saavutamist. Seatav tulemus peab sündima ilma kahju tegemata ajalooväärtuste säilitamisele. Autentse välisilme säilitamine on ajalooliste hoonete jaoks ülimalt oluline ja seda eriti tellishoonete jaoks, milledele projektis keskenduti ja selle tõttu langesid lahendusest välja hoonete välispidine uute lisanduvate kihtidega isoleerimine kui hoonete autentsust liialt rikkuv meede. Sellega nõustusid kõikide osalevate riikide osapooled. Eesmärgiks seati ajalooliste hoonete autentsust vähem kahjustavate innovatiivsete meetmete leidmine, uurimine, rakendamine.

Energiatõhususe parandamisele ajalooliselt väärtusliku hoone juures saab asuda teostama kui on eelnevalt läbiviidud:

1. Ajaloolise väärtuse defineerimine ja hindamine iga konkreetse hoone juures nii tervikuna kui detailides ja materjalides.
2. Soovitatavate energiatõhususmeetmete väljatöötamine ja nende mõju hindamine hoone ajaloolise väärtuse säilimisele.
3. Ajalooliste hoonete puhul ei lähtuta maksimaalse vaid optimaalse energiatõhususe tulemuse saavutamisest. Tegu on kaalutud tulemusega ja igasugune ka tavalistest tagasihoidlikum saavutus energiatõhususe parandamiseks tuleb lugeda positiivseks ja eesmärgile suunatud tegevuseks.
4. Lisaks standardlahendustele tuleks kasutada ka tavameetmetest erinevaid lahendusi kui need annavad soovitud tulemusi.
5. Sekkumise ulatus leitakse energiatõhususe spetsialistide ja muinsuskaitse spetsialistide koostöös.
6. Lisaks hoone stiilile ja autentsusele tuleb käsitleda kasutatavate materjalide omadusi ja seda kuidas need mõjuvad nii hoone esteetikale kui ka tehnilisele konstruktiivsele säilimisele tervikuna.

 

Ajalooliste ehituste konstruktsioonide energiatõhususe tõstmine nõuab detailseid teadmisi ja nendega arvestamist mitmetel aladel:

               ehitusmaterjalid;

               konstruktsioonsõlmed;

               konstruktsioonidetailid;

               tegelikud kliimaolud;

               hügrotermilised simulatsiooniprogrammid.

•  Selline renoveerimine nõuab spetsiaalset väljaõpet;
•  Uued väljakutsed arhitektidele, inseneridele käsitöölistele.
•  Vajalik oleks teema käsitlemine kõrgkoolide õppeprogrammide tasemel.

Kui toome näiteid teistest riikidest, siis peavad need näited olema omavahel võrreldavad. Arvesse tuleks võtta erinevusi nii materjalide, konstruktsioonide osas kui kliimamudelites.

 

CoolBricks projektis leiti 10 enam kasutatavat ja efektiivsemat tehnilist meedet mida tuleks võimalike lahenduste leidmisel arvestada.

Meede 1  

Küttesüsteemi  uuendamine    Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)                   Komplitseeritus          

    primaarkuludelt                                                   

                                                                         17%                                                 keskmine

Küttesüsteemide kaasajastamine ja nende tegevuse automatsiseerimine ja optimeerimine annab märgatava energiakulude kokkuhoiu ja on ajalooliste hoonete jaoks võrreldes moodsate majadega erineva spetsiifikaga, mida on tarvis juba projekteerimisfaasis arvesse võtta. Napib vastavaid kogenuid spetsialiste nii projekteerimisel, ehitamisel kui hilisemal hooldamisel.

Kõige efektiivsemaks osutub küttesüsteemide uuendamine niimoodi, et arvestataks küttesüsteemi sobivust konkreetse ajaloolise hoone tarbeks ja oluline on ka teiste erinevate meetmete integreerimine. Näiteks ventilatsioonisüsteemi arvesse võtmine ja vajadusel integreerimine küttesüsteemi projekteerimisse. Samuti tuleb osata hinnata väljaehitatava süsteemi kvaliteeti ja töökindlust. Ajalooliste hoonete puhul toodi CoolBricki projekti puhul välja innovaatilised vanadesse hoonetesse sobivad lahendused, mis õigesti kasutades võivad anda märgatavat efekti. Näiteks seinakütte kasutamine, millega kaasneb õigesti projekteerides suurem soojusmugavus, mille arvelt on võimalik vähendada üldist ruumide temperatuuri ja selle läbi hoone kütteks minevat energia kogust.  

Erinevate soojuskiirgusallikate kasutamine erineva kasutusega ruumide vajaliku soojusmugavuse tagamiseks.

Kaasaegsete efektiivsete ja tänapäevaselt automaatikaga ühendatud tuleküttekollete (ahjude) kasutamine, mille kasutegur erinevalt vanadest on võimalik tõsta 80-90 %.

Erinevad soojuspumba põhimõttel töötavad küttesüsteemid, mille optimaalne kasutamine ajaloolistes hoonetes nõuab eraldi käsitlemist. Soojuspumpade osas on toimunud tormiline areng ja nende kasutegurid ja töökindlus on hüppeliselt kasvanud.

 

Meede   2                        Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)               komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt      

soojustagastusega ventilatsioonisüsteemide

kasutamine.                                                              15%                                   keskmine

Ülimalt oluline meede, mis eeldab oskust ventilatsioonisüsteemide koos küttesüsteemidega kompleksseks käsitlemiseks. Eraldi tuleks käsitleda ajaloolistesse hoonetesse soojustagastuse pumba kasutamist väljatõmmatavast õhust. Sellised süsteemid võimaldavad väiksemat sekkumist ajalooliste hoonete interjööridesse kuid on Eestis selgelt alakasutatud ja alauuritud.

 

Meede 3                          Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)               komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt      

• katuste (vahelagede) lisaisoleerimine          15%                                  keerukas (soodne)

Erinevus komplitseerituse osas tuleneb sellest kas tegu saab olema vahelae või katusekonstruktsioonide soojustamisega (isoleerimisega). Viimane loetakse oluliselt komplitseeritumaks lahenduseks kuigi sageli ajaloolise hoone puhul olemasoleva ruumi maksimaalse kasutamise mõttes vältimatuks. Pööningu vahelae lisaisoleerimine on kõikidest meetmetest kõige soodsam lahendus, nii et alati võib kaaluda pööningu tuulutatavaks külmaks ruumiks jätmist. Suhteliselt väike kasutegur on saadud seoses sellega, et projektis arvestati 4 korruselise (koos soklikorrusega) tellishoonega.  2 korruselise puhul tuleb energia kokkuhoiu efekt oluliselt suurem.

Meede 4                          Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)               komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt     

• välisseinte siseisolatsiooni kasutamine      14%                                  keerukas

Seespidise lisaisoleerimise puhul tuleb arvestada, et väga oluline on nii sobiva materjali kasutamine kui õiged paigaldustehnoloogiad. Kuigi kasutatava isolatsioonimaterjali paksus ja sellest  saavutatav efekt on piiratud, on meie kliimas võimalik saavutada märkimisväärse tulemuse. SRIK-i poolt projektis ja selle järgi teostatud uuringute põhjal väheneb 6 cm krohvitavate isolatsiooniplaatide kasutamisel meie ajalooliste hoonete väliskonstruktsioonide kaudu energiakulu keskmiselt 2-2,5 korda ja paraneb oluliselt soojusmugavus ja väheneb oht kondensaadi tekkeks ja viimase läbi ebatervisliku sisekliima kujunemiseks.

Vastavalt projektis kogutud Saksamaa näidetele, allikaks professor Rudolph Plagge, Dresdeni Ülikool

Seespidise isoleerimise positiivsed tagajärjed

• Energiasääst ja CO₂ –vähendamine, à panuse andmine keskkonna kaitsesse;
• Kaitse kondensaadi tekke ja hallituste vohamise vastuà kahjustuste ärahoidmine näit. Akende vahetuse korral;
• Soojusmugavuse suurendamineà renoveeritud hoonete väärtuse tõus;
• Säilitame tellisseinad sellisena nagu need on;
• Üleskütmise kiirendamine ajutiselt kasutatavate ruumide tarvis.

Kapillaar-aktiivse seespoolse soojustusmaterjali eelised:

• Konstruktsioonides niiskusetaseme reguleerimine;
• Tervisliku sisekliima tagamine;
• Difusioonile avatud konstruktsioonide kasutamine;
• Väljakuivamise potentsiaali säilitamine;
• Külmakahjustuste võimaluste vähendamine.

Eestis läbiviidud uuringutes on seni alatähtsustatud materjalide omadusi soojusisolatsioonide kasutamisel. Kuigi tutvustatakse  tudengitele rahvusvaheliselt tunnustatud arvutisimulatsioonide programme nagu Wufi ja Delphin, mis on oma olemuselt üles ehitatud materjalide omadustest tingitud erinevustele ja viimaste targale kasutamisele soojusisolatsioonide kasutamisel, siis praktikasse ei ole suudetud meil neid teadmisi veel oluliselt viia. Potentsiaalseid ohud on võimalik kombinatsioonis ventilatsioonisüsteemide reguleerimisega ja fassaadide välise nõuetekohase restaureerimisega sisuliselt miinimumini ja muuta külmad välisseinad ohutumaks ja kordades energiasäästlikumaks võrreldes olukorraga kui külmasid seinu seestpoolt ei isoleerita.

 

Meede 5                          Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)               komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt     

akende vahetamine või

energiatõhusaks renoveerimine                              11%                                                 soodne

Akende väljavahetamiseks ajaloolistel hoonetel on väga tugev majanduslik surve ja selle varju jääb sageli tõsiasi, et peaaegu sarnase efekti on võimalik saavutada akende restaureerimise ja sisemiste raamide energiatõhusaks renoveerimise kombinatsioonis. Meetmeteks sobiv tihendamine, energiasäästuklaaside ja pakettide kasutamine jms. Kahjuks viib väljavahetamisele suunatud lihtsustamine sageli ajalooliste avatäidete põhjendamatule väljavahetamisele ja seega ajalooliste hoonete väärtuse kahanemisele. Tuleks soosida ajalooliste avatäidete energiatõhusaks renoveerimist ja selleks anda kohaseid suuniseid. Teiseks tuleks akende renoveerimist käsitleda kombineeritult koos ventilatsioonisüsteemide väljatöötamisega. Eraldi ei tohiks neid käsitleda.

 

Meede 6                          Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)               komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt     

 

• õhutiheduse parandamine                                8%                                     soodne

Antud meede toimib kompleksselt koos avatäidete renoveerimisega ja ventilatsioonisüsteemide paigaldamisega. Õhutiheduse tagamine just arvestades ajalooliste hoonete olukorda, sealhulgas sobiva aurutakistusega aurutõkete ja tuuletõkete kasutamist ja omavahelist kombineerimist on väga oluline, sest ajaloolistes hoonetes on väga probleemne ja pigem lubamatu tihedate kilede kasutamine aurutõkete ülesannetes. Seda ohtu ei rõhutata meil piisavalt ja seetõttu satuvad ajaloolised hooned ja seda eriti puitkonstruktsioonide osas liiga sageli soojustamise sildi all hoopiski  nn. niiskuslõksu, millega kahjustatakse konstruktsioone toimivust ja ka inimeste tervist.

 

Meede 7                          Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)               komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt     

energiaefektiivne valgustussüsteem                    7%                                    soodne

Tegemist on seni kõige paremini realiseeritud valdkonnaga. Led- ja säästupirnid on tänu EL korraldustele kasutusele võetud ja tänasel päeval tuleks seda meedet pigem täidetuks aga siiski jälgimist vajavaks arvestada.

 

Meede 8                          Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)               komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt  

keldri piirete  lisaisoleerimine                           3%                      keerukas

 

Antud meetme juures tuleb arvestada, et selle efektiivsus sõltub oluliselt hoone arhitektuurist ja kasutamisest. Kas ja kui aktiivselt on soklikorrus kasutusel ja millise kvaliteediga on see varasemalt ehitatud? Võrreldes teistes riikides kasutatavate materjalidega on Eestis kasutusel sagedamini odavamad EPS soojustusplaadid, mis võivad tekitada või süvendada ajalooliste hoonete soklite soojaisoleerimisel kergesti niiskusprobleeme. Ajalooliste hoonete soklite lisaisoleerimist tuleks käsitleda ainult koos niiskuse isoleerimise ja niiskuse tekke ja liikumise küsimustega, kus samuti materjalide omadustel oma kindel roll, mida Eestis alahinnatakse.  Näiteks Rootsis ja Saksamaal kasutatakse soklite isoleerimisel märksa rohkem konstruktsioonide väljakuivamise võimega soojustusmaterjale. See võiks saada ka Eestis paremini tutvustatavaks valdkonnaks kuidas ohutult sokleid soojaisoleerida ja milline on selles erinevate materjalide roll.

 

Meede 9                          Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)               komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt  

• automatiseerimine ja targad lahendused  2%                                    keskmine

Tänasel päeval on nn. „targad lahendused“ sageli liidetud küttesüsteemide ja ventilatsioonisüsteemide ja valgustussüsteemide juurde ja selle tõttu saame nende efekti tõlgitseda erinevalt. Siiski on nende lahenduste hulk väga suur ja ajalooliste hoonete juures on see valdkond märksa olulisem kui tavaliste hoonete juures ja ka nende kasutegur võib sõltuvalt lahendustest olla kombineeritud erinevate teiste meetmetega ja ka kasutusharjumustega olles niimoodi märksa kõrgem ja efektiivsem kui antud projektis näidatud 2 %.

Meede 10           Saavutatav kokkuhoid (keskmiselt)             komplitseeritus

                                                          primaarkuludelt  

Disaini ja projekteerimismuudatused.

Tuntumad on konstruktsioonide katmised klaasidega, soojakoridoride  ja lisasissepääsude/esikute ehitamised maa-alused laiendused jms. Sellised lahendused on objektipõhised ja keskmist mõju on keeruline leida.

 

 

Lisaks eeltoodule sai Projektis rõhutatud, et

• Ajaloolise hoone energiatõhusaks renoveerimine on tegelemine mitmete ebamäärasuste ja ebakindlustega.
• Ebamäärasuste vähendamine on vajalik ja võimalik info kogumise ja levitamise läbi, oluliste näidisprojektide tutvustamise ja vajalike uuringute teostamise teel.
• Lahendused võimalik leida konkreetsele objektile muinsuskaitse spetsialisti, arhitekti, inseneri ja ventilatsiooniinseneri tihedas koostöös.