Rąstinio namo energetinis efektyvumas

Užsienyje, pirmiausia JAV, greta tiesioginių namo konstrukcijos ir jos elementų šiluminių varžų vertinimų, parenkant reikiamą šildymo įrangą, kuriamos metodikos, o kai kur ir norminiais dokumentais įteisinta sienų „terminės masės“ (šiluminio talpio) vertinimo metodikos. Todėl šioje studijoje apžvelgsime rąstinių namų energetinio efektyvumo tyrimus, privalumus ir diskusijas, pateikiamas užsienio literatūros šaltiniuose.

Paminėtina, kad nūdienos energijos taupymo samprata aprėpia kur kas platesnę sritį už tiesiogines namo šildymo/šaldymo/vėdinimo energijos sąnaudas. Ypač tai liečia medinius pastatus ir jų pranašumus. Vaizdžiai apibūdinant, energetine prasme mediniai pastatai „žalesni“ dėl keleto aplinkybių:

naudojama atsinaujinanti statybinė žaliava – mediena;

galima naudoti gaisrų ar vabzdžių pažeistą medieną, sunkiai pritaikomą kitų lentpjūvystės produktų gamybai;

mažiau energijos ir darbo sąnaudų apdorojant rąstus nuo kirtimo iki sumontavimo;

rąstiniams namams paprastai vartojami vietinių kirtaviečių rąstai, todėl mažiau energijos naudojama transportavimui;

rąstinių pastatų vidinėms sienoms dažniausiai netaikoma papildoma apdaila, taip taupant žaliavas ir darbo sąnaudas;

mažiau naudojama metalinių tvirtinimo elementų, todėl daug mažesnė su jų gamyba susieta energija;

modernūs rąstiniai namai naudoja mažiau energijos, lyginant su geresnės termoizoliacijos karkasiniais namais;

ateityje, pasibaigus rąstinių namų eksploatacijai, jie nebus griaunami, kaip kitų statybinių medžiagų pastatai, o išmontuojami, panaudojant medieną kitiems tikslams.
 

Medienos šiluminės varžos R-faktorius
R-faktorius – tai medžiagos šilumos perdavimo rodiklis. Šios studijos skaitytojų patogumui paliksime naudotuose literatūros šaltiniuose vartojamas dimensijas ir jų komentarus, nes daugiausiai su termine sienų mase susijusių tyrimų vykdyta JAV. Juolab, kad tyrimų metodikos ir ypač jų rezultatų taikymas praktiniuose skaičiavimuose tebėra kontraversiškas ir pačioje Amerikoje. Detaliau tokių skaičiavimų metodikos pateiktos Howard, B.D.2001. ”Log Homes Thermal Mass and Energy Efficiency. Efficiency calculations and Ratings of Log Homes Compared to Other Residential Wall Structural Systems”. Prepared by Building Environmental Science and Technology, Edgewater MD, USA. Contractor report to NAHB Log Homes Council.

Medienai R-faktorius svyruoja nuo 1,41/coliui (0,56/cm) daugeliui spygliuočių iki 0,71/coliui (0,28/cm) daugumai lapuočių. Neatsižvelgiant į terminės masės sąvoką, 15 cm storio be langų sienos R-rodiklis tik šiek tiek didesnis, nei 8 vienetai. Lyginant su įprastinio karkasinio namo siena (8,9 cm storio karkasas, apšiltintas vata, su išorine ir vidine apkala), kurio R-14, rąstinė siena yra toli gražu ne aukšto termoizoliacinio lygmens. Remiantis vien šiuo rodikliu, rąstinės sienos netenkina daugumos statybinių kodeksų ir energetinių standartų. Vienok tai, kaip rąstinis pastatas sąveikauja su aplinka, labai priklauso nuo klimato. Rąstų šilumos kaupimo savybė ir didelė jų masė gali leisti jų sienoms kai kuriose klimatinėse sąlygose funkcionuoti ženkliai pranašiau, nei pagamintoms iš kitokių medžiagų.

Veiksniai, lemiantys energetinį efektyvumą
Yra keletas veiksnių, lemiančių rąstinių namų santykinį energetinį efektyvumą metų bėgyje, lyginant su mediniais karkasiniais ar kitais namais. Pirmasis veiksnys yra sienų „terminė masė“. Terminė masė yra medžiagos tankio (kg/m³) ir jos specifinės šilumos (medienai 0,39 kJ/kg·C) funkcija. Sienų terminės masės dydį nusako jų medžiagos storis, tankis ir specifinė šiluma. Šie parametrai naudojami nustatant sienų ploto vieneto šilumos kaupimo/atidavimo rodiklį, tiesiogiai proprcingą terminei masei. Rąstiniam namui šis rodiklis 6-8 kartus didesnis, negu apšiltinto karkasinio namo sienų.

Rąstai veikia kaip „terminės baterijos“ ir prie tinkamų sąlygų gali kaupti ir saugoti šilumą dienos metu ir laipsniškai atiduoti ją patalpoms naktį. Tai žymiai didina ir realų rąstų R-faktorių. Rąstinė siena yra kartu ir konstrukcinė, ir efektyvi termoizoliacinė medžiaga. Nustatyta, kad švelnaus, saulėto klimato zonose, kai yra didelis dienos-nakties temperatūrų svyravimas, realus R-faktorius padidėja dėl terminės masės efekto maždaug 0,04 vieneto/cm. Tokios klimatinės sąlygos maždaug atitinka žemės rutulio nuosaikaus klimato zonas tarp 15 ir 40 lygiagrečių.

Pastatų sandarumas
Rąstiniai namai labai linkę oro pralaidumui. Natūraliai džiovintuose rąstuose, kai namas yra statomas, būna apie 15-20 % vandens. Per sekančius keletą metų rąstai džiūsta ir traukiasi. Rąstų nuodžiūvis (ar brinkimas) atveria plyšius tarp jų ir sukelia ženklius šilumos nuostolius. Siekiant sumažinti šias problemas, rąstai turi būti natūraliai džiovinami po stogu mažiausiai šešis mėnesius prieš statybų pradžią. Pagal šios problemos išvengimo efektyvumą tinkamiausia, eilės tvarka, yra kedro, eglės, pušies, kėnio ir maumedžio mediena. Dauguma patyrusių namų gamintojų ir statybų rangovų susipažinę su šiomis nuodžiūvio/brinkimo problemomis, kai kurie prieš galutinį apdirbimą ir statybą džiovina rąstus kamerose. Rekomenduojama naudoti plastikinius bei kitus sandariklius-tarpiklius.

Drėgmės problemos
Kadangi augdami medžiai absorbuoja didelius vandens kiekius, medienos ląstelės gerai absorbuoja vandenį ir po to, kai mediena išdžiovinama. Todėl mediniai pastatai yra labai higroskopiški. Tai taip pat skatina medienos puvimą ir vabzdžių pažaidas. Todėl būtina rąstų apsauga nuo bet kokio kontakto su vandeniu. Viena iš galimybių yra taikyti vandeniui ir kenkėjams atspariais preparatais apdorotus rąstus bei kartoti tokį apdorojimą kas keleri metai per visą namo amžių. Platūs stogo kraigai, tinkamai parinkti lietaus latakų matmenys ir konstrukcija, drenažo aplink namą sistema yra ypač svarbūs namo ilgalaikiškumui didinti. Tuo pačiu sumažėja dėl nuodžiūvio ar brinkimo atsirandantys nesandarumai, pagerėja namų energetinis efektyvumas.

Atitiktis statybų kodeksams. Juridinis įteisinimas
Keletas JAV valstijų (Pensilvanija, Meinas, Pietų Karolina) netaiko rąstiniams namams kitiems pastatams būtinų energetinės atitikties reikalavimų. Kitos, kaip Vašingtono valstija, pasitvirtino normines nuorodas įvairių matmenų rąstams. Vienok, šios normos ne visuomet atitinka vien energetinio efektyvumo sampratą.
Amerikos šildymo, šaldymo ir oro kondicionavimo inžinierių sąjungos ASHRAE standartas 90.2 turi terminės masės nuostatą, kuri padeda įteisinti šią sąvoką tose valstijose, kur statybų kodeksai grindžiami minėtu standartu. Statant namą, pakanka kreiptis į regiono statybų kodeksų atstovus, kurie informuoja apie valstijoje veikiančius rekalavimus.

Kiekvienas statinys su tinkamai suprojektuota pasyviosios saulės energijos naudojimo sistema gali sumažinti enrgijos sąnaudas. Rąstiniams namams JAV galima gauti statybų leidimą, net jei termoizoliaciniai rodikliai neatitinka valstijų statybų kodeksų reikalavimų.

Tokiu atveju analizuojami šie veiksniai:

langų matmenys, tipas ir išdėstymas;

pastato orientacija;

statinio oro pralaidumas;

naudojamų rąstų matmenys ir tipas;

mansardos ir grindų termoizoliacija;

pastato vidinė šilumos kaupimo masė;

vietinės klimatinės sąlygos.

Naudinga konsultuotis su pasyviosios saulė energijos sistemų architektu, nes tinkamo dydžio saulės pusėje esantys langai esminiai įtakoja energetinį efektyvumą. Kai kurie dizaineriai pataria įrengti šilumos kaupiklius, kaip keramines grindis, sienas ar jų dangas, sugeriančius saulės energiją ir padidinančias terminės masės efektą. Kai kurie rąstinių namų gamintojai siūlo adaptuotus saulės energijos naudojimui namus, ar gali juos tinkamai modernizuoti.