Tallinna Tehnikaülikoolis on erialane kompetents ja professionaalsed õppejõud – tagamaks koolituse kõrget taset, viivad kursuseid läbi oma ala spetsialistid nii TTÜst kui ka mujalt
Kliima, teadlaste ja ettevõtjate kööstöö: TTÜ pereühiselamust saab moodne liginullenergiahoone
Sügisel saab tähistada Akadeemia tee 5a pereühiselamu uuestisündi, sest 30-aastasest igas mõttes amortiseerunud kortermajast saab moodne liginullenergiamaja, kus on katsetatud tervet hulka tuttuusi renoveerimislahendusi. Professor Targo Kalamees tutvustab ideed, protsessi ja tulemust.
TTÜ-l on olnud juhtiv roll Eesti eluasemefondi renoveerimisvajaduse selgitamisel ja renoveerimislahenduste väljatöötamisel. Alates 2008. aastast on TTÜ ehitusteaduskond teinud mitmeid uuringuid Eesti korter- ja väikeelamute tehnilise seisukorra ning renoveerimislahenduste kohta, kuid siiani on suudetud aastas renoveerida suurusjärgus 1,5% elamufondi kogupinnast. On vaja leida kiiremaid lahendusi.
Oluline märksõna on ka liginullenergiahoone (nZEB), sest hoonete energiatõhususe direktiiv nõuab, et aastast 2021 peavad kõik ehitatavad majad olema liginullenergiahooned. Liginullenergiahoone on Eesti seaduse järgi parima võimaliku ehituspraktika ning energiatõhusus- ja taastuvenergiatehnoloogiate lahendustega, samal ajal tehniliselt mõistlikult ehitatud hoone, mille aastane kaalutud energiakasutus korterelamu köetava pindala ruutmeetri kohta peab jääma alla 100 kWh. Võrdluseks: renoveerimata korterelamu primaarenergiatarbimine on kaks kuni neli korda suurem. Praeguseks on Eestis valminud vaid üksikud uued liginullenergiahooned ja mitte ühtegi renoveerimislahendust. Vajadus liginullenergiahoone ehituslahenduste ja nende testimise järele on suur.
2014. aasta sügisel käivitus Horizon 2020 programmi uurimisprojekt „Development and advanced prefabrication of innovative, multifunctional building envelope elements for MOdular REtrofitting and smart CONNECTions“ (lühidalt More Connect, www.more-connect.eu). Uurimisprojekti eesmärk on kulutõhusate tervikrenoveerimislahenduste väljatöötamine, et viia renoveeritava hoone energiatõhusus vastavaks nZEB kriteeriumitele ja varustada ruumid hea sisekliimaga.
Kohtuvad teadlased, ettevõtjad ja hädas olev maja
Täiendavat tehnoloogia arenguhüpet soovitakse saavutada ühtse kontseptsiooniga masstoodetavate, kokkupandavate ja multifunktsionaalsete renoveerimiseks mõeldud moodulelementide väljatöötamisega. Et kiireneks ka moodulpaneelide valmistamine, on plaanis uute täisautomaatsete tootmisliinide arendus ja esitlus. Kaheksateist partnerit seitsmest riigist on teinud neli aastat tõsist tööd, et neid ambitsioonikaid eesmärke täita. Eestis on lisaks Tallinna tehnikaülikoolile kaasatud kaks ettevõtluspartnerit: REF Ehitustööd OÜ ning AS Matek.
Ettevõtete ja teadlaste väljatöötatavaid renoveerimislahendusi on plaanis testida nii laboritingimustes kui ka täismõõtmelisena reaalsete hoonete peal. Eestis on pilootobjektiks Akadeemia tee 5a pereühiselamu. Raudbetoonist suurpaneelhoonena esindab see ühte levinuimat korterelamu konstruktsioonilahendust nii Eestis kui ka teistes Euroopa riikides, seega saavad lahendused olema väga hästi üle kantavad paljudele hoonetele. TTÜ linnakus paiknev hoone on sobiv ka seetõttu, et on hästi nähtav suure liiklusega tänavalt ning lähedal korteriühistutele, mistõttu on mugav lahendusi ja tulemusi esitleda.
Akadeemia 5a pereühiselamu ehitati 1986. aastal ja oli toona väga moodne ja uudne kodu 80 perele. 30 aasta jooksul ei tehtud hoones märkimisväärseid remonttöid ja see oli üsna kehvas olukorras. Selle ilmekamaiks näiteks oli korterites leviv hallitus ja ventilatsiooni puudumise tõttu kehvsisekliima:
- termostaatideta küttesüsteem oli juhitamatu ja küttetorud umbes;
- välisseina liitekohtades olid suured külmasillad, mis koos olematu ventilatsiooniga põhjustasid hallituse kasvu. Korterites, kust võeti proove, tuvastas prof Urve Kallavus TTÜ materjaluuringute teaduskeskusest ulatusliku mikrobioloogilise kahjustuse: ruumide välisseinte sisepindadel kasvas massiliselt baktereid ja hallitust (Aspergillus, Penicillium, Cladosporium sp., Ulocladium sp., Scopulariopsis sp. Chaetomium sp. Phoma sp);
- raudbetoonfassaad oli hakanud lagunema (armatuuri korrosioon ja külmakahjustused;
- siseruumides polnud pikka aega remonti tehtud ja kui seina- ja põrandaviimistlus ära võeti, avanes hirmus vaatepilt: põrandas olnud põrandakatte aluspind ja puitlaastplaat olid niiskuse käes hallitama hakanud. Kõige halvem oli olukord köökides ja vannitubades, kus veekasutus on tavapäraselt suurem.
Oli tekkinud win-win olukord: hoone vajas hädasti põhjalikku remonti ja ehitusteadlastel oli MoreConnecti projekti jaoks vaja hoonet, kus demonstreerida innovaatilisi renoveerimislahendusi. Küsimus oli veel renoveerimise ambitsioonikuses, sest üks võimalus oli ühiselamu lammutada ja ehitada täiesti uus. Selle plusspooleks oleks olnud maa-aluse autoparkla rajamise võimalus, miinuseks aga märkimisväärselt suurem maksumus. Kuna TTÜ üliõpilaskülale sobis hoone praegune korterite struktuur ja planeering väga hästi, jäi lammutuse plaan kõrvale.
Pereühiselamu tervikrenoveerimisega liginullenergiahooneks on TTÜ-l võimalik näidata eeskuju kogu Euroopale ning teha märkimisväärses ulatuses teadustööd.
Arengu- ja ekspordivõimalus ka ettevõtetele
Viimastel aastatel on olemasoleva elamufondi rekonstrueerimise küsimused väga teravalt päevakorda tõusnud. Mitmed TTÜ ehitusvaldkonna doktoritöödki keskenduvad olemasoleva elamufondi probleemide lahendamisele. Uurimistöö jaoks on aga vaja „oma ajast ees“ olevat pilootobjekti. Akadeemia tee 5a hoone renoveerimisel saab teha vajalikke katsetusi ja mõõtmisi ning see pereelamu saab olema esimene liginullenergiahooneks renoveeritud korterelamu Eestis, Baltikumis ja üks esimesi ka Põhjamaades.
Projekt pakub häid arendustöö võimalusi ka mitmetele ettevõtetele. Näiteks praegu peamiselt uusehitistele keskenduvatele Eesti puitmajade tootjatele, sest renoveerimisel läheb vaja tehases eeltoodetud puitelemente. Uusehituse osakaal kogu elamufondist on vaid mõni protsent ja olemasolev hoonefond vajab olulist renoveerimist nii füüsilise kestvuse, energiatõhususe, sisekliima kui ka ehitusfüüsikalise toimivuse parandamise tõttu. Selles nišis võib Eesti puitmaja tehastel olla tulevikus suur arenemispotentsiaal, lisaks avab see uued ekspordi võimalused.
Akadeemia teel kasutatavad elemendid annavad võrreldes tavapärase lisasoojustamisega mitmeid eeliseid. Tehase kontrollitud tingimustes on elementide ehitamine automatiseeritum ja kvaliteetsem ning tehases ettevalmistatud elemendid lühendavad objekti renoveerimiseks kuluvat aega märkimisväärselt. Eriti hästi sobib selline renoveerimislahendus ajakriitilistesse kohtadesse, näiteks üürimajad, koolid, lasteaiad, büroohooned.
Renoveerimispaneelide väljatöötamisel osalesid ka TTÜ teadlased. Doktorant Peep Pihelo ja magistrant Magnus Lelumees uurisid prof Targo Kalamehe juhendamisel, kuidas on tagatud puitmoodulitest soojustuspaneelide niiskustehniline toimivus erinevate konstruktsiooniliste lahenduste ja erinevate algniiskuste juures. Selleks oli vaja välja selgitada, missugused kliimategurid ja kui suurel määral mõjutavad lisasoojustava välisseinapaneeli niiskussisaldust; kui kõrge on lisasoojustava välisseinapaneeli algniiskuse tase erinevates klimaatilistes tingimustes; missugused algniiskuse tasemed võib võtta aluseks soojustuspaneelide niiskustehnilistel arvutustel. Arvutuslik analüüs näitas, et tavapärane puitseinte projektlahendus, kus soojustusest sissepoole paigaldatakse veeaurutihe aurutõkkekile, ei ole moodulpaneelide juures toimiv lahendus.
Konkreetsed lahendused tuleviku majas
Töötati välja lahendus, kus muutuva veeaurutakistusega aurutõkke kasutamine võimaldab ehitusniiskusel välja kuivada, tagades samas tavapärase ekspluatatsiooniniiskuse korral puitvälisseinapaneeli niiskusliku toimivuse. Võttes aluseks Eesti kliimakoormused 42 aasta jooksul, näitas modelleerimine, milliste algniiskustega peab projekteerija arvestama puitvälisseinapaneeli niiskusliku toimivuse hindamisel ja kui kaua peab ehitaja pärast suuremat kaldvihma ootama et seinast jõuaks liigniiskus välja kuivada ja võib paneele paigaldama hakata. MoreConnecti projektipartneri Matek ASi tehases toimus lahenduste prototüüpide väljatöötamine ja katsetamine. Renoveerimise moodulpaneelid võivad saada väga suureks ekspordiartikliks, kuna kogu Euroopas on hoonete lisasoojustamise vajadus väga suur.
Lisasoojustuspaneelid katavad pereühiselamus kinni ka omaaegsed lodžad, muutes need siseruumi osaks. Nii saab iga korter mitu ruutmeetrit pinda juurde. Ilma lodžade lisasoojustamiseta jääks sinna palju probleemseid külmasildu. Uudse lahendusena projekteeriti läbi ka võimalus, et laiendatud trepikotta mahuks ära lift.
Üks suuremaid vigu praegustel korterelamute renoveerimisel on see, et fassaadipaneelide välimine koorik jäetakse täiendavalt ankurdamata. Välisfassaad on riputatud armatuuriga sisemise betoonkooriku külge, aga mõnikord on ankrud hakanud roostetama ja keegi ei tea, kui kaua see vastu peab. Et kanda välise paneelikihi koormus üle kandekonstruktsioonile, on see vaja kinnitada lisaankrutega.
Vanade korterelamute üks peamiseid puudusi on ka kehv sisekliima, mis sõltub märkimisväärselt ventilatsioonisüsteemi lahendusest ja toimivusest. Kuigi soojustagastusega ventilatsioon on kujunemas renoveerimisel standardlahenduseks, on jätkuvalt palju küsimusi, mis vajavad teaduslikku uurimist. Kahe trepikojaga Akadeemia tee 5a hoone lahendatakse kahe erineva ventilatsioonilahendusega: korteripõhine ja hoonepõhine soojustagastiga sissepuhke-väljatõmbe ventilatsioon. See annab unikaalse võimaluse uurida mõlema lahenduse eeliseid ja arendamisvajadusi.
Tarbevee soojendamiseks on hoonel samuti kaks lahendust: ühel trepikojal soojendavad tarbevett katusel paiknevad päikesekollektorid, teisel on vee eelsoojenduseks heitvee soojustagasti, mille kaudu juhitakse läbi duširuumide ja köökide soe „hallvesi“ ehk kanalisatsioon.
Olemasolevate hoonete ülesmõõdistamisel on üha levinum lahendus kaugseire (laserskaneerimine, fotogrammmeetria) tehnoloogiate kasutamine. Meetodid on uued ja vajavad edasiarendamist, et tuua töö maksumus alla, tavaprojekteerimisele sobivamaks. Doktorant Kalev Julge ja prof Artu Ellmann testisid Akadeemia tee 5a hoonel lisaks laserskaneerimisele erinevaid kaugseire tehnoloogiaid. Punktipilv võimaldab paneelide tootjal sealt võtta täpsed andmed ja seina kõverustega arvestada. Kohtades, kus sein on kõveram, pannakse vastavalt kas rohkem või vähem soojustusmaterjali.
Akadeemia tee 5a keldrikorrusele, seni tühjalt seisnud ladude asemele on planeeritud renoveerimislahendusi tutvustav demoruum, kus saab tutvustada Akadeemia tee 5a hoone lahendusi, konkreetseid mõõtetulemusi ja korraldada esitlusi. ■
Hoone rekonstrueerimisega seotud olulisemaid teadus- ja arendusuuringuid:
- „Liginullenergiahoone piirdetarindite soojus- ja niiskustehniline toimivus“ (dokt P. Pihelo, juh prof T. Kalamees);
- „Korterelamute renoveerimise uuringud“ (dokt S. Ilomets, K. Kuusk, E. Arumägi; juh prof T. Kalamees);
- „Ventilatsioonilahenduste ja nende soojustagastuste uuringud õhuvahetuse ja sisekliima tagamisel“ (dokt A. Mikola, juh H. Voll, T-A. Kõiv);
- „Ehitusinformatsiooni modelleerimine ja informatsiooni/kommunikatsiooni infosüsteemid“
- (dokt E. Pikas, juh prof J. Kurnitski, R. Liias);
- „Kaugseire tehnoloogiatega hoone mõõdistamine ning modelleerimine“ (dokt K. Julge, prof A. Ellmann);
- „Ruumide ülekuumenemise vältimine“ (dokt R. Simson, prof J. Kurnitski, T-A. Kõiv);
- „Päikesepaneelide mikromuundurid“ (nooremteadur D. Vinnikov, vanemeadur T. Jalakas jt).
