Gyvenamųjų namų kvartalo modernizavimas ir aprūpinimas šiluma

Įvadas Darbo aktualumas. Griežtėjantys Europos Sąjungos reikalavimai pastatų sektoriuje reikalauja efektyvesnių ir ekologiškesnių sprendimų aprūpinant pastatus energija, todėl būtina ieškoti geriausių aprūpinimo energija variantų juos įvertinant keliais kriterijais. Šiame tyrime nagrinėjamos šios administracinio pastato aprūpinimo energija sistemos: biokuro katilas, kon­densacinis dujų katilas, šilumos siurbliai (gruntas-vanduo ir oras-vanduo), saulės elementai, saulės kolektoriai. Namų ir visų jo inžinerinių sistemų modernizavimo galimybės taikant naujausias technologijas. Šių technologijų taikymas yra išnagrinėtas daugeliu aspektų: technologijų prieinamumo, ekonominiu, techniniu, jų saugaus eksploatavimo, estetiniu-higieniniu, socialiniu-psichologiniu, energijos taupymo, juridinės bazės ir normatyvinių statybos techninių dokumentų bei kitais. Šiais aspektais išanalizuotos gyvenamųjų namų kvartalo namų liftų, elektros instaliacijos, apšvietimo sistemų, šalto vandens tiekimo sistemų, nuotekų šalinimo, karšto vandens tiekimo, butų šildymo ir vėdinimo sistemų ir priešgaisrinės apsaugos sistemų modernizavimo galimybės. Rekomenduojami architektūriniai sprendimai taip pat gali daug prisidėti prie namų ir kvartalų modernizavimo kokybės pagerinimo. Pateikta informacijos apie mažai arba labai mažai energijos naudojančius namus b „pasyviuosius namus“, kuriuos galima įrengti ir Lietuvoje pakankamai gerai juos apšiltinant modernizavimo metu. Siekiant nustatyti optimalų aprūpinimo energija variantą sistemos yra lyginamos energiniu ir ekologiniu požiūriais. Darbo tikslas - atlikti pastato aprūpinimo energija alternatyvų analizę ir išrinkti optimalų variantą atsižvel­giant į energinius ir ekologinius rodiklius. Darbo objektas – Darbo uždaviniai: 1. Atlikti pastato temperatūros matavimą vienvamzdės šildymo sistemos stovuose ir įvertinti šilumos nuostolius stovui kylant iš rūsio aukštyn. 2. Atlikti gyvenamųjų namų kvartalo modeliavimą Design Builder programa; 3. Nustatyti tiriamojo nemodemizuoto gyvenamųjų namų kvartalo sutaupymus panaudojant tam tikras moderniza­vimo priemones, palyginti faktinių matavimų ir modeliavimo rezultatus; 4. Remiantis gautais rezultatais, suformuluoti išvadas bei pateikti rekomendacijas. Pastatų energetikos objektas bendriausia prasme yra aprūpinimo energija bei mikroklimato palaikymo sistemų arba jų tarpusavio deriniai. Sprendimai turi būti priimami laikantis bendriausių tarptautinės ir nacionalinės politikos nuostatų bei teisės normų, susijusių su ekonominėmis, socialinėmis, aplinkos apsaugos ir kultūros nuostatomis. Darbo metodai: sisteminė ir loginė analizė, statistinė ir matematinė analizė, grafinė analizė, lyginamoji analizė ir matematinis modeliavimas. 1.Gyvenamųjų namų kvartalo modernizavimo ir aprūpinimo šiluma teoriniai aspektai 1.1.Gyvenamųjų namų kvartalo aprūpinimo šiluma samprata Aprūpinimo energija sistemą (ApES) sudaro pirminės energijos gavybos bei tiekimo, tarpinės ar galutinės energijos generavimo bei transformavimo, jos tiekimo, paskirstymo, transformavimo bei galutinės energijos vartotojo posistemės ir taip pat kiekvienai posistemei būdinga režimų valdymo posistemė. Mikroklimato palaikymo (kondicionavimo) sistema (MKS) – tai pastato ir viso jo mikroklimato sudarymo infrastruktūros inžinerinių sprendimų visuma, pagal kurią galima sukurti ir palaikyti patalpos mikroklimatą (komfortą). 1 Kartu su architektūriniais bei buities technologiniais sprendimais MKS yra pagrindinė komfortą formuojančių sprendimų dalis. Mikroklimatui sudaryti naudojamas pasyvusis (PMKPs) ir aktyvusis (AMKPs) mikroklimato kondicionavimo posistemiai. PMKPs sudaro pastato (patalpos) atitvaros. Jis laikomas pasyviuoju, kadangi pats energijos srautų (termodinaminio) potencialo nesukuria. Jam pagaminti ir sumontuoti reikia tam tikro energijos kiekio, tačiau jį naudoti ir prižiūrėti specialių energijos sąnaudų nereikia. AMKPs paprastai sudaro šildymo, karšto vandens, vėdinimo, oro kondicionavimo, apšvietimo sistemos. Pastatų inžinerijos sistemų objektas yra pastato mikroklimato palaikymo sistemų arba jų tarpusavio deriniai – tai atitinka aukščiau aprašytas Mikroklimato palaikymo (kondicionavimo) sistemas (MKS).2 Privalomosios BD skaičiuotės: 1. Energijos srautų balansas, įrenginių galia, energijos poreikiai. 2. Sistemų (įrenginių) hidraulinis (aerodinaminis) skaičiavimas, kontūrų hidraulinis surišimas. 3. Kaip norminiai reikalavimai atitinka: o atitvarų termines savybes; o patalpų temperatūrinį (ir drėgmės) režimą; o šviežio oro kiekį; o lyginamuosius (savituosius) energijos poreikių rodiklius. Įrangos parinkimo pagrindimas. 1. Priimami sprendimai turi būti grindžiami šiais požiūriais: 2. Komforto lygis, sąlygos; 3. Architektūrinės, estetinės sąlygos; 4. Principinių technologinių schemų pasirinkimas; 5. Pagrindinių įrenginių pasirinkimas; 6. Efektyvus energijos vartojimas; 7. Poveikis aplinkai; 8. Ekonomiškumas; 9. Perspektyvumas (plėtra). 3 Menkas energetinis efektyvumas yra didžiausia mūsų gyvenamųjų namų kvartalo namų problema, kuri susidaro dėl energijos iššvaistymo į aplinką. Mūsų namai sunaudoja labai daug energijos, ypač šildymo sezono metu. 4 Lietuvos energetika kol kas didžiąja dalimi remiasi tarsiu, brangiu ir toliau nuolat brangstančiu importuojamu iškastiniu kuru, todėl ir sąskaitos už gyvenamųjų namų kvartalo namų energijos sąnaudas vis didėja ir darosi sunkiai apmokamos paprastiems, mažas pajamas turintiems šalies gyventojams. Didelė dalis butų savininkų jau neįstengia apmokėti sąskaitų už šildymą ir lieka skolingi. Be to, valstybė yra priversta švaistyti dideles lėšas kompensacijoms už šildymą. Lietuva negali daryti įtakos pasaulinėms iškastinio kuro kainoms, tačiau ji gali, kaip ir išsivysčiusios šalys, tausoti energiją modernizuodama namus, tarp jų ir daugiabučius, ir labiau pasikliauti ekologiškai švaresniais, pigesniais vietiniais ir atsinaujinančiaisiais energijos ištekliais. Pirmųjų namų renovavimas Lietuvoje parodė, kad modernizuotų namų gyventojams mokesčiai už patalpų šildymą sumažėja apie 2-3 kartus ir daugiau. Patalpų šildymas daugiabučiuose namuose reikalauja daugiausia išlaidų. Tačiau ir kitos gyvenamųjų namų kvartalo namų inžinerinės sistemos yra fiziškai ir morališkai pasenusios, ypač tų namų, kurie statyti dar sovietmečiu, ir jų eksploatacija yra brangi. Taikant naujausias šių dienų technologijas galima labai pagerinti gyvenamųjų namų kvartalo namų liftų, elektros instaliacijos, apšvietimo sistemų, šalto vandens tiekimo sistemų, nuotekų šalinimo, karšto vandens tiekimo, butų šildymo ir vėdinimo sistemų bei priešgaisrinės apsaugos sistemų darbą padidinti jų veikimo patikimumą ir sumažinti tų sistemų eksploatavimo kaštus. Pagerinti gyvenamųjų namų kvartalo namų kokybę ir įnešti savo indėlį tausojant energiją gali ir turi naujoviški architektūriniai sprendimai, taikomi modernizuojant namus, ypač statant naujus daugiabučius namus. Saulės architektūros principų taikymas sudaro geras sąlygas saulės energijai naudoti.5 Statistikos departamentas 2019 m. pirmąjį pusmetį atliko energijos sunaudojimo namų ūkiuose tyrimą. Namų ūkiai yra vieni iš didžiausių energijos vartotojų. Energijos sunaudojimo namų ūkiuose tyrimo duomenimis, 2019 metų namų ūkių turimuose būstuose buvo sunaudota apie trečdalis visos šalies galutinės sunaudotos energijos. 81 % visos energijos namų ūkiai suvartojo būstui šildyti ir karštam vandeniui ruošti. 62 % visų namų ūkių yra butai daugiabučiuose namuose [2]. Lietuva yra vidutinio klimato zonoje su vidutinio šiltumo vasaromis bei vidutinio šaltumo žiemomis. Vidutinė liepos mėnesio temperatūra yra apie 17 °C, žiemą- apie -5 °C; intervalas tarp temperatūrų yra apie 20 °C. Lietuvoje buvo labai karštų vasarų, kai oras sušildavo iki 30 °C, ir labai šaltų žiemų, kai oras atšaldavo iki -20 °C, o naktimis - iki -30 °C. Pagal klimato atšiaurumo zona Lietuva priskiriama 5-6 klimato zonoms.6 Trijų parų vidutinei lauko oro temperatūrai esant žemiau nei +10 °C galima pradėti šildymo sezoną vartotojams gaunantiems šilumą iš centralizuotų šilumos tinklų. Iš šiluminių tinklų gauta šiluma per gyvenamųjų namų kvartalo namo šildymo sistemą pasiekia tiesioginius vartotojus. Šildymo sistemos paskirtis — šildymo sezono metu gyvenamosiose patalpose palaikyti šiluminio komforto aplinką kitose - pakankamą šiluminę aplinką ir optimaliai panaudoti energiją.7 1.2.Gyvenamųjų namų kvartalo šildymo sistema - bendrosios statinio inžinerinės sistemos sudėtinė dalis. Neatnaujintuose (nemodemizuotuose) namuose, kuriuose šilumos punktai bei šilumos tiekimo sistemos yra neatnaujintos (nemodemizuotos), energijos naudojimas yra neracionalus. Šildymo sistemas ir jų modernizavimą galima nagrinėti šiais aspektais: socialiniu-psichologiniu, higienos normų, energijos taupymo ir techniniu. Gyvenamųjų namų kvartalo namo šildymo sistemą galima suskaidyti į 3 sudėtines dalis: 1) magistralinį vamzdyną 2) stovus su atšakomis; 3) radiatorius. Rekonstruojant vienvamzdes sistemas, rekomenduojama įrengti vamzdį su srauto reguliatoriumi apeinant radiatorių ir prieš radiatorių įrengti termostatinį reguliavimo ventilį. Šildymo prietaisai jungiami lygiagrečiai. Vienu vamzdžiu šilumnešis tiekiamas į radiatorių, kitu vamzdžiu atvėsęs šilumnešis grįžta tiesiai į šilumos šaltinį. Jei radiatoriai yra parinkti teisingai, visas grąžinamas šilumnešis būna vienodos temperatūros.8 Įvertinus namo vamzdyno būklę ir jo susidėvėjimą galimi keli sprendimo variantai. Pirmasis variantas - viso vamzdyno atnaujinimas. Jei vamzdžiai ir šildymo prietaisai visiškai susidėvėję (surūdiję arba užakę iš vidaus), tuomet vamzdžiai ir radiatoriai turėtų būti keičiami naujais, ir sistema (jei naudojama) iš vienvamzdes perdaroma į dvivamzdę arba kolektorinę (jei leidžia techninės galimybės). Šildymo vamzdyno keitimas į dvivamzdę sistemą vidutiniškai kainuotų apie 40 Eur/kv.m buto ploto, neskaitant pastatų vidaus apdailos darbų kainos.9 Jei vamzdynas nelabai susidėvėjęs ir užtikrins naudojimąsi sistema dar 10-15 metų, gali būti paliekama vienvamzdė (arba esanti dvivamzdę) šildymo sistema, prie šildymo prietaisų (radiatorių) įrengiant reguliatorius (termostatinius vožtuvus) ir stovuose sumontuojant balansinius ventilius sistemai reguliuoti, sutvarkant pažeistą vamzdynų šiluminę izoliaciją. Toks sistemos atnaujinimas kainuotų apie 15 Eur/kv.m buto ploto, neskaitant pastatų vidaus apdailos darbų kainos. Techniniu aspektu pati pažangiausia yra kolektorinė sistema (5.5 pav.). Pagal tokią principinę šildymo sistemos schemą visi buto šildymo prietaisai (radiatoriai) sujungiami tarpusavyje, o buto šildymo sistema prijungiama prie vieno stovo. Laiptų aikštelėje, prie kiekvieno buto įrengtame šilumos paskirstymo skyde, sumontuojama uždaromoji buto šildymo sistemos armatūra, šilumos ir karšto vandens skaitikliai. Sumontavus kolektorinę sistemą vartotojas uždaromaisiais ventiliais gali atjungti ar reguliuoti šildymą ar karštą vandenį tik savo butui, tuo nedarydamas įtakos šilumos ir karšto vandens tiekimo kitiems butams.10 Suvartotai šilumos energijai apskaičiuoti gyvenamųjų namų kvartalo namo laiptinėje yra sumontuojami individualūs šilumos kiekio skaitikliai. Butų skaitiklius sumontavus laiptinėje, darbuotojas, atsakingas už namo inžinerinių sistemų eksploatavimą reikiamą dieną nesunkiai gali užfiksuoti jų rodmenis ir pagal namo įvadinio šilumos skaitiklio rodmenis tiksliai apskaičiuoti šildymo ir paruošto karšto vandens kaštus.11 Modernizuojant gyvenamųjų namų kvartalo namų šildymo sistemas, jų atnaujinimą galima išskirti į 3 dalis: 1. šiluminio punkto atnaujinimas (modernizavimas), priklausomai nuo to, kokia jungimo schema (priklausoma ar nepriklausoma) bus pasirinkta, koks automatizacijos lygis palaikomas, kokios pasirinktos šildymo valdiklio galimybės, kokios kokybės medžiagos bei įranga bus naudojamos, gali vidutiniškai kainuoti 10-18 Eur/kv.m buto ploto. Svarbu žinoti, kad kuo didesnės pasirinkto šildymo valdiklio galimybės, tuo tiksliau galima pritaikyti sistemą namo poreikiams; 2. šildymo vamzdynų sistemų atnaujinimas (modernizavimas), priklausomai nuo susidėvėjusių vamzdynų keitimo apimties ir pasirinktos šildymo sistemos jungimo schemos, kamuos nuo 15 iki 80 Eur/kv.m buto ploto, neskaitant pastatų vidaus apdailos darbų kainos; 3. šildymo prietaisus (radiatorius) atnaujinti (modernizuoti) taip pat rekomenduotina. Keičiant radiatorius, svarbu tinkamai įvertinti reikalingas šildymo prietaiso galias. Šiuolaikiniai radiatoriai yra estetiškesni, įvairių matmenų, patikimesni. Prieš radiatorius reikėtų numatyti uždaromąją armatūrą šildymo prietaiso keitimo atveju. Radiatorių atnaujinimas kainuotų iki 20 Eur/kv.m buto ploto. Gyvenamųjų namų kvartalo namų šildymo sistemų atnaujinimas (modernizavimas) - vienas svarbiausių energijos taupymo veiksnių. Svarbu atnaujinant (modernizuojant) pastatus pasirinkti tinkamą, gyventojams finansiškai priimtiną namo šildymo sistemos pertvarkymo modelį. Europos Sąjunga pasiekė gerų rezultatų energijos vartojimo ma­žinimo linkme, visgi išlieka galimybė sutaupyti mažiausiai 20 % bendrosios pirmi­nės energijos (390 Mtne), kas lemtų 780 Mt C02 sumažėjimą [1], Todėl Europos Bendrijos svarbiausias energetikos politikos tikslų - tvarus energijos taupymo galimybių realizavimas. Nustatyta, kad didžiausias ekonominio taupymo potencia­las yra gyvenamųjų ir komercinės paskirties pastatuose, kuriuose galima sutaupyti 27% ir 30% dabar suvartojamos energijos [1]. Todėl pastatų pritaikymas didesniam energijos vartojimo efektyvumui, veiksmingesnės energijos gamybos, skirstymo ir transformavimo užtikrinimas yra prioritetinės kryptys [2], Pastatui parenkant geriausią energetinės sistemos alternatyvą atsižvelgiama į energijos vartojimo efektyvumo, atsinaujinančių energijos išteklių integravimo priemonių ir tokių priemonių komplektų palyginimą pagal jų energinį naudingumą ir įgyvendinimo išlaidas. Tačiau rezultate gaunama daug parametrų ir tarpusavyje susijusių kintamųjų, kuriuos vertinant vienu metu, sunku surasti visapusiškai opti­malią alternatyvą kai taikomi tik geros praktikos ir tradiciniai sistemų parinkimo metodai. Optimizavimo metodų įdiegimas į pastatų ir jų sistemų projektavimo procesą leidžia išspręsti šią problemą racionaliai ir tiksliai.12 Atnaujinant (modernizuojant) gyvenamųjų namų kvartalo namų vėdinimą, diegiant mechanines vėdinimo sistemas, galimi keli techniniai sprendimo būdai: 1. centrinė vėdinimo (bendrosios kaitos) sistema namui (laiptinei); 2. decentralizuota vietinė (individuali) vėdinimo sistema kiekvienam butui. Centrinės mechaninės sistemos naudojimas svarstytinas tik teoriniu lygiu. Esamų gyvenamųjų namų kvartalo namų konstrukcija, pagalbinių inžinerinių patalpų nebuvimas, mažos laiptinės neleistų suprojektuoti ir sumontuoti kokybiškos vėdinimo sistemos. Ortakių reikalingų centrinei vėdinimo sistemai, montavimas gyvenamųjų namų kvartalo namo viduje techniškai beveik neįmanomas. Ortakių montavimas pastato išorėje darkytų išorinį namo vaizdą, keltų kokybiško šiluminio izoliavimo problemas. Be to, bendrosios kaitos sistemos turi keletą esminių trūkumų: sudėtinga apskaitos sistema; komplikuotas reguliavimas; blogas priešgaisrinis saugumas.13 Skirtingai nuo centrinės vėdinimo sistemos, įdiegti decentralizuotą vėdinimo sistemą techninių kliūčių beveik nėra. Tuo labiau galima vadovaujantis STR 2.09.02:2005 „Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas 48.5 punkto nuostata: „ Turi būti teikiama pirmenybė vietinėms vėdinimo sistemoms vietoj bendrosios kaitos sistemų, pagal poreikį valdomoms kintamojo oro tūrio vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemoms, jei tai neprieštarauja pastate vykdomo technologinio proceso ir/ar konstrukciniams pastato ar sistemos įrengimo reikalavimams. “ Be abejo, daugiabučiuose namuose diegiant mechanines vėdinimo sistemas, susiduriama su specifiniais reikalavimais. Viena pagrindinių problemų - mažas patalpų aukštis, ankštos erdvės, netinkamas butų suplanavimas. Vėdinimo įrenginius su šilumogrąža įprastai bandoma montuoti koridoriuje ar sandėliuke. Toks metodas techniniu požiūriu gana sudėtingas dėl mažo patalpų aukščio. Projektuojant daugiabučiuose namuose mechanines vėdinimo sistemas, oru šalinti galima taikyti egzistuojančius natūralaus vėdinimo kanalus. Oro pritekėjimui reikėtų suformuoti naujas oro paėmimo angas namo išorinėje sienoje. Ortakiai orui transportuoti į patalpas ar iš patalpų galėtų būti montuojami butų koridoriuose.14 Gyvenamųjų namų kvartalo namo vietinės mechaninės vėdinimo sistemos įrangai su šilumogrąža keliami specifiniai reikalavimai - įranga turi būti labai kompaktiška, mažatriukšmė. Reikėtų projektuoti ir montuoti tik sertifikuotą, aukšto šilumos atgavimo (ne mažiau kaip 50 %) vėdinimo įrangą.15 pav. Mechaninės vėdinimo sistemos su šilumogrąža gyvenamųjų namų kvartalo namo bute pavyzdys Šiupšinskas, G., & Adomėnaitė, S. 2018. Beveik nulinio energi­jos balanso visuomeninių pastatų aprūpinimo energija sprendimai, daugiakriterė analizė. Mokslas - Lietuvos Ateitis 5(4):435—441. Naudoti vėdinimo įrenginį, pagamintą kartu su virtuviniu gaubtu. Tokį įrenginį galima montuoti virtuvėje virš viryklės. Vėdinimo įrenginys tokiu atveju atlieka dvi funkcijas - vykdomas oro pritekėjimas, šalinimas, šilumos atgavimas; kai gaminamas maistas, - įjungtas gaubtas ištraukia orą virš viryklės kaip ir įprastas gaubtas, tačiau kartu tiekia į patalpas išvalytą ir pašildytą orą.16 Namų mechaninis vėdinimas su šilumogrąža yra pažangus, perspektyvus ir, ko gero, vienintelis kokybiško, energiją taupančio vėdinimo problemos sprendimas. Pagrindinės kliūtys plačiau naudoti vėdinimo sistemas - blogos statybos tradicijos, stereotipinis mąstymas, visuomenės švietimo stoka. Siekiant patobulinti gyvenamųjų namų kvartalo namų atnaujinimo (modernizavimo) programą, svarbu atkreipti dėmesį, kad dabartinė programa atsižvelgia tik į pastato energijos sąnaudų mažinimą. Užmirštamas pats svarbiausias veiksnys - žmonės, kuriems būtina užtikrinti tinkamą ir higienos normas atitinkantį mikroklimatą, t. y. orą, kuriuo jie kvėpuoja kasdien. Įvertinus, kad šiuolaikinis didmiesčio gyventojas iki 90 % savo laiko praleidžia uždarose patalpose.17 Europos Parlamentas savo nutarimais įpareigojo šalis nares mažinti pastatuose sunaudojamos energijos kiekį, todėl šiuo metu Europos Sąjungos šalyse, taip pat ir Lietuvoje, vis labiau skatinama mažai energijos naudojančių namų statyba. Nagrinėjant sąvoką mažai arba labai mažai energijos naudojantis namas arba pasyvus namas, iškyla problema, ką vadinti mažai ar labai mažai naudojančiu namu, pasyviu namu. Lietuvos Respublikos teisės aktai nenustato, kokie standartai privalomi tokių namų statybai, kokie kriterijai leidžia tą ar kitą statinį priskirti mažai, labai mažai energijos naudojantiems pastatams. Bandant taikyti tokių namų statybos ir projektavimo sprendinius gyvenamųjų namų kvartalo namų renovacijai, galima remtis tik kitų šalių - Vokietijos, Šveicarijos, Austrijos — patirtimi, kas leidžia tik apytiksliai suformuluoti sprendinių ar reikalavimų galimybes.18 Terminas mažai energijos naudojantis namas daugeliu atvejų suprantamas kaip namas, naudojantis mažiau kaip pusę energijos, įprastai naudojamos pastatams šildyti. Tokio namo statybos koncepciją sudaro šie teiginiai:19 namas turi būti teisingai orientuotas pasaulio šalių atžvilgiu, tai yra turi būti suprojektuotas pagal pasyvaus saulės energijos naudojimo projektavimo metodą; 1. gana izoliuotas (sandarus), panaikinti konstrukcijų šalčio tiltai; 2. pakankamai apšiltintas; 3. namo šildymo sistema galimai sutapdinta su vėdinimo sistema, naudojami tik vėdinimo įrenginiai su šilumogrąža; 4. naudoj antis atsinauj inančiųjų šaltinių energij ą. Sprendinių, taikomų mažai energijos naudojančiuose pastatuose, pritaikymo galimybes atnaujinant daugiabučius namus galima nagrinėti tokiais aspektais: techniniu, statybos norminių dokumentų ir architektūrinių sprendinių. Vienas iš pagrindinių mažai energijos naudojančių pastatų koncepcijos reikalavimų - pakankamas pastato apšiltinimas. Paprastai išorinis izoliacijos sluoksnis turi būti beveik du kartus storesnis už izoliacijos sluoksnį, reikalingą pagal dabar galiojančius statybos techninius reglamentus (STR 2.05.01:2005 „Pastatų atitvarų šiluminė technika (Žin., 2005, Nr. 100-3733)). Tai leidžia sutaupyti apie 50 % energijos nuostolių, patiriamų per pastato atitvarus. Langų šiluminio laidumo koeficiento reikalavimai taip dvigubai griežtesni - reikalaujamas koeficientas turi būti mažesnis nei 0,8 W/m2-K, o šiuo metu galiojantis reglamentas STR 2.01.05.2005 numato 1,6 W/m2-K. Šiuos reikalavimus taikyti techniškai yra įmanoma, reikia tik gerokai didesnių išlaidų namo renovacijai.20 Kitas privalomas mažai energijos naudojančių pastatų projektavimo reikalavimas yra ženkliai sumažinti natūralų oro pasikeitimą patalpose.21 Pakankamo pastato sandarumo reikalavimui įgyvendinti reikia iš esmės pakeisti gyvenamųjų namų kvartalo namų vėdinimo sistemas, tuo pačiu metu galimai jas sutapdinant su šildymo sistemomis. Tam reikėtų panaikinti natūralios traukos ištraukiamos ventiliacijos sistemas, keičiant į mechanines tiekimo-ištraukimo vėdinimo sistemas su šilumogrąžos įrenginiais. Mechaninių vėdinimo sistemų įdiegimo galimybės nagrinėtos 6 skyriuje. Ten išnagrinėtos diegimo galimybės leidžia teigti, kad tinkamai suprojektuota ir sumontuota, su reikalavimus atitinkančiu vedimo įrenginiu, įprasta mechaninė vėdinimo sistema su papildomu oro šildytuvu galėtų tarnauti kaip mažai energijos naudojančio pastato šildymo-vėdinimo inžinerinė sistema. Didžiausią problemą sudaro vėdinimo įrenginio sumontavimo vieta dėl gyvenamųjų namų kvartalo namų architektūros ypatumų, nesant pagalbinių inžinerinių patalpų, esant mažam patalpų aukščiui.22 Alternatyvių energijos šaltinių naudojimas - būtina mažai energijos naudojančių namų koncepcijos sąlyga. Galimi naudojimo būdai ir priemonės išnagrinėti 8 skyriuje. Privalu konstatuoti, kad be papildomos valstybės paramos, alternatyvių energijos šaltinių, taip pat ir mažai energijos naudojančių namų standartų taikymas gyvenamųjų namų kvartalo namų renovacijoje yra beveik neįmanomas. 2.Teisės aktų reglamentuojančių priimamus sprendimus bei specialios literatūros paieška ir aprašai Lietuvos Respublikos statybos įstatymo (Žin. 2010, Nr. 84-4401) 2 straipsnio 89 punkto nuostatos teigia: „Pastato atnaujinimas (modernizavimas) - statybos darbai, kuriais atkuriamos ar pagerinamos pastato ir (ar) jo inžinerinių sistemų fizinės ir energetinės savybės ir (ar) kuriais užtikrinamas iš atsinaujinančių energijos šaltinių gaunamos energijos naudojimas“. Įstatymo nuostata, šiuo atveju liečianti gyvenamųjų namų kvartalo namų modernizavimo programą nenumato jokių esminių statinio konstrukcinių sprendimų pakeitimų. Siekiant šlaitinių stogų įrengimą galimai padaryti gyvenamųjų namų kvartalo namų atnaujinimo (modernizavimo) programos dalimi, reikia keisti statybos techninius normatyvinius dokumentus, nustatančius statinio projektavimo, statybos reikalavimus, taisykles, principus ir nuostatų normas. Lietuvos Respublikos Vyriausybė didelį dėmesį skiria būsto atnaujinimo po­litikos klausimams. Šiuo metu ypač aktuali yra gyvenamųjų namų kvartalo namų atnaujini­mo tema, t. y. Gyvenamųjų namų kvartalo namų modernizavimo programa ir jos Įgyven­dinimas. Ši programa yra viena iš Lietuvos būsto strategijos priemonių, kuri įgyvendinama siekiant didinti energijos vartojimo efektyvumą, skatinant būsto savininkus atnaujinti jiems priklausantį būstą. Šiluminės energijos var­tojimo efektyvumo didinimas yra svarbus ne tik kaip asmeninė gyvenamųjų namų kvartalo namų butų savininkų investicija, tačiau tai yra susijęs ir su bendra valstybės ekonomine politika.23 Gyvenamųjų namų kvartaluose gyvena didžioji dalis, mūsų skaičiavimais tai su­darytų apie 2 milijonus, šalies gyventojų, todėl valstybei yra svarbu inves­tuoti ne tik į pavienių pastatų atnaujinimą, bet ir į ištisų gyvenamųjų rajonų (kvartalų) kartu su gyvenamųjų namų kvartalo pastatais (vaikų darželiais, ligoninė­mis, mokyklomis ir t.t.), žaliųjų teritorijų, vaikų žaidimo aikštelių, automobilių parkavimo vietų ir kt. atnaujinimą. Kaip parodė patirtis, atnaujinus daugia­bučius pastatus ir įgyvendinus efektyvias energiją taupančias priemones galima sutaupyti apie 50 proc. ir daugiau energijos. Be to, tai padeda spręsti aplinkosaugines problemas: mažinti šiltnamio efektą keliančių dujų emisiją, klimato kaitos ir aplinkos užterštumo procesus. Reikia pabrėžti, kad atnauji­nus pastatus pagerėja ne tik estetinė namo aplinka, bet ir pačių būsto savininkų gyvenimo kokybė, sprendžiami sveikatos gerinimo klausimai, padidėja nekilnojamojo turto vertė. Tinkamai atnaujinus tiek daugiabučius namus, tiek gyvenamųjų namų kvartalo pastatus yra gerokai prailginama pastatų naudojimo trukmė. Įgyvendinant pastatų atnaujinimo projektus yra mažinama ir socia­linė atskirtis, nes projekto įgyvendinimo metu būsto savininkai ima labiau bendrauti tarpusavyje, rūpintis ne tik jiems priklausančiu būstu, bet ir juos supančia aplinka. Siekiame, kad Gyvenamųjų namų kvartalo namų modernizavimo programa vyktų sklan­džiai, o jos įgyvendinimo tempai ir mastai kaip įmanoma greičiau įgautų didesnį pagreitį.Tam, valstybės ir Europos Sąjungos iniciatyva JESSICA (Joint European Support for Sustainable Investment in City Areas) buvo įsteigtas Kon­troliuojantysis fondas, kurio lėšomis bus finansuojami gyvenamųjų namų kvartalo namų atnaujinimo projektai. Pasinaudodama iniciatyva JESSICA valstybė ir toliau skatins ir rems būsto savininkus, įgyvendinančius efektyvias energiją tau­pančias priemones. Taip pat yra sukurta sistema skatinanti nepasiturinčias šeimas įsitraukti į gyvenamųjų namų kvartalo namų atnaujinimo proceso įgyvendinimą, šimtu procentų apmokant visas išlaidas susijusias su projekto įgyvendini­mu. Tikimės, kad artimiausiu metu visi norintys atnaujinti būstą ir gyventi šiltuose, jaukiuose ir ekonomiškuose namuose galės pasinaudoti JESSICA teikiamomis galimybėmis. Aplinkos ministerija deda pastangas, kad vyktų gyvenamų vietovių inte­gruotas atnaujinimas (modernizavimas) ir atgaivinimas. Kol kas Lietuva turi nepakankamą integruotos urbanistinės plėtros patirtį, todėl siekiame pasi­naudoti Europos Sąjungos šalių sukaupta patirtimi rengiant ir įgyvendinant gyvenamųjų namų kvartalo namų kvartalų atnaujinimo projektus.24 Šiuo metu Aplinkos mi­nisterija dalyvauja rengiant ir įgyvendinant projektus, remiamus Europos Sąjungos lėšomis. Projektų įgyvendinimo metu planuojama panaudoti Vo­kietijos, Lenkijos ir kt. šalių specialistų sukauptą patirtį ir žinias bei parengti dviejų kvartalų atnaujinimo programas Šiauliuose bei atnaujinti kvartalą Birštone.Taip pat Aplinkos ministerija kartu su austrų specialistais rengia pir­mąjį Lietuvoje pasyvaus energijos vartojimui, socialinio būsto nuomai skirtą, pastato demonstracinį projektą. Aplinkos ministerija ir toliau tęs abipusiai naudingą bendradarbiavimą su Europos Sąjungos valstybėmis. Tolesni žingsniai. Lietuvos pozicija remia ES veiksmus dėl Bristolio susitarimo (Office of the Deputy Prime Minister (2005) Conclusions ...j tvarių bendruome­nių kūrimo klausimu, dėl Leipcigo chartijos (LEIPZIG CHARTER on Sustaina­ ble European Cities, 2007) darnių Europos miestų vystymo, dėl ES Teritorinės darbotvarkės siekiant konkurencingesnės ir tvaresnės Europos skirtinguo­se regionuose (2007 m.) ir mano, kad būtina aktyvi visų lygmenų valdžios ir visuomenės bendradarbiavimo pozicija bei susitelkimas, kad integrali kompleksinė miestų vystymo politika taptų realiai įveikiamu Urbanistinės politikos uždaviniu. Tuo pat metu mūsų šalyje būtina spręsti teritorijų planų integralumo problemas. Vienas iš aktualių uždavinių - teritorijų planavimo informacinės sistemos vystymas, siekiant užtikrinti efektyvų padėties verti­nimą ir reagavimą, atitinkamus žingsnius šalies politikoje. Aplinkos ministerija, matydama spręstinas problemas, bendradarbiaudama su kitomis institucijomis, organizacijomis, rengia svarbius dokumentus: • ir 2009-06-03 LRV nutarimu Nr. 643 buvo patvirtinta Lietuvos Respublikos architektūros įstatymo koncepcija, kurios tikslas - įteisinti numatomo pa­rengti Lietuvos Respublikos architektūros įstatymo pagrindines teisinio re­guliavimo nuostatas ir struktūrą. Koncepcijos pagrindu rengiamas įstatymas įtvirtins, kad architektūra - šalies kultūros išraiška, atliekanti integruojantį ir inovacinį vaidmenį darnaus vystymosi procese. Architektūros įstatymas nu­statys architektūros veiklos principus, architekto vertimosi profesine veikla sąlygas, jo profesines teises ir pareigas, siekiant užtikrinti architektūros ko­kybę; • naujos redakcijos LR teritorijų planavimo įstatymo koncepcija. Koncepcijos tikslas yra optimizuoti planavimo procesą ir teritorijų planavimo dokumentų rūšių skaičių, įteisinti sektorines veiklas integruojančių planų (bendrųjų ir de­taliųjų) prioritetą, išskirti skirtingus visuomenės dalyvavimo rengiant planus būdus, atsižvelgiant į planuojamą objektą bei planavimo dokumento rūšį. Siekiama nustatyti viešų investicijų prioritetus darniai šalies ir jos atskirų dalių socialinei ir ekonominei raidai užtikrinti, sudaryti sąlygas privačioms investicijoms, užtikrinančioms socialinį ir ekonominį gerbūvį, formuoti svei­ką, saugią ir harmoningą gyvenamąją aplinką visoje valstybės teritorijoje esančiose gyvenamosiose vietovėse, kuriant geresnes ir visavertes gyveni­mo sąlygas, saugoti gamtos ir kultūros paveldo vertybes, sudarant sąlygas jų racionaliam naudojimui ir pažinimui. Siūlomos pagrindinės įstatymo nuostatos nustatys visuomeninių santykių reguliavimo būdą, kuris padėtų efektyviausiu būdu įgyvendinti darnios teritorijų plėtros principus, užtikrinant visuomenės poreikių įgyvendinimą, ekonominį vystymąsi bei aplinkos apsaugą.25 Įstatymo nuostatos apibrėžtų darnios teritorijų plėtros principus, gyvenamųjų vietovių vystymo principus, dalyvaujančių subjektų teises, pareigas ir atsakomybę, detalizuotų teritorijų planavimo darbų planavimą ir organizavimą apibrėžtų viešo ir privataus intereso santykį. Šie veiksmai paskatintų ekonominę ir socialinę plėtrą, nekilnojamo turto rinkos vystymąsi, investicijų pritraukimą; -jau minėtos Urbanistinės politikos kryptys (2009); • LR aplinkos ministerija inicijavo Europos miestų chartijos ratifikavimo procesą. Įgyvendinant Lietuvos Respublikos Seimo ir Lietuvos Respublikos Vyriausy­bės priimtas nuostatas, išdėstytas Lietuvos Respublikos Vyriausybės 2008- 2012 m. programoje ir jos Įgyvendinimo priemonėse, Valstybės ilgalaikės raidos strategijos, Lietuvos 2007-2013 metų Europos Sąjungos struktūrinės paramos panaudojimo strategijos prioritetuose, būtina plėtoti tvarią mies­tų plėtros politiką, siekti teritorinės sanglaudos. Šie siekiai buvo labiausiai išryškinti 2004-2009 m. ES ministrų neformalių susitikimų nutarimuose, o ypač Leipzigo Chartijoje 2007 m. ir po to 2007-2009 m. sekusiuose nefor­maliuose ministrų susitikimuose Ponta Delgadoje, Marselyje, Prahoje pri­imtuose dokumentuose, taip pat Europos Komisijos 2008 m. parengtame dokumente - Komisijos komunikateTarybai, Europos Parlamentui, Regionų komitetui ir Europos ekonomikos ir socialinių reikalų komitetui "Žaliojoje knygoje dėl teritorinės sanglaudos. Kaip teritorinę įvairovę paversti privalu­mu", parengtame įvertinant ES Lisabonos sutarties nuostatas. Tokių tikslų siekiama vadovaujantis Europos Tarybos ministrų, atsakingų už tentorijų planavimą, konferencijos (CEMAT) 2000 m. priimtu dokumentu „Europos žemyno darnaus erdvinio vystymo pagrindiniai principai", die­giant Rio de Žaneiro deklaracijoje dar 1992 m., suformuotus darnaus vysty­mosi principus ir atnaujintoje Nacionalinėje darnaus vystymosi strategijoje teikiamas nuostatas. Būtina spręsti darnos užtikrinimo problemas tvarkant šalies teritoriją, sie­kiant kaimo ir miestų teritorijų integralumo, tvarkymo kompleksiškumo, techninės infrastruktūros vystymo, energetinio efektyvumo ir saugumo, būsto plėtros optimizavimo ir renovacijos, socialinės saugos, palankios verslui aplinkos, tuo pat metu išsaugant ir tinkamai panaudojant gamtos ir kultūros paveldo vertybes. To siekiama šalies urbanistinės politikos do­kumentais.26 Lietuvos žmonės didžiąją dalį savo gyvenimo praleidžia pas­tatuose, todėl yra labai svarbu palaikyti saugias ir kom­fortiškas sąlygas namuose bei darbo aplinkoje. Didelė dalis pasaulyje suvartojamos energijos yra reikalinga siekiant užtikrinti šias sąlygas. Europos Sąjungoje pasta­tai suvartoja apie 40% energijos ir išskiria 36 % viso CCL kiekio (European Parliament Study 2016). Todėl energi­jos vartojimo mažinimas ir atsinaujinančių išteklių ener­gijos naudojimas pastatų sektoriuje yra svarbios priemonės, būtinos sumažinti Europos Sąjungos energijos suvartojimą ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją (2010/31/ES). Europos Vadovų Taryba 2007 m. patvirtino tikslą iki 2020 m. metinį suvartojamos energijos kiekį sumažin­ti 20 %. 2009 m. Europos Paralamento ir Tarybos spren­dime 406/2009/EB nustatyti privalomi CO2 kiekio mažinimo tikslai, o direktyvoje 2009/28/EB skatinimas pastatuose naudoti atsinaujinančių išteklių energiją iške­liant tikslą, kad atsinaujinančių išteklių pagaminta energi­ja iki 2020 m. sudarytų 20 % bendro sąjungoje suvartojamos energijos kiekio (2010/31/ES). Siekiant įgyvendinti šiuos įsipareigojimus, visi nauji gyvenamųjų namų kvartalo pastatai nuo 2019 m., o nuo 2021 m. - ir visų kitų paskirčių pastatai turės būti beveik nulinės energijos. Aprūpinimo energija sistemų variantų aprašymai Sistemų derinių variantai (3 lentelė) parinkti įverti­nus dažniausiai praktikoje taikomus sprendinius ir sie­kiant panaudoti kuo daugiau atsinaujinančių išteklių technologijų. Numatomos tokios technologijos: grandi­nis biokuro katilas (šilumai gaminti), šalčio mašina (vėsai gaminti), saulės elementai (elektrai gaminti), saulės ko­lektoriai (šilumai gaminti), gruntinis šilumos siurblys (šilumai ir vėsai gaminti), orinis šilumos siurblys (šilumai ir vėsai gaminti), centralizuoti šilumos tinklai (šilumai gaminti), kondensacinis dujinis katilas (šilumai 3 lentelė. Pastato aprūpinimo energija sistemų variantai Nr. Sistemų deriniai I Biokuro katilas, šalčio mašina, saulės elementai II Biokuro katilas, šalčio mašina, saulės elementai, saulės kolektoriai III Gruntinis šilumos siurblys, saulės elementai, saulės kolekto­riai rv Gruntinis šilumos siurblys, saulės elementai V Orinis šilumos siurblys, CŠT, saulės elementai, saulės kolektoriai VI Orinis šilumos siurblys, CŠT, saulės elementai VII Kondensacinis dujinis katilas, šalčio mašina, saulės elemen­tai, saulės kolektoriai VIII Kondensacinis dujinis katilas, šalčio mašina, saulės elemen­tai Ahem C., Norton B. 2019. Energy savings across EU domestic building stock by optimizing hydraulic distribution in domestic space heating systems, Energy & Buildings 91: 199-209. DOI: 10.1016/j .enbuild.2019.01.014. Visuose nagrinėjamų sistemų deriniuose yra naudo­jami saulės elementai su dvipuse elektros apskaita. Esant elektros pertekliui elektra yra tiekiama į tinklą, o esant trūkumui - iš jo paimama. Patiekiamos ir paimamos elektros energijos santykis per metus yra lygus arba di­desnis už 1 (elektros į tinklą per metus yra patiekta dau­giau nei paimta), todėl daroma prielaida, kad visus pastato elektros poreikius (apšvietimui, ofiso įrangai ir inžinerinėms sistemoms) užtikrina saulės elementai, taigi visas elektros poreikis yra užtikrinamas iš atsinaujinančių energijos šaltinių. 3.Objekto ir jo aplinkos studija. Energinio efektyvumo potencialas žiūrint iš neilga­laikės perspektyvos yra ne naujų, efektyvių pastatų projek­tavime ir statybose, tačiau tinkamai vykdomame senų pastatų modernizavime. Naujų pastatų statyba yra žinių ir įgūdžių demonstravimo ir sklaidos platforma, padedanti pritaikyti ir patikrinti naujas inžinerines technologijas, to­bulinti statybos procesą, atrinkti tvarias medžiagas ar dar tobulinti jų gamybos technologijas. Žiūrint pagal Europos perspektyvas, galima teigti, kad gyvenamųjų namų sek­torių kasmet papildo maždaug 1,5 % naujai pastatytų pas­tatų. Akivaizdu, kad visiškas esamo būsto modernizavimas galėtų užtrukti 50 - 80 metų. Jei pastatų sugriovimas, kaip alternatyva būtų atmestas, nes tai ekonomiškai nėra nau­dingas variantas ir daugeliu atvejų jo neįmanoma organi­zuoti ar vykdyti, senų nusidėvėjusių pastatų modernizavimas rytų Europos šalyse, turėtų būti priorite­tas. (Martinaitis et ai. 2015: 455—468) Gyvenamieji pas­tatai visoje Rytų Europoje yra labai panašūs, savo dizainu, pastato apvalkalu ir netgi naudotojų įpročiais. Taip yra ka­dangi didelė dalis gyvenamųjų pastatų buvo pastatyti so­vietų sąjungos laikotarpiu naudojant panašius standartus. (Csoknyai et ai. 2016: 39-52) Todėl reikia ieškoti efekty­viausių būdų, kaip sutaupyti kuo daugiau šiluminės ener­gijos gyvenamųjų pastatų sektoriuje.27 3.1.Pastato paskirtis (korpusai ir kt.) Tyrimo uždaviniai: 5. Atlikti pastato statyto iki 1993 m. temperatūros matavimą vienvamzdės šildymo sistemos stovuose ir įvertinti šilumos nuostolius stovui kylant iš rūsio aukštyn. 6. Atlikti gyvenamųjų namų kvartalo modeliavimą; 7. Nustatyti tiriamojo nemodemizuoto gyvenamųjų namų kvartalo sutaupymus panaudojant tam tikras moderniza­vimo priemones, palyginti faktinių matavimų ir modeliavimo rezultatus; 8. Remiantis gautais rezultatais, suformuluoti išvadas bei pateikti rekomendacijas. Nagrinėtas nemodemizuotas daugiabutis pastatas su neatnaujinta ir nesubalansuota vienvamzde šildymo sis­tema. Tirtas šaltasis metų laikotarpis ir pastato šildymo sis­temos tiekiamo ir grįžtamo šilumnešių temperatūros. Stebėtas temperatūros kitimas stovuose ir patalpose stovui kylant aukštais į viršų. (žr. pav.) 9. Tirto gyvenamųjų namų kvartalo pastato šildymo sistema - vien- vamzdė, viršutinio paskirstymo, viename tirtame stove ra­diatoriai sumontuoti ne tik ant grįžtamo srauto, bet ir ant tiekiamo. Pirminė gyventojų apklausa parodė, kad viršuti­niuose pastato aukštuose nėra pakankama patalpų tempe­ratūra. Šias prielaidas patvirtino ir faktinių patalpų vidaus temperatūrų matavimas, matavimo metu ji buvo gana žema. pav. Tipinio nagrinėjamo pastato fasadas. kelių dienų viršutinio aukšto temperatūros vidurkis ne­siekė 18 °C. Pirmo aukšto gyventojai patalpų temperatūra - patenkinti, kadangi matuojamomis dienomis patalpų temperatūra svyravo nuo 21 °C - 23 °C. 3.2.Pastato aplinkos inžinerinės komunikacijos Gyvenamųjų namų kvartalo pastato stovų temperatūros matavimai atlikti 2018.01.09-2018.01.15 dienomis. Matavimams sa­vaitės intervalas buvo pasirinktas todėl, kad tai yra pakan­kamas laiko tarpas padaryti tam tikras išvadas, taip pat dėl galimų matavimo paklaidų turint daugiau duomenų anali­zei, galima priartėti prie tikslesnių rezultatų. Buvo matuota dviejų šildymo sistemos stovų temperatūra stovo nr.5 ir stovo nr.6. Temperatūros matavimai atlikti I, III ir V aukš­tuose. Temperatūros jutikliai prijungiami prie tiekiamo bei grįžtamo stovo vamzdynų, taip pat buvo matuota patalpos temperatūra. Juliklis matuoti patalpų vidaus temperatūrai buvo sumontuotas toliau nuo radiatorių, kad matavimuose nebūtų matoma temperatūros, kurią skleidžia radiatoriai įtaka. Temperatūrų matavimo duomenys buvo kaupiami duomenų kaupikliuose 7 dienas vienos minutės intervalu. pav. Nagrinėjamo pastato suskirstymas į zonas Pastatas suskirstomas į zonas ir kiekvienai patalpai priskiriama tam tikra paskirtis. Kadangi modeliuojamas daugiabutis pastatas jis skirstomas į tokias programos lei­džiamas pasirinkti zonas (žr. 5 pav.): 10. Pagrindinės buto erdvės - svetainės zona; 11. Bendro naudojimo patalpos. Modeliavimas buvo atliekamas tam pačiam laikotar­piui, kaip ir temperatūrų matavimas 2018.01.09- 2018.01.15 dienoms. Gauti rezultatai parodo, galimus sutaupymus mode­liavimo laikotarpiui sureguliavus šildymo sistemą iki tam tikrų temperatūrų vyraujančių patalpose. lentelė. Sukalibruoto modelio gautų rezultatų palyginimas su modeliavimų metu gautais rezultatais. • Sistemos šilumos poreikis ,kWh Sutau­ pymai, %: Sistemos šilumos po­reikis, kWh į 1 m2 šil­domo ploto Nesureguliuota sis­tema, patalpose vy­rauja: 18 °C - 22 °C 9944 0 7,40 Sureguliuota sistema, patalpose palaikoma: 18 “C temperatūra, 8982 10,71 6,68 Sureguliuota sistema, patalpose palaikoma: 19 °C temperatūra, 9519 4,46 7,08 Sureguliuota sistema, patalpose palaikoma: 20 “C temperatūra, 9928 0,16 7,39 Sureguliuota sistema, patalpose palaikoma: 21 °C temperatūra, 10310 -3,54 7,67 Sureguliuota sistema, patalpose palaikoma: 22 °C temperatūra, 10759 -7,58 8,01 Galime matyti, kad sureguliavus tempe­ratūrą visame pastate t.y. įrengus termostatinius ventilius prie radiatorių ir balansinius ventilius ant šildymo sistemos stovų ir palaikant temperatūrą 18 °C gyventojai sutaupytų 10,71 % energijos, palaikant 19 °C gyventojai sutaupytų 4,46 % energijos. Palaikant 20 °C temperatūrą gyventojai sutaupytų 0,16 %, o tai praktiškai reikštų, kad gyventojai negautų jokių sutaupymų. Temperatūrą keliant iki 21 °C gyventojai išleistų daugiau po modernizavimo nei išleis­davo prieš - suvartojamos energijos kiekis padidėtų 3,54 %. Palaikant 22 “C temperatūrą patalpose gyventojai mo­kėtų 7,58 % daugiau. Šių gautų verčių negalima vertinti vienareikšmiškai tik pagal energijos kiekį. Pakėlus tempe­ratūras patalpose pagerėtų komfortas. Tolimiausiuose taš­kuose esančių butų gyventojai galėtų pasididinti temperatūrą patalpose ir geriau jaustis. Norint nustatyti sistemos įtaką metiniam šilumos su­vartojimui atliekama parametrinė analizė. Modeliuojami į- vairūs pastato šildymo sistemos veikimo scenarijai, jiems suteikiamos raidinės reikšmės, kad būtų lengviau atskirti skirtingus modeliavimo variantus. A4 scenarijus, tai toks modeliavimo atvejis, kai priimama, kad pastato infiltraci­jos koeficientas prie 50 Pa yra 3 1/h. BĮ scenarijus, tai mo­deliavimo atvejis, kai priimama, kad patalpose vyraujanti temperatūra bus 16 °C - 20 °C. Kitų B tipo scenarijų tem­peratūrų diapazonai pateikti 2 lentelėje. Modeliavimas vykdomas sujungiant A4 scenarijų su skirtingais B scena­rijaus variantais, palaikant infiltracijos koeficientą prie 50 Pa - 3 1/h, bet keičiant vyraujančias temperatūras lentelė. Modeliavimo scenarijų temperatūrų patalpose verčių paaiškinimai: Scenarijus: Vyraujančios temperatūros: BĮ 16 °C - 20 °C B2 16 “C-24 °C B3 18 “C-22 °C B4 20 °C - 24 °C B6 20 °C - 22 °C B7 20 °C Suskirsčius scenarijus ir sukūrus atskirus modelius buvo gauti tam tikri sutaupymai kiekvienam modeliuoja­mam variantui. Sutaupymai buvo skaičiuojami nuo B7 va­rianto, kai visose patalpose palaikoma 20 °C temperatūra. Sutaupymai svyruoja nuo -14,85 % A4 - BĮ atveju, kai praktiškai visame pas­tate yra neužtikrinama komfortinė temperatūra, kinta tarp 16 °C - 20 °C, šiuo atveju pastatas sunaudotų dar mažiau šilumos nei palaikant 20°C temperatūrą visose patalpose, kadangi komfortinė temperatūra nebūtų užtikrinama. A4- B4 atveju šilumos suvartojimas išaugtų iki 28,17 %, ka­dangi visas pastatas yra peršildomas ir patalpose vyrau­janti temperatūra 20 °C— 24 °C. A4-B2 atveju ,kai patalpose vyraujanti 16°C-24°C temperatūra, šilumos suvartojimas išauga 13,31 %. Taip pat 10,19 % šilumos suvartojimo išaugimas matomas A4-B6 scenarijaus atveju, kai patalpose vyrauja 20°C- 22°C. A4-B3 scenarijaus at­veju, kai patalpose vyraujanti temperatūra 18°C- 22°C šilumos suvartojimas išauga tik 0,71 %, tačiau tam tik­ruose butuose palaikoma per žema - ne komfortinė tempe­ratūra. Taigi, subalansavus sistemą būtų galima tikėtis nuo -14,85 % sutaupymų, kai patalpose vyrauja nekomfortinės temperatūros ir iki 28,17 %, kai patalpose vyrauja per aukštos temperatūros ir jos yra peršildomos. Analizuojant patalpų temperatūrinį žeminimą da­roma prielaida, kad darbo dienomis patalpose temperatūra skirtingų scenarijų atveju žeminama nuo 20 °C iki 18 °C, 17 °C arba 16 °C. Modeliuojant nebuvo vertinama pastato inercija. Buvo priimtos teorinės prielaidos - panaudoti dir­bančios šeimos nebūvimo namuose temperatūriniai inter­valai, kai temperatūra pažeminama nuo 9:00 ryto, kai suaugę žmonės išeina į darbus, o vaikai palydimi į mo­kyklas ir darželius, 16:00 temperatūra vėl palaikoma kom­fortinė, o 22:00, miego laikotarpiu, vėl pažeminama priklausomai nuo scenarijaus 4 °C, 3 °C arba 2 °C. Vienvamzdės šildymo sistemos tempera­tūrų tyrimai parodė, kad patalpose neužtikrinamas reikia­mas komforto lygis. Matavimo metu temperatūra svyravo nuo 18 °C viršutiniame aukšte iki 22 °C apatiniame aukšte. Tikėtina, kad tam didžiausią įtaką darė hidrauliškai nesu­balansuota šildymo sistema. Skirtingų Design builder programa atliktų mode­liavimo scenarijų, kai siekiama užtikrinti patalpose kom­forto lygį rezultatų analizė parodė, kad tam tikrais atvejais būtų galima sutaupyti iki 28,17 % šiluminės energijos. Pa­siekus tokius energijos sutaupymus inžinerinių sistemų modernizacijos galimybė galėtų atrodyti patrauklesnė gy­ventojams. Modeliuojant patalpų vidaus temperatūrų protar­pinį žeminimą nuo 20 °C iki 18 °C, 17 °C arba 16 °C per visą šildymo sezoną nustatyti galimi šilumos sutaupymai nuo 5,85 % iki 9,54%. Kadangi šis inžinerinių sistemų mo­dernizavimo būdas nėra reikalaujantis didelių investicijų, sutaupymai taikant protarpinį žeminimą yra gana nemaži. 3.3.Pastato vietovės reikalingi darbui klimato duomenys Atlikus pastato energijos poreikių modeliavimą bu­vo gauti pastato metiniai šilumos, vėsos ir elektros porei­kiai: šilumos poreikis šildymui - 3,62 MWh/metus (9,54 kWh/m2/metus), šilumos poreikis karšto vandens ruošimui - 0,966 MWh/metus (2,54 kWh/m2/metus), vėsos poreikis - 5,08 MWh/metus (15,62 kWh/m2/metus), elektros poreikis 10,58 MWh/metus (27,84 kWh/m2/metus). Modeliuojant atskirus aprūpinimo energija sistemų derinius parinktos šilumos, vėsos ir elektros šaltinių ga­lios, akumuliacinių talpų dydžiai, saulės elementų ir sau­lės kolektorių plotai. Sumodeliuoti į elektros tinklą patiektos ir iš tinklo paimtos elektros energijos kiekiai, apskaičiuotas jų santykis. Nustatyti nagrinėjamų variantų atsinaujinančios ir neatsinaujinančios pirminės energijos kiekiai, bei į aplinką išskirti CO2 dujų kiekiai. Modeliavimo metu gauti aprūpinimo energija sis­temų derinių įrenginių dydžiai: 1-1,8 kW biokuro katilas, 0,2 m3 akumuliacinė tal­pa, 10,2 kW saulės elementai (60 m2) ir 2,5 kW šalčio mašina; II - 1,5 kW biokuro katilas, 0,8 m3 akumuliacinė talpa, 10,2 kW saulės elementai (60 m2), 2,5 kW šalčio mašina ir 15 m2 saulės kolektoriai; III - gruntinis šilumos siurblys 1,6 kW (šildymui) ir 2.5 kW (vėsinimui), 1,9 m3 akumuliacinė talpa, 11,3 kW saulės elementai (66 m2) ir 15 m2 saulės kolektoriai; IV - gruntinis šilumos siurblys 1,6 kW (šildymui) ir 2.5 kW (vėsinimui), 0,8 m3 akumuliacinė talpa, 11,5 kW saulės elementai (67 m2); V - orinis šilumos siurblys 1,5 kW (šildymui) ir 2,5 kW (vėsinimui), 1,8 m3 akumuliacinė talpa, 11,5 kW saulės elementai (67 m2) ir 15 m2 saulės kolektoriai; VI - orinis šilumos siurblys 1,5 kW (šildymui) ir 2,5 kW (vėsinimui), 0,8 m3 akumuliacinė talpa, 11,6 kW saulės elementai (68 m2); VII - 1,4 kW kondensacinis dujinis katilas, 0,8 m3 akumuliacinė talpa, 10,2 kW saulės elementai (60 m2), 2,5 kW šalčio mašina ir 15 m2 saulės kolektoriai; VIII - 1,7 kW kondensacinis dujinis katilas, 0,2 m3 akumuliacinė talpa, 10,2 kW saulės elementai (60 m2) ir 2,5 kW šalčio mašina. Saulės kolektorių dydžiai parinkti siekiant padengti visą karšto vandens poreikį vasaros metu, o saulės ele­mentai parinkti siekiant padengti pastato elektros energi­jos poreikius ir turėti didesnį arba lygų (>=1) santykį tarp patiektos į tinklą ir paimtos iš tinklo elektros energijos. Iš pirminės energijos poreikių rezultatų (2 pav.) ma­tome, kad mažiausiai pirminės energijos sunaudojantis, yra IV variantas, kurio pirminės energijos poreikis pasta­tui - 35,98 kWh/m2. Pirminės energijos poreikis šiame variante yra mažiausias, nes gruntiniam šilumos siurbliui, kuris užtikrina pastato vėsos ir šilumos poreikius, elektra yra gaminama iš saulės elementų, kurių energijos konver­sijos faktoriai lyginant su kitais energijos šaltiniais yra mažseni. Antroje vietoje yra III variantas, kurio pirminės energijos poreikis pastatui - 37,38 kWh/m2. Pirminės energijos poreikis yra nežymiai didesnis nei IV varianto dėl saulės kolektorių, kurie padidina pirminės atsinauji­nančios energijos kiekį, o kartu ir visą pirminės energijos poreikį. Daugiausia pirminės neatsinaujinančios energijos kiekio sunaudoja VIII ir VI variantai, atitinkamai 13,60 kWh/m2 ir 11,29 kWh/m2. VIII variante didelį pir­minės neatsinaujinančios energijos poreikį sąlygoja su­vartojamos gamtinės dujos, kurių konversijos faktorius yra pats didžiausias - 1,1. VI variante didelis pirminės neatsinaujinančios energijos kiekis yra dėl šilumos (kai temperatūra žemesnė nei -5 °C), imamos iš centralizuotų šilumos tinklų, kurių konverijos faktorius - 0,91. Anglies dvideginio emisijų dujas išskiria variantai, kuriuose naudojamas kondensacinis dujinis katilas ir šiluma iš centralizuotų šilumos tinklų. Daugiausia anglies dvideginio emisijų susidaro VIII ir VII variantuose, ati­tinkamai 2,42 kgCCh/m2 ir 1,99 kgCCh/m2. VI variantas išskiria 0,26 kgCCh/m2, o V variantas - 0,25 kgCCh/m2. Visi kiti likę variantai CO2 dujų negeneruoja, nes visa reikalinga energija yra gaminama iš atsinaujinančių ener­gijos šaltinių. Didžiausia atsinaujinančių išteklių energijos dalis yra III ir IV variantuose, atitinkamai 99,06 % ir 99,01 %. Mažiausia atsinaujinančių energijos išteklių dalis yra VIII variante - 69,91 %. Minimali atsinaujinančių išteklių energijos dalis nu­linės energijos pastate, kuri atitiktų pastato energijos poreikį, turėtų būti 50-90 %, o CO2 emisijų rodiklis turėtų būti mažesnis negu 3 kg CCb/m2 per metus (R. Džiugaitė- Tumėnienė 2015). Iš gautų rezultatų (4 lentelė) matome, kad visi nagrinėti variantai tenkina šias sąlygas. lentelė. Aprūpinimo energija alternatyvų energetiniai ir ekolo­ginis rodikliai Nr. Pirminė neatsi­naujinanti energija, kWh/m2 Pirminė atsinaujinanti energija, kWh/m2 Emisija, kgC02/m2 Atsinau­jinančios energijos dalis, % I 1,52 43,67 0 96,30 II 1,31 43,68 0 97,10 III 0,35 37,03 0 99,06 IV 0,36 35,62 0 99,01 V 1,70 38,22 0,25 95,74 VI 1,75 36,55 0,26 95,42 VII 11,29 33,70 1,99 74,91 VIII 13,60 31,60 2,42 69,91 1. Mažiausias pirminės energijos poreikis (35,98 kWh/m2) gautas su IV varianto atveju (gruntinis šilumos siurblys 1,6 kW (šildymui) ir 2,5 kW (vėsini­mui), 0,8 m3 akumuliacinė talpa, 11,5 kW saulės elemen­tai (67m2). 2. Mažiausias pirminės neatsinaujinančios energijos poreikis (0.35 kWh/m2) gautas su III varianto atveju (gruntinis šilumos siurblys 1,6 kW (šildymui) ir 2,5 kW (vėsinimui), 1,9 m3 akumuliacinė talpa, 11,3 kW saulės elementai (66 m2) ir 15 m2 saulės kolektoriai). 3. Didžiausia atsinaujinančių išteklių energijos dalis yra III (gruntinis šilumos siurblys, saulės elementai ir saulės kolektoriai) ir IV (gruntinis šilumos siurblys ir saulės elementai) variantuose, atitinkamai 99,06 % ir 99,1 %. 4. Variantuose, kuriuose numatomas gruntinis šilu­mos siurblys (III ir IV) arba biokuro katilas (I ir II) ang­lies dvideginio emisijų nėra, nes visa pagaminama energija yra iš atsinaujinančių energijos šaltinių. 5. Energiniu ir ekologiniu požiūriais optimalus ap­rūpinimo energija variantas yra III (gruntinis šilumos siurblys, saulės elementai ir saulės kolektoriai) Sis va­riantas reikalauja mažiausiai pirminės neatsinaujinančios energijos (0,35 kWh/m2)., neišskiria COį dujų ir turi di­džiausią atsinaujinančių energijos išteklių dalį (99,06 %), kuri atitinka pastato energijos poreikį . 3.4.Pastato pagrindiniai statybiniai rodikliai (ilgis, plotis, aukštis, atskirų aukštų aukštis, plotas bendras, šildomas, atskirų dalių, tūris ir kt.) Lietuvoje yra daugiau nei 2,47 mln. pastatų iš kurių net 1,96 mln. yra negyvenamieji namai. Administracinės paskirties pastatų yra 9,96 tūkst. (Nacionalinė žemės tarnyba prie Žemės ūkio ministerijos 2017) ir šis skaičius nuolat didėja. Lietuvoje nulinės energijos pastatai atitinka A++ klasę, o šiuo metu Lietuvoje yra tik du tokio tipo pastatai (Statybos produkcijos sertifikavimo centras 2017). Beveik nulinės energijos pastatai (angį. nearly zero- energy buildings) buvo dažnai aptarinėjami pastarąjį dešimtmetį kaip priemonė pasiekti efektyvų energijos vartojimą pastatuose ir skatinimas naudoti vietoje gami­namą atsinaujinančią energiją (Aksamija 2016). Beveik nulinės energijos pastato idėja yra sukurti pastatą, kuris apsirūpintų energija savo reikmėms patenktinti, naudojant vietoje arba netoli esančius ir aplinkos neteršiančius atsi­naujinančius energijos šaltinius (Torcellini et ai. 2006). Darbe nagrinėjamas vie­no aukšto pastatas stovintis. Modeliuojamo pasta­to bendras plotas yra 380 m2, tūris - 1330 m3. Pastato pagrindinis fasadas orientuotas į rytus, įstiklinto pavir­šiaus plotas sudaro 20 % pastato išorinių sienų ploto. Pastatą sudaro 13 patalpų - darbo kambariai, koridorius, tualetai ir techninės patalpos. Pastato vizualizacija ir pa­talpų zonavimas pateikiamas 1 paveiksle. 1 pav. Pastato vizualizacija ir zonavimas Modeliuojant priimta, kad mechaninės vėdinimo sis­temos (90 % šilumogrąža), infiltracija (N50a++ = 0,6 h'1.) ir atitvarų šilumos perdavimo koeficientų vertės atitinka A++ energinės klasės reikalavimus (STR 2.01.02:2016), kurie bus taikomi visiems naujai statomiems pastatams nuo 2021 m. Pastato atitvarų šilumos perdavimo koefi­cientų vertės pateikiamos 1 lentelėje. 1 lentelė. Pastato atitvarų šilumos perdavimo koeficientai Atitvara A++ klasės šilumos perdavimo koefi­cientas UA++, W/m2K Stogas 0,09 Grindys ant grunto 0,12 Išorinė siena 0,11 Langai 0,85 Durys 0,85 Siekiant parinkti ir palyginti nagrinėjamus sistemų variantus tarpusavyje įvairiais požiūriais, tyrimas yra atliekamas šiais etapais: - pastato energijos poreikių nustatymas; 1. aprūpinimo energija sistemų derinių sudarymas; 2. aprūpinimo energija variantų sistemų galių pa­rinkimas. Modeliuojant nustatomi pastato metiniai energijos poreikiai, analizuojamųjų sistemų pagaminami energijos kiekiai per metus bei į elektros tinklą patiektos ir iš jo paimtos elektros energijos kiekiai. Pastate sunaudojamos pirminės atsinaujinančios, pirminės neatsinaujinančios energijos kiekiai ir į aplinką išskirtų CO2 emisijų kiekiai apskaičiuoti vadovaujantis (STR 2.01.02:2016) pateiktais energijos konversijos fak­toriais (2 lentelė). Energijos konversijos faktoriai rodo, kiek vienetų reikia pirminės energijos vienam vienetui galutinės energijos. 2 lentelė. Energijos faktorių vertės Energijos šaltinis Pirminė neatsi­naujinanti energija, vnt Pirminė atsinauj inanti energija, vnt MCO:, kgCOz/k Wh Biokuras (mediena, šiaudai, biodujos, bioalyva ir kt.) 0,1 1 0 Gamtinės dujos u 0 0,2 Vandenį šildantys Saulės kolektoriai 0 1 0 Fotovoltiniai Saulės kolektoriai 0,01 1 0 Šiluma iš šilumos tinklų (Lietuvos vidurkis) 0,91 0,4 0,17 Pastato šilumos, karšto vandens, vėsos ir elektros poreikiams nustatyti pasirinkta DesignBuilder dinaminio modeliavimo programa, kuri turi plačias inžinerinių sis­temų modeliavimo galimybes. Nustatytos paklaidos ribos modeliuojant DesignBuilder programa yra ±10% (Mo­tuzienė 2010; DesignBuilder 2017). Aprūpinimo energija sistemų analizei pasirinkta energyPRO programinė įranga. Tai pažangiausia mode­liavimo, techninė-ekonominė, analizavimo ir optimiza­vimo programa. Šiuo įrankiu galima modeliuoti bet kokios energijos rūšies technologijas vietoj gerai žinomų, iškastinio kuro technologijų iki moderniausių atsinauji­nančių išteklių šaltinių technologijų (energyPRO 2018). 3.5.Pastato konstrukcijų šiluminės sąvybės (jei renovuojamas pastatas pateikiamos konstrukcijos sąvybės ir prieš renovaciją)   Darbe nagrinėjamas vie­no aukšto pastatas stovintis. Modeliuojamo pasta­to bendras plotas yra 380 m2, tūris - 1330 m3. Pastato pagrindinis fasadas orientuotas į rytus, įstiklinto pavir­šiaus plotas sudaro 20 % pastato išorinių sienų ploto. 4.Pastato patalpų mikroklimatas ir jo palaikymo sistemos Reguliavimo kokybė ir tikslumas priklauso nuo to, kokioje gyvenamųjų namų kvartalo namo šildymo sistemos dalyje įdiegtos techninės reguliavimo priemonės. Šiuo metu daugelyje nemodemizuotų gyvenamųjų namų kvartalo, įskaitant ir tuos kuriuose šilumos punktai yra atnaujinti, yra galimybė reguliuoti tik šilumnešio srautą tekantį stovais. Šilumnešio, kartu ir radiatorių temperatūra skirtinguose namo aukštuose yra labai nevienoda ir mažėja iš viršaus leidžiantis žemyn. Todėl tikėtina, kad gyventojai, gyvenantys butuose, kuriuose temperatūra yra komfortabili, bus mažiau linkę pritarti namo modernizacijai negu tie, kurių butuose temperatūra yra žemesnė negu rekomenduoja higienos normos (HN 42:2004 „Gyvenamųjų ir viešojo naudojimo pastatų mikroklimatas“ (Žin. 2004, Nr. 105-3911)).28 Gyvenamųjų ir viešojo naudojimo pastatų patalpų pakankamos šiluminės aplinkos ir šiluminio komforto parametrai yra tokie: oro temperatūra, jaučiamoji (atstojamoji) temperatūra, santykinė oro drėgmė, oro judėjimo greitis bei atitvarų paviršiaus temperatūros ir patalpos skirtumas. Patalpų šiluminio komforto aplinkos parametrų normuojamos reikšmės pateikiamos.29 Vienas iš pagrindinių neatnaujintos (nemodemizuotos) daugiaaukščio namo šildymo sistemos trūkumų yra netolygus šiluminės energijos paskirstymas name. Šiluminio komforto parametrai Normuojamos vertės šaltuoju metų laikotarpiu 1. Oro temperatūra, °C 20-24 2. Jaučiamoji (atstojamoji) temperatūra, °C 19-23 3. Temperatūrų skirtumas 1,1 m ir 0,1 m aukštyje nuo grindų, ne daugiau kaip °C 3 4. Atitvarų paviršiaus temperatūros ir patalpos temperatūros skirtumas, ne daugiau kaip °C 2 5. Grindų temperatūra, °C 19-26 6. Santykinė oro drėgmė, % 40-60 7. Oro judėjimo greitis, ne daugiau kaip m/s 0,15 Džiugaite-Tumėnienė R. 2015. Mažaenergio vienbučio namo aprūpinimo energija integruotas vertinimas. Daktaro disertacija, Vilniaus Gedimino Technikos Universitetas, Vilnius: Technika. 100 p. Vartotojų šilumos patalpų šildymo poreikiai yra nevienodi ir priklauso nuo: 1. pastato naudotojų (gyventojų) elgsenos; 2. energetinių pastato charakteristikų; 3. gyvenamųjų namų kvartalo tipo; 4. šildymo sistemų valdymo įrangos galimybių; 5. šildymo sistemų eksploatacijos ir priežiūros profesionalumo.30 Šilumos srautai yra nepastovūs ir kintami ne tik per visą šildymo sezoną, bet ir paros metu. Sistemoms perduodamas šilumos kiekis priklauso nuo šilumnešio debito ir temperatūrų, šilumos tiekimo ir grąžinimo vamzdynuose. Šildymo sistemose perduodamas šilumos srautas gali būti valdomas keičiant vieną ar abu šiuos parametrus [5]. Šildymo sistemos balansavimas, keičiant šilumnešio temperatūrą, vadinamas kokybiniu reguliavimu, o keičiant tiekiamo šilumnešio srautą—kiekybiniu.31 Tinkamas sistemos subalansavimas leistų išspręsti dalį problemų, šiuo metu kylančių daugiabučiuose namuose šildymo sezono metu: 6. gyventojai neturi galimybės individualiai taupyti šilumos (šildytis pagal poreikius ir mokėti pagal tai kiek suvartojo šiluminės energijos); 7. atskiros gyvenamųjų namų kvartalo namo dalys šyla netolygiai; 8. skirtingose patalpose esanti temperatūra yra per aukšta arba per žema. Remiantis Valstybinės energetikos inspekcijos pateikta 2010 m. Ataskaita, galima daryti išvadą apie šilumos sunaudojimo skirtumą daugiabučiuose namuose ir namuose, kuriuose buvo atliktas atnaujinimas (modernizavimas): 9. lyginant atnaujintų (modernizuotų) ir mažo ploto iki 4 aukštų, 45h-50 metų ir senesnės statybos daugiabučius namus su elevatorinio tipo punktais, pasenusia (daugiau kaip 40 metų) ir sudūlėjusia vamzdynų šilumos izoliacija, vidutinis energijos sunaudojimas šildymui skiriasi apie 7 kartus šildymo sezono laikotarpiu; 10. lyginant nuo 1991 iki 2000 m. atnaujintų (modernizuotų) gyvenamųjų namų kvartalo namų ir namų iki 4 aukštų su elevatorinio tipo punktais, vidutinis šilumos sunaudojimas šildymui skiriasi apie 1,9 karto šildymo sezono laikotarpiu [6], Maksimalų energijos sutaupymą galima būtų pasiekti tik tuo atveju, jei šiluminės energijos apskaita taptų individuali kiekvienam vartotojui. Įvairios grupinės techninės priemonės leidžia sumažinti netikslingai sunaudojamą šilumą tačiau tik individuali šilumos apskaita ir su tuo susijusios techninės priemonės leistų optimaliai sutaupyti.32 4.2.Pastato patalpų eksplikacijos lentelė su mikroklimato parametrais (temperatūra, drėgnumas, oro kiekiai) Namus, gaunančius šilumą iš centralizuotų šilumos tinklą sąlyginai galima suskirstyti į du tipus - pastatai su priklausomo jungimo šildymo sistema ir pastatai su nepriklausomo jungimo šildymo sistema.33 Priklausomoje šildymo sistemoje cirkuliuoja tas pats šilumnešis kaip ir šilumos tinkluose, todėl tokio pastato mikroklimatas priklauso nuo sąlygą esančių centralizuotuose šilumos tinkluose. Tokia sistema yra labai neefektyvi, kadangi nėra galimybės sureguliuoti šildymo sistemos pagal konkretaus pastato poreikius ir iki minimumo sumažinti sunaudojamą energijos kiekį. Nepriklausomos šildymo sistemos pagrindinis elementas yra šildymo sistemos šilumokaitis, kuris fiziškai atskiria dvi sistemas - centralizuotus šilumos tinklus ir namo šildymo sistemą.34 gyvenamųjų namų namuose esančias vandenines šildymo sistemas pagal įvarius požymius galime suskirstyti į grupes [5]: 4. pagal vamzdynų jungimo schemas skirstoma įvienvamzdes, dvivamzdes, kolektorines; 5. pagal vamzdžių, iš kurių tiekiamas šilumnešio vanduo į šildymo prietaisus, padėtį - į horizontalias ir vertikalias šildymo sistemas; 6. pagal šilumnešio tiekimo vamzdyno padėtį šilumos šaltinio atžvilgiu - į viršutinio ir apatinio paskirstymo šildymo sistemas; 7. pagal šildymo sistemos šilumnešio temperatūrą šildymo sistemos skirstomos į žemos (žemiau nei 70 C), vidutinės (tarp 70-100 C) ir aukštos (daugiau nei 100 C) temperatūros sistemas; 8. pagal šilumos perdavimo būdą šildymo sistemos skirstomos į konvekcines ir spindulines; 9. pagal vandens judėjimo kryptį tiekimo ir grąžinimo magistralėse - į šakotines ir lygiažiedes. Vienvamzdėje sistemoje (pav.) šildymo prietaisai jungiami nuosekliai. Šios sistemos naudojamos siekiant supaprastinti vamzdynus, sutaupyti instaliacines medžiagas ir naudoti visą šilumnešio srautą kiekviename radiatoriuje. Naudojant šią sistemą šilumnešio temperatūra šildymo kontūre mažėja tolstant nuo tiekimo linijos pradžios. Temperatūros mažėjimas turi būti kompensuojamas didėjančiu radiatorių paviršiaus plotu. Jei naudotojas sumažina ar padidina kurio nors šildymo prietaiso šildymo plotą ar pro jį tekančio vandens kiekį, keičiasi į tolimesnius prietaisus atitekančio vandens temperatūra. Tokią sistemą sunku reguliuoti. Vartotojas negali individualiai keisti šilumnešio srauto, kartu ir oro temperatūros patalpose.35 4.3.Patalpų zonavimas pagal mikroklimato palaikymo sistemas (visų aprašymas). Projektuojamų sistemų išskyrimas. Darbe nagrinėjamas vie­no aukšto pastatas stovintis. Modeliuojamo pasta­to bendras plotas yra 380 m2, tūris - 1330 m3. Pastato pagrindinis fasadas orientuotas į rytus, įstiklinto pavir­šiaus plotas sudaro 20 % pastato išorinių sienų ploto. Pastatą sudaro 13 patalpų - darbo kambariai, koridorius, tualetai ir techninės patalpos. Pastato vizualizacija ir pa­talpų zonavimas pateikiamas 1 paveiksle. 1 pav. Pastato vizualizacija ir zonavimas Modeliuojant priimta, kad mechaninės vėdinimo sis­temos (90 % šilumogrąža), infiltracija (N50a++ = 0,6 h'1.) ir atitvarų šilumos perdavimo koeficientų vertės atitinka A++ energinės klasės reikalavimus (STR 2.01.02:2016), kurie bus taikomi visiems naujai statomiems pastatams nuo 2021 m. Pastato atitvarų šilumos perdavimo koefi­cientų vertės pateikiamos 1 lentelėje. 1 lentelė. Pastato atitvarų šilumos perdavimo koeficientai Atitvara A++ klasės šilumos perdavimo koefi­cientas UA++, W/m2K Stogas 0,09 Grindys ant grunto 0,12 Išorinė siena 0,11 Langai 0,85 Durys 0,85 Siekiant parinkti ir palyginti nagrinėjamus sistemų variantus tarpusavyje įvairiais požiūriais, tyrimas yra atliekamas šiais etapais: - pastato energijos poreikių nustatymas; 1. aprūpinimo energija sistemų derinių sudarymas; 2. aprūpinimo energija variantų sistemų galių pa­rinkimas. Modeliuojant nustatomi pastato metiniai energijos poreikiai, analizuojamųjų sistemų pagaminami energijos kiekiai per metus bei į elektros tinklą patiektos ir iš jo paimtos elektros energijos kiekiai. 5.Pastato šilumos projektinės galios Šilumos perdavimo tinklų ir pastatų vidaus šildymo, karšto vandens tiekimo sistemų optimalių, saugių ir efektyvių darbo režimų sudarymo klausimas buvo svarbus visą laiką, ypač jis tapo aktualus ženkliai pasikeitus šilumos vartojimo apimtims, vykdant perdavimo tinklų ir pastatų vidaus šildymo, karšto vandens tiekimo sistemų renovavimo ir modernizavimo programas, diegiant naujas technologijas ir įrangą. Šalyje iki šiol taikomas kokybinis šilumos tiekimo reguliavimo režimas ( pav.), kuomet priklausomai nuo lauko oro temperatūros keičiama tiekiamo šilumnešio temperatūra ir palaikomas sąlyginai pastovus cirkuliuojančio šilumnešio srautas. 1 pav. Kokybinis šilumos tiekimo šildymui ir karštam vandeniui reguliavimo režimas Pastatų (senos statybos) nerenovuotos šildymo sistemos prie šilumos perdavimo tinklo vamzdynų prijungtos tiesiogiai, daugeliu atveju dar naudojamas labai neefektyvus srovinis siurblys (2 pav.), pastatų šildymo sistemose cirkuliuoja iš perdavimo tinklo tiekiamas šilumnešis, cirkuliavimui pastatų šildymo sistemose užtikrinti naudojami šilumos šaltinio tinklo siurbliai, tai mažina sistemos darbo efektyvumą ir patikimumą, sutrikimų ir avarijų lokalizavimo galimybes ir sąlygoja pastatų sistemų gyvybiškumo užtikrinimo trukmę. Šiuo atveju šildymo sezono metu, kai lauko oro temperatūra yra didesnė už "lūžio taško" temperatūrą, patalpos yra šildomos daugiau nei reikėtų, nes, dėl karšto vandens ruošimo, tiekiamo šilumnešio temperatūra būna didesnė už reikiamą. Tiekiamo šilumnešio temperatūra yra keičiama šilumos šaltinyje, atsižvelgiant į lauko oro temperatūrą, tačiau šis pokytis vartotojus, esančius toliausiai nuo šilumos šaltinio, pasiekia pavėlavęs. pav. Kokybinis šilumos tiekimo šildymui ir karštam vandeniui reguliavimo režimas Pastatų (senos statybos) nerenovuotos šildymo sistemos prie šilumos perdavimo tinklo vamzdynų prijungtos tiesiogiai, daugeliu atveju dar naudojamas labai neefektyvus srovinis siurblys ( pav.), pastatų šildymo sistemose cirkuliuoja iš perdavimo tinklo tiekiamas šilumnešis, cirkuliavimui pastatų šildymo sistemose užtikrinti naudojami šilumos šaltinio tinklo siurbliai, tai mažina sistemos darbo efektyvumą ir patikimumą, sutrikimų ir avarijų lokalizavimo galimybes ir sąlygoja pastatų sistemų gyvybiškumo užtikrinimo trukmę. Šių trūkumų galima išvengti, vartotojų sistemas prie šilumos perdavimo tinklų prijungus pagal tiesioginę schemą, naudojant siurblinį sumaišymo mazgą, arba pagal nepriklausomą schemą. Šiais atvejais galima ne tik išvengti patalpų peršildymo, dėl karšto vandens ruošimo, bet ir dėl tiekimo iš šilumos šaltinio šilumnešio temperatūros „vėlavimo“ bei reguliuoti šilumos suvartojimą įvertinus individualius pastato poreikius. Taikant tokius pastato šildymo ir karšto vandens sistemų prijungimo prie šilumos perdavimo tinklo būdus, šilumos vartojimo pastato šildymo ir karšto vandens sistemose režimas nepriklauso nuo šilumos tiekimo režimo šilumos perdavimo tinkle, jeigu išlaikoma aukštesnė temperatūra, nei reikiama pastato vidaus sistemose Pastatų įvaduose šilumos vartojimas iš šilumos perdavimo tinklo atitinka kokybinį-kiekybinį būdą, kuomet ne tik keičiama tiekiamo šilumnešio temperatūra, bet ir srautas. Didėjant renovavimo mastams, kiekybinis-kokybinis režimas turi būti sudaromas ir šilumos perdavimo tinkluose bei šilumos šaltiniuose. Tokio režimo įgyvendinimui reikia šilumos šaltiniuose rekonstruoti šilumos perdavimo į tinklus įrenginius, įrengiant kintamo sūkio siurblines arba bent vieną siurblį grupėje, pritaikyti tokiam režimui katilų technologines ir valdymo schemas. Pilnai renovavus miestų ir gyvenviečių šilumos tiekimo ir pastatų šildymo ir karšto vandens sistemas kokybinį šilumos tiekimo reguliavimo režimą galima pakeisti mišriu (kokybiniu-kiekybiniu) arba kiekybiniu ( pav.) reguliavimo būdu. Šilumos tiekimo ir pastatų šildymo ir karšto vandens sistemų tinkamo darbo režimo parinkimo ir jo optimizavimo uždavinys sprendžiamas, įvertinus: • esamas ir perspektyvines šilumos apkrovas renovuojant pastatus ir jų inžinerines sistemas; • esamą ir perspektyvinį šilumos perdavimo tinklo vamzdynų (didžiosios jo dalies) pralaidumą; • pastatų šilumos punktų šilumos vartojimo reguliavimo, nepriklausomai nuo režimo šilumos perdavimo tinkle, galimybes; • šilumos šaltinių galimybes reguliuoti tiekimo šilumnešio srautą pagal šilumos vartojimo sistemų darbo režimą; • termofikacinių elektrinių bei kogeneracijos įrenginių efektyviausią darbo režimą; • šilumnešio cirkuliavimui naudojamos elektros energijos sąnaudų minimizavimo galimybes; • šilumos nuostolių šilumos perdavimo tinklo vamzdynuose minimizavimo galimybes. Taikant šilumos tiekimo kiekybinio reguliavimo būdą tampa aktualu įvertinti pastatų šiluminę inerciją, reguliuojant tiekiamo šilumnešio į šildymo sistemą temperatūrą, priklausomai nuo lauko oro temperatūros bei jos kitimo. Pastato šildymo sistemos (-ų) projektinė galia (atskirų patalpų, atskirų sistemų ir bendra galia) Pastato energetinių sistemų klasifikacija. Integruojant energetines sistemas į pastatą būtina išskirti energetinių sistemų tipus. He ir Feng savo darbe [3] pateikė energetinių sistemų klasifikaciją pagal joms taikomus sisteminės analizės metodus: • vieno energijos šaltinio ir vieno produkto sistema (angį. single-feed sin­gle-product), • vieno energijos šaltinio ir daugelio produktų sistema (angį. single-feed multi-product), kuriai priklauso kogeneracija ir trigeneracija, • daug energijos šaltinių ir daugelio produktų sistema (angį. multi-feed mul­ti-product), kurios pritaikymas įvairiuose projektuose nuolat didėja.36 Taigi energetinių sistemų su daug energijos šaltinių ir daug produktų mode­liavimui ir atsinaujinančių energijos išteklių integravimui taikomos kompiuterinės programos: EnergyPlus, TRNSYS, HOMER, RETScreen International, DER- CAM, HYBRIDS, Hybrid2, FACES, MESSAGE, IDA ICE. Optimizavimo metodai. Optimizavimas - tai paieška uždavinio formulavimu apibrėžtoje aibėje tokio elemento, kuriam kriterijaus reikšmė būtų minimali (arba maksimali) [4], Luna-Rubio et ai. [5] suskirstė optimizavimo metodus, taikomus energetinių sistemų optimizavimui, pagal metodų sudėtingumo lygį, t. y. į tikimbinius, analitinius, iteracinius ir hibridinius.37 Didžioji dalis gyvenamųjų namų kvartalo buvo pastatyti tais laikais, kai gaminių ir paslaugų kokybė smarkiai atsiliko nuo išsivysčiusių šalių. Ne išimtis buvo ir statybų sektorius, konkrečiai gyvenamųjų namų kvartalo namų statyba. Vėdinimas buvo sprendžiamas labai paprastai - lauko oro infiltracija pro nekokybiškus langus ir kitus pastato nesandarumus, oro šalinimas per natūralaus vėdinimo kanalus. Žinant, kokie nekokybiški tais laikais buvo langai ir dar su didelėmis (taip pat nesandariomis) orlaidėmis, natūralu, kad didesnę metų dalį vėdinimo intensyvumas tenkindavo higienos normas (dulkėtumui ir triukšmo lygiui griežtų reikalavimų nebuvo). Energija nebuvo taupoma. Nors per paskutinius 20 metų, statybų sektoriuje pasikeitė didžioji dalis medžiagų ir technologijų, vėdinimo srityje viskas liko kaip ir seniau. Kad ir kaip būtų paradoksalu, gyvenamųjų namų kvartalo gyvenamųjų namų vėdinimo kokybė yra tik pablogėjusi. Statyboje naudojami langai tapo daugybę kartų sandaresni, energija taip pat daug kartų pabrangusi, o vėdinimas daug kartų pablogėjęs. Tai pasireiškia ne tik pelėsiais kampuose, bet ir padidėjusiu žmonių nervingumu, alergiškumu, nuovargiu. Skandinavijos šalyse - Švedijoje, Suomijoje ir Norvegijoje - praktiškai visi naujai statomi gyvenamieji pastatai projektuojami su rekuperacinėmis sistemomis. Šių šalių statybos įstatymai reglamentuoja maksimalų pastato, įskaitant ir vėdinimą, naudojamą energijos kiekį W/kv.m. Energijos sunaudojimo reikalavimus įmanoma įvykdyti tik naudojant mechaninį vėdinimą su šilumogrąža).38 Nors Lietuvoje yra bent keletas vėdinimo įrangos gamintojų, mūsų kaimynai latviai, estai ir net baltarusiai yra gerokai toliau pažengę gyvenamųjų namų kvartalo namų pažangaus vėdinimo srityje. Mechaninių vėdinimo sistemų su šilumogrąža diegimą, atnaujinant (modernizuojant) daugiabučius namus, galima nagrinėti keliais aspektais: statybos techninio reglamento, ekonominiu, techniniu. Gyvenamųjų namų kvartalo namų vėdinimo reikalavimai iš esmės niekuo nesiskiria nuo kitų gyvenamųjų ar visuomeninių pastatų vėdinimo. Lietuvoje vėdinimo sritį reglamentuoja STR 2.09.02:2005 „Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas“ (Žin. 2005, 75-2729). Reglamente vartojami teiginiai leidžia teigti, kad mechaninių vėdinimo sistemų naudojimas daugiabučiuose namuose yra galimas, o nagrinėjant šilumos taupymo aspektus, — ir būtinas. STR 2.09.02:2005 „Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas“ 20.1 punkto nuostata teigia: ,,Natūralusis vėdinimas naudojamas tais atvejais, kai tiekiamo ar šalinamo oro nereikia valyti, o naudotojas, nekenkdamas kitiems, gali užtikrinti norminį mikroklimatą ir oro švarumą reguliuodamas tiesiai į patalpą patenkančio oro kiekį, arba kai į patalpą infiltruojasi pakankamai lauko oro“ Tai reiškia, kad esant natūraliam vėdinimui, pakankamą lauko oro kiekio apykaitą galima užtikrinti (ir tai ne visada) tik esant praviram langui arba orlaidei. Tokiu atveju žiemos metu į patalpas patenka labai šaltas oras (pvz., -30 °C), taip pat triukšmas ir dulkės.39 STR 2.09.02:2005 „Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas“ 13.2.2 punkto nuostata teigia: natūralaus vėdinimo sistemoms lauko oro temperatūra 5 °C

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!