Ēku klimatdrošināšana pret pārmērīgu siltumu

Ēku klimatnoturībai pret pārmērīgi augstām temperatūrām var izmantot vairākas pieejas. Šādas iespējas ir saistītas ar ēku projektēšanu (tostarp IT tehnoloģiju izmantošanu, lai optimizētu siltumkomfortu) un ēku norobežojošajām konstrukcijām (jumtu, griestiem, ārsienām, durvīm, logiem, tostarp saules kontroles stikliem, kas samazina saules starojumu mājoklī, un pamatiem).

Ēku projektēšanas risinājumi ietver tradicionālās iezīmes, kas parasti sastopamas reģionos ar siltu klimatu, piemēram:

• Ēkas malu attiecība: Attiecība starp iekšējo telpu un ēkas ārējo virsmu, kas optimizē iekšējo siltuma izkliedi, vienlaikus samazinot saules siltuma absorbciju.
• Arhitektoniskie elementi: Iezīmes, piemēram, nojumes, pārkares, logu toņi, porticoes, baltas vai gaišas krāsas ārējās sienas un jumti, lai atspoguļotu siltumu.
• Orientācija uz saules enerģiju: Ēkas novietošana, lai samazinātu tiešu saules staru iedarbību ikdienā.

Arī augsto tehnoloģiju risinājumiem var būt ļoti svarīga nozīme. Tie ietver sensorus, kas uzrauga termiskos apstākļus, ļaujot precīzi pielāgot gaisa kondicionēšanu un ventilāciju, kā arī ēnojuma paneļu orientāciju reāllaikā, pamatojoties uz izolācijas apstākļiem. Sensorus un digitālās termiskās regulēšanas ierīces var integrēt pieprasījuma puses pārvaldības pasākumos, palīdzot samazināt dzesēšanas pieprasījuma ietekmi uz maksimumslodzi elektrosistēmas spriedzes periodos (sk. arī pielāgošanās iespēju attiecībā uz individuālās uzvedības izmaiņām enerģētikas nozarē). Slavens piemērs ēkai, kurā ir izmantots pilns mūsdienīgu risinājumu kopums, ir The Edge biroju ēka Amsterdamā, kas tika pabeigta 2014. gadā. Tās aploksne ietver dinamiskus logus, automātiskus toņus un pārvietojamu ventilāciju. Ar 28 000 sensoru, kas uzrauga kustību, apgaismojuma līmeni, mitrumu un temperatūru, ēka var nekavējoties pielāgoties enerģijas vajadzībām, piemēram, automātiski izslēgt apkuri, gaisa kondicionēšanu un apgaismojumu neizmantotajās vietās. Turklāt darbinieki var izmantot lietotni, lai pielāgotu temperatūras un apgaismojuma līmeni savā darba telpā. Turklāt dzesēšanu un apkuri optimizē siltuma pārnese starp ēku un zem tās esošo ūdens nesējslāni.

Ēkas norobežojošās konstrukcijas tehniskās īpašības ir būtiskas tās spējai kontrolēt iekštelpu temperatūru. Aploksnē izmantotajiem materiāliem un to masai ir galvenā nozīme, cik ātri tiek kompensētas temperatūras atšķirības starp iekštelpām un ārtelpām. Piemēram, tradicionālajām biezo sienu ēkām Vidusjūrā ir nepieciešams daudz mazāk gaisa kondicionēšanas nekā mūsdienu konstrukcijām. Alternatīvi, izmantojot materiālus ar augstu termisko pretestību, var palīdzēt samazināt siltumu, kas nonāk ēkā. Šī iespēja ir īpaši interesanta, lai modernizētu esošo ēku ar izolācijas slāņiem, kas kompensē sākotnējo būvmateriālu sliktās termiskās īpašības.

Arī mehāniskās vai dabiskās ventilācijas izmantošana vai aukstuma uzglabāšana materiālos ar augstu termisko masu, piemēram, flīzēs vai akmeņos, samazina nepieciešamību pēc gaisa kondicionēšanas. Auksto uzglabāšanu var apvienot ar siltumsūkni (iespējams, pamatojoties uz ģeotermālo sistēmu, izmantojot atšķirību starp pazemes un virsmas temperatūru), lai palielinātu elastību aukstā gaisa ieviešanā. Iekštelpu mitruma regulēšana var spēcīgi ietekmēt uztverto temperatūru un galu galā ēkas iemītnieku siltumkomfortu.

Jumti ir arī svarīgas siltuma apmaiņas virsmas, un to konstrukcija (piemēram, baltie jumti, zaļie jumti) var palīdzēt ievērojami samazināt ēkas enerģijas vajadzības. Piemēram, koku klātbūtne palielina gaisa plūsmu, samazina saules starojuma ietekmi, kā arī palīdz neitralizēt pilsētas siltumsalas efektu. Īstenojot pasākumus, lai tiktu galā ar ārkārtēju karstumu, faktiski ir svarīgi ņemt vērā būvmateriālu un būvniecības stilu ietekmi uz mikroklimatu pilsētu teritorijās. Pilsētas siltuma mazināšanas pētījumi veicina atstarojošu virsmu izmantošanu, lai novērstu ārkārtēja siltuma negatīvo ietekmi. Virsmas atstarošana ir galvenais parametrs, lai izprastu, modelētu un modificētu pilsētas virsmas enerģijas bilanci, atdzesētu pilsētas un uzlabotu āra siltumkomfortu (Fox et al., 2018). Risinājumus pilsētas siltumsalas efekta samazināšanai, vienlaikus uzlabojot iekštelpu apstākļus caur ēkas norobežojošajām konstrukcijām, var izmantot divos veidos: saules atstarošanas palielināšana un iztvaikošanas un transpirācijas uzlabošana. Ēkas ārpuses un pilsētas bruģa atstarojums (albedo) var palīdzēt mazināt siltumsalas efektu. To var panākt, izmantojot aukstu krāsu pārklājumus un atstarojošus pārklājumus, piemēram, atstarojošus materiālus. Turklāt arvien lielāku iztvaikošanu un transpirāciju var veicināt zaļas virsmas un koki, piemēram, vertikālas zaļās zonas, zaļas fasādes un zaļie jumti.

Papildu informācija par zaļās infrastruktūras izmantošanu, lai uzlabotu pilsētu apdzīvojamību klimata pārmaiņu apstākļos, ir atrodama “Climate-ADAPT” pielāgošanās risinājumā “Pilsētu zaļā un zilā infrastruktūra”.

Īpaša uzmanība būtu jāpievērš vēsturiskām ēkām, jo daudzi no aprakstītajiem pasākumiem var nebūt piemērojami spēkā esošo normatīvo aktu dēļ, kuru mērķis ir saglabāt sākotnējos materiālus un izmantotās būvniecības metodes. Ir jānosaka, jāplāno un jāīsteno dažādi konkrēti pasākumi, rūpīgi ņemot vērā vēsturisko ēku īpatnības un to kultūras nozīmi. Ir ļoti ieteicams konsultēties ar vēstures saglabāšanas un ēku inženierijas ekspertiem, lai izstrādātu pielāgotu dzesēšanas plānu konkrētām ēkām. Tomēr jau ir pieejami klimatdrošināšanas risinājumi, kas saglabā ēku vēsturisko nozīmi, vienlaikus saglabājot to arhitektūras un kultūras vērtību. Daži piemēri ir sniegti RIBuild projektā.

Ēku energoefektivitātes direktīva (ĒEED) ļauj dalībvalstīm pielāgot minimālās energoefektivitātes prasības gan dzīvojamām (5. panta 2. punkts), gan nedzīvojamām ēkām (9. panta 6.a punkts).

Ēkas īpašības, tostarp veids, kā tā novērš pārmērīgu iekštelpu apkuri, parasti ir privāts līgumisks jautājums starp celtnieku un ēkas pircējiem. Ieinteresēto personu līdzdalība var būt svarīga lielu sabiedrisko ēku gadījumā, ja ierosinātā projekta izmaksas ir ievērojami augstākas nekā standarta ēkas izmaksas, un tas var radīt bažas par ietekmi uz publiskajiem budžetiem un/vai par priekšlikuma iesniedzēja spēju rast pienācīgu finansējumu projektam. Starp minētajām iespējām zaļo zonu izveide ap ēkām ēnošanas nolūkā ir atkarīga no standarta atļauju piešķiršanas procesa. Turklāt ir jāapspriežas ar vietējām kopienām, lai novērtētu, vai tās dod priekšroku šim risinājumam, nevis alternatīviem telpas izmantošanas veidiem. Vēsturisko ēku renovācijā ir jāiesaista kultūras mantojuma organizācijas un iestādes, jo īpaši tad, ja ir jāievēro īpašas atļauju piešķiršanas procedūras.

Galvenie šķēršļi klimatnoturīgai ēku projektēšanai ir ekonomiskie un kultūras šķēršļi. Daži no ierosinātajiem risinājumiem (augstākas kvalitātes materiāli norobežojošām konstrukcijām, zaļie jumti, automatizēta logu ēnošana) ir dārgāki un grūtāk īstenojami un uzturami nekā standarta būvniecības prakse. Kultūras ziņā arhitekti var uztvert savu radošumu, ko mazina dažu šo risinājumu sarežģītība. Ēkas projektēšana ar pilnīgu formu un materiālu izvēles brīvību, vienlaikus paļaujoties uz gaisa kondicionēšanu, lai rūpētos par iekštelpu siltumkomfortu, ir vilinošs skatījums, kas samazina tehniskos izaicinājumus, ēkas izmaksas un palielina dizaina iespēju estētisko diapazonu. Tas jo īpaši attiecas uz lielām ēku vienībām, piemēram, debesskrāpjiem, centriem, pilsētiņām utt. Šā šķēršļa nozīme turpmākajos gados, visticamāk, samazināsies, jo klimatdrošināšanas risinājumi sasniegs tehnoloģisko briedumu un tehnoloģiskā inovācija samazinās to izmaksas. Tomēr nav garantijas, ka šie risinājumi jebkad izlīdzinās elastību ēku projektēšanā, ko pašlaik piedāvā gaisa kondicionēšana.

No otras puses, jo īpaši mazākām vienībām, piemēram, vienģimenes mājām vai maza un vidēja lieluma dzīvojamajiem rajoniem, klimatdrošināšana var izrādīties ļoti stimulējošs dizaina izaicinājums. Eiropas Savienībā ir vairākas iniciatīvas, ar kurām īsteno zaļus risinājumus dzīvojamām ēkām un pilsētplānošanai, tostarp pilsētu ainavu zaļināšanu, izpratnes veicināšanas kampaņas un finansiālus stimulus. Finansiālu stimulu piemēri cita starpā ir atrodami Roterdamā (klimatadaptācijas subsīdija), Hamburgā (Hamburgas Zaļo jumtu stratēģija) un Itālijā (zaļā prēmija).  

Turklāt klimatdrošināšana esošajās ēkās, jo īpaši kultūras mantojuma ēkās, rada īpašas problēmas regulējuma un saglabāšanas paradigmu dēļ. Uzdevums ir rast līdzsvaru starp pielāgošanos klimata pārmaiņām un šo vēsturisko vietu autentiskuma un integritātes aizsardzību.

Izmaksas atšķiras atkarībā no piemērotā risinājuma un vietas, kur tās tiek īstenotas, ņemot vērā nozares atšķirīgo briedumu un vietējo ēku raksturlielumus. Saskaņā ar Hamburgas Zaļo jumtu stratēģijas gadījuma pētījumu zaļie jumti ir ieguldījums ar skaidru nākotnes atdevi. Visplašāko zaļo jumtu izmaksas ir robežās no 40-45 € /m2, bet intensīvie zaļie jumti var izmaksāt aptuveni 58 € /m2.

Baltie jumti ir ievērojami lētāki. Sienu un jumtu izolācijas cenas ievērojami atšķiras atkarībā no izolācijas materiāla, bet parasti svārstās no 40 līdz 100 EUR par kvadrātmetru. Saules enerģijas vadības brilles cenas ir salīdzināmas vai nedaudz augstākas nekā standarta izolācijas brilles, kas parasti tiek uzstādītas Eiropas māju logos. Pilna modernu klimatdrošināšanas risinājumu klāsta iepakošana ēkā var būt dārga, un to ir vieglāk izdarīt no nulles, šim nolūkam projektējot jaunu ēku. Ārkārtīgi energoefektīvai un termiski ērtai The Edge ēkas ^biroju telpu platībai 39,673 m2 ^{(plus 11,558 m2} iekštelpu autostāvvietas) bija nepieciešami ieguldījumi 74 miljonu EUR apmērā (kopējās ēkas izmaksas).

Šīs izmaksas ir jāizvērtē, ņemot vērā labvēlīgo ietekmi uz mājsaimniecību, uzņēmumu un publiskās pārvaldes iestāžu budžetiem enerģijas ietaupījuma ziņā, kas attiecībā uz mūsdienīgiem risinājumiem var būt ļoti būtiska un pat novest pie gandrīz nulles neto enerģijas patēriņa. Zaļo zonu skaita palielināšanās pilsētvidē rada arī vairākus papildu ieguvumus, proti, labāku veselību, pilsētu biodaudzveidību, sociālo mijiedarbību un estētiskus uzlabojumus.

Regulatīvā līmenī iepriekš minētos tehniskos risinājumus var iekļaut būvnormatīvos. Ja tas vēl nav īstenots, ES valstīm ar siltu klimatu ir ieteicams veikt regulatīvus pasākumus šajā virzienā.

Pārskatītā Ēku energoefektivitātes direktīva (ES/2024/1275) uzlabo energoefektivitātes prasības jaunām ēkām. Tajā noteikts, ka visām jaunajām dzīvojamām un nedzīvojamām ēkām no 2028. gada 1. janvāra jābūt bezemisiju ēkām publisko struktūru īpašumā esošām ēkām un no 2030. gada 1. janvāra — visām pārējām jaunajām ēkām, paredzot iespēju noteikt īpašus izņēmumus. Saskaņā ar pārskatīto direktīvu bezemisiju ēka nerada oglekļa emisijas uz vietas no fosilajiem kurināmajiem un tai ir ļoti augsta energoefektivitāte .  Lai gan šīs prasības nav tieši vērstas uz pielāgošanos augstām temperatūrām, tās prasīs plaši piemērot šeit aprakstītos pasākumus.

Īstenošanas laiks atšķiras atkarībā no intervences veida, sākot no dažām stundām, lai uzstādītu aizkarus un toņus, līdz vairākiem mēnešiem vai pat gadiem, lai izstrādātu un būvētu klimatnoturīgu ēku no nulles.

Dzīves ilgums atšķiras atkarībā no iejaukšanās veida, sākot no dažiem gadiem līdz ēkas atlikušajam kalpošanas laikam.