Energoefektivitāte un termiskais komforts gan ziemā, gan vasarā Andris Jakovičs, Latvijas Universitātes Skaitliskās modelēšanas institūta Multifizikālo procesu laboratorijas vadītājs žurnāls "Būvinženieris", 2023.gads, Nr. 25

1. 56 57
Būvinženieris Nr. 95
Energoefektivitāte
Šā gada septembris mūs lutināja ar
Toma Briča ziņām par kārtējiem
absolūtiem un lokāliem siltuma
rekordiem Latvijā, tomēr ziema ir
atnākusi – ar biezu sniegu kā no
bērnības atmiņām, pelēkiem
mākoņiem, temperatūru zem 0 o
C
un lielu relatīvo gaisa mitrumu
tuvu 100%.
Tiem, kam pāri 30, pagājusī ziema ar apkures
izmaksu sprādzienu liek atcerēties 90. gadu
sākumu, kad slikti siltumizolētās daudzdzī-
vokļu paneļu, silikātķieģeļu u. c. ēkās par sil-
tumu bija jāsāk maksāt tā komerccenu. Nebija
pārsteigums, ka daudzām ēkām ārsienu siltu-
ma caurlaidība (U vērtība) pārsniedza 1 W/
(m2
K). Veicot mērījumu kādai silikātķieģeļu
ēkai Bolderājā, konstatējām, ka U=1,7 W/
(m2
K) – iemesls bija lielais materiālu mitrums
un ar javas/būvgružu atliekām aizbērta gaisa
šķirkārta. Salīdzināšanai jāsaka, ka tagad pat
divu stiklu paketlogam, kas siltuma zudumu
ziņā ēkās ir viens no lielākajiem siltuma zag-
ļiem, situma caurlaidība ir mazāka par 1,3 W/
(m2
K), bet mūsdienīgām ēku ārsienām šī vēr-
tība ir pat 10 reižu mazāka. Tas nozīmē, ka
caur 1 m2
ārējās būvkonstrukcijas mēs minē-
tajā ēkā zaudējam 10 reižu vairāk siltumener-
ģijas. Atliek to reizināt ar laukumu un kilovat-
stundas (KWh) cenu, lai saprastu cilvēku iz-
misumu tālajos 90. gados un tā saucamo God-
maņa krāsniņu dūmvadus pie māju fasādēm.
Šīs aprūsējušās caurules lauku apvidū pie
daudzdzīvokļu mājām daudzviet joprojām ir
saglabājušās, un neesmu drošs, ka tām ir tikai
muzejiska vērtība. Gan lauku ciematos, gan
Rīgas guļamrajonos (ne tikai Bolderājā) ēku
ar nekādu vai ļoti pieticīgu siltuma izolāciju ir
ļoti daudz – pat tādām izcilniecēm kā Valmie-
ra un Liepāja te vēl daudz darāmā.
Aprēķināt un salīdzināt var arī
neprofesionālis
Tie, kas precīzāk grib novērtēt siltuma zudu-
mus, par ko nākas maksāt, var atvērt internetā
brīvpiekļuves rīku www.modlab/SKS (pro-
grammas lietotnes fragments parādīts 1. attēlā)
un ar nedaudziem klikšķiem bez speciālām zi-
nāšanām veikt aprēķinu pašu interesējošai
ēkai – tādai, kā tā stāv, un arī situācijā, ja tai
veiktu logu maiņu, būvkonstrukciju siltināša-
nu vai mainītu ventilāciju. Šis rīks var noderēt
arī novērtējumam, kas būtu, ja būtu –, piemē-
ram, fasādes vai pārsegumu siltināšanas vai
apkures sistēmas maiņas gadījumā. Turklāt ne
tikai KWh, bet arī eiro izteiksmē. Papildu ie-
spējams novērtēt arī CO2
emisiju esošajai vai
izvēlētai apkures sistēmai un nepieciešamo
laukumu, apkurei/dzesēšanai izvēloties staro-
juma kapilāro siltummaini (skat. žurnāla Būv-
inženieris šā gada jūnija numuru – Nr. 92).
Šis aprēķins var būt noderīgs arī kā pirmais
solis, kad sākam domāt par ēkas energoefekti-
vitātes paaugstināšanu – ar iegūto rezultātu
uzskatāmi var vērsties pie ēkas iedzīvotājiem,
pirms ieguldīt naudu profesionālu auditoru
apmaksai, ēkas energosertifikāta sagatavoša-
nai un projektēšanas sākšanai. Veicot salīdzi-
nāšanu, ir konstatēts, ka minētais vienkāršo-
tais aprēķins ar SKS daudzām raksturīgām
dzīvojamajām ēkām bez pārspīlētām stiklo-
tām fasādēm, neskaitot arī 90. gadu jaunba-
gātnieku pseidopilis ar tornīšiem, sniedz re-
zultātu, kas ne vairāk kā par 10% atšķiras no
profesionālu aprēķinu rīku (piemēram, www.
HeatMod.lv), kas atbilst Latvijas 2021. gada
MK noteikumu Nr. 222 prasībām, sniegta-
jiem rezultātiem (viena no programmas lie-
totnes izklājloksnēm parādīta 2. attēlā).
Turklāt šīs programmas, kas arī darbojas
uz interneta platformas bāzes, neprofesionālo
versiju var izmēģināt katrs. Tomēr interesen-
tam bez inženierzinātņu priekšzināšanām to
lietot būs grūti, jo atbilstoši minētajiem notei-
kumiem, kas bāzēti uz Eiropas standartiem,
būs jāievada ļoti daudzi un detalizēti dati par
būvkonstrukcijām, ēkas sistēmām, telpisko
orientāciju u. c. parametri. Kaut arī HeatMod
integrētas vairākas materiālu un sistēmu da-
tubāzes, kā arī specifiski aprēķinu palīgrīki
(piemēram, grīdu uz grunts un heterogēnu
konstrukciju siltuma caurlaidības aprēķi-
nam), tas tomēr ir instruments galvenokārt
neatkarīgiem ekspertiem ēku energoefektivi-
tātes jomā jeb energoauditoriem. Profesionā-
lai lietošanai par nelielu samaksu jāiegādājas
tā licence, bet tas ļauj ne tikai sagatavot ēku
energosertifikātus, bet arī projektēšanas laikā
detalizēti pārbaudīt un salīdzināt dažādu iz-
vēlēto energoefektivitātes paaugstināšanas
Energoefektivitāte un
termiskais komforts
gan ziemā, gan vasarā
Andris Jakovičs, Latvijas Universitātes Skaitliskās
modelēšanas institūta Multifizikālo procesu laboratorijas
vadītājs
Attēli no autora arhīva
1.attēls. Brīvpiekļuves interneta programmas SKS telpu un ēku siltuma bilances novērtēšanai lietotnes piemērs.

2. 58 59
Būvinženieris Nr. 95
Energoefektivitāte
pasākumu rezultātā potenciāli gūstamo ener-
ģijas ietaupījumu. Kamēr vēl tikai top Ekono-
mikas ministrijas pasūtītais energosertifikāci-
jai paredzētais unificētais aprēķinu rīks, šis ir
vienīgais publiski pieejamais, kur iestrādātas
MK noteikumu prasības un arī Latvijas kli-
mata parametri.
Solārie paneļi vieni paši ziemā nelīdzēs
Pēc 2022. gada enerģētiskās krīzes nevienu
vairs nepārsteidz solārie paneļi uz māju jum-
tiem un siltumsūkņi – no malas labāk redza-
mas un arī mazāku izmaksu dēļ izplatītākas ir
gaiss-gaiss un gaiss-ūdens tipa sistēmas, kas
atšķiras ar siltumnesēja veidu telpās. Pirmajā
gadījumā tā ir gaisa plūsma, otrajā – ūdens,
bet enerģija abos gadījumos tiek paņemta no
āra gaisa. Solāro paneļu un siltumsūkņu sa-
saiste ir ļoti pamatota, jo pēdējos darbina
elektrība. Tā kā siltumsūkņi var darboties gan
apkures, gan dzesēšanas režīmā, vasarā šī
kombinācija telpu kondicionēšanai (dzesēša-
nai) no pašu saražotās enerģijas var kļūt paš-
pietiekama. Tagad, decembrī, kad saule no
mākoņiem izlien labākajā gadījumā dažas
stundas dienā, solārie paneļi vien apsildei ne-
pieciešamo enerģiju nespēs nodrošināt. To-
mēr arī te iezīmējas labākie risinājumi – gaiss-
ūdens siltumsūkņi kombinācijā ar zemas tem-
peratūras siltummaiņiem (T~30 o
C) nodroši-
na augstāku siltumsūkņu efektivitāti, nekā
darbinot tos kopā ar tradicionālajiem radiato-
riem/konvektoriem (T~50–60 o
C). Uz vienu
patērēto kWh sistēmas darbināšanai praksē
var iegūt līdz 4 kWh enerģijas. Gaiss-gaiss sil-
tumsūkņiem, kuru instalācijas izmaksas, pro-
tams, ir būtiski mazākas, arī efektivitāte ir
zemāka. Turklāt būtiskas atšķirības, lietojot
dažādu veidu apkuri, ir arī termiskā komforta
apstākļos telpās – par to turpinājumā.
Inženieraprēķinu rīki jākombinē ar
3D skaitlisko modelēšanu
Ja izmantojam klasisko radiatoru, tad virs tā
veidojas izteikta augšupejošā siltā gaisa plūs-
ma (v~0,5 m/s), ko būtiski ietekmē gan tā no-
vietojums, gan palodze, kas gaisa plūsmu var
ievērojami atspiest no loga. To uz gaisa plūs-
mu un siltuma apmaiņas telpā skaitliskās mo-
delēšanas rezultātu bāzes vertikālā šķēlumā
telpas vidusplaknē ilustrē attēls 3A (šis šķē-
lums parādīts arī visos turpmākajos attēlos).
Šajos aprēķinos pieņemts, ka āra gaisa tempe-
ratūra ir -5 o
C. Ja nav intensīvas ventilācijas,
tad idealizēti var iedomāties, ka telpā veidojas
viens liels gaisa plūsmas virpulis ar augšup-
ejošu gaisa plūsmu virs radiatora un lejupejo-
šu gar kādu citu aukstāku virsmu. Ja lietojam
gaiss-gaiss sistēmu, tad, neraugoties uz iespē-
ju ar izplūdes lāpstiņu kustību plūsmas virzie-
nu periodiski mainīt, tomēr veidojas intensī-
va orientēta gaisa plūsma (v~1,0 m/s), un
gaisa virpuļa veidu nosaka izplūdes novieto-
jums un orientācija telpā (attēls 3B). Apkures
režīmā šāda siltā gaisa plūsma (T<30 o
C), vis-
ticamāk, netraucēs, bet vasarā, darbinot sistē-
mu dzesēšanas režīmā (T~16–18 o
C), tiešā
gaisa plūsmā atrasties var būt nepatīkami, un
ilgtermiņā tas var arī veicināt saaukstēšanās
slimības.
Tādējādi ne tikai no energoefektivitātes,
bet arī no termiskā komforta viedokļa opti-
māla ir gaiss-ūdens siltumsūkņa kombinācija
ar grīdas vai griestu apkuri. Šajos gadījumos
gaisa cirkulācijas intensitāte telpās ir būtiski
mazāka (raksturīgi v <0,15 m/s), un tās rak-
2.attēls. Interneta programmas HeatMod ēku energosertifikācijai lietotnes izklājloksne.
3.attēls.Temperatūras un gaisa plūsmu ātrumu sadalījumi telpas vertikālā šķēlumā dažādu apkures sistēmu
gadījumā ziemā.
3A – tradicionālais radiators/
konvektors
3B – gaiss-gaiss
siltumsūknis
3C – siltā grīda 3D – griestu apsilde

3. 60 61
Būvinženieris Nr. 95
Energoefektivitāte
sturu var dominējoši iespaidot telpas ventilā-
cijas atveru (ieplūde/izplūde) novietojums un
izvēlētie ventilācijas režīmi. Ja sildām grīdu,
tad gaidāma kopumā nedaudz intensīvāka
gaisa cirkulācija nekā sildot griestus (attiecīgi
attēli 3C un 3D), savukārt dzesēšanas režīmā
situācija būs pretēja – intensīvāka gaisa cirku-
lācija būs auksto griestu gadījumā (attēli 4B
un 4C, vasaras aprēķinos pieņemts, ka āra
gaisa temperatūra ir 30 o
C).
Te arī jāatgādina žurnāla Būvinženieris šā
gada aprīļa numurā (Nr. 91) teiktais par da-
biskās jeb termiskās konvekcijas un staroju-
ma lomu siltuma apmaiņā telpā: siltuma ap-
maiņa starp virsmām un ķermeņiem ar atšķi-
rīgu temperatūru notiek arī tad, ja idealizētā
priekšstatā gaiss telpā vispār nekustētos – sil-
tuma starojums ir vienīgais veids, kas, piemē-
ram, strādā kosmosā. Tādēļ, zinot, ka siltais
gaiss ir vieglāks un ceļas uz augšu, cilvēkiem
vieglāk ir saprast, kā siltās grīdas var sasildīt
telpu. Savukārt, ja zemas temperatūras apsil-
des sistēma (piemēram, starojuma kapilārais
siltummainis, T<30 o
C) iebūvēta griestos, ro-
das nepamatotas šaubas, vai tā varēs sasildīt
grīdu. Tā kā šīs sistēmas – tradicionālās cauru-
ļu vai starojuma mikrokapilārās – var iebūvēt
gan griestos, gan grīdā, dzesēšanu ar zemas
temperatūras aģentu griestos, balstoties uz
aukstākā un smagākā gaisa grimšanu uz leju,
savukārt ir vieglāk uztvert. Te gan uzreiz jāsa-
ka, ka īstenais termiskās konvekcijas dzinēj-
spēks abos gadījumos ir temperatūru atšķirī-
bas uz virsmām. Piemēram, ziemu pie ārsienas
uz grīdas temperatūra parasti būs nedaudz ze-
māka nekā vidusdaļā vai pie iekšsienas, kā re-
zultātā tur tad siltais gaiss celsies augšup un
savukārt pie ārsienas kustēsies lejup.
Tomēr skaitliskā modelēšana šādā relatīvi
vienkāršotā nostādnē (bez ventilācijas ietek-
mes) parāda arī divas atšķirīgas nianses, salī-
dzinot grīdas un griestu apsildes variantus:
l siltās grīdas gadījumā pie tās virsmas
veidojas relatīvi intensīvākas gaisa plūsmas
(attēls 3C), kas var uzvirpuļot gaisā uz tās eso-
šās sīkās putekļu daļiņas;
l relatīvi vēsākā no griestiem nākošā gaisa
plūsma gar loga virsmu atdziest vēl vairāk un
paātrinās (attēls 3C), kā rezultātā var veido-
ties vēsākā gaisa vilkme telpas apakšdaļā.
Atbilstošo situāciju vasarā, telpu dzesējot,
atspoguļo attēli 4B (grīdas dzesēšana) un 4C
(griestu dzesēšana) – te lomas mainās, bet
šķiet, ka nedaudz intensīvāka siltā gaisa plūs-
ma uz kājām (v<0,15 m/s), visticamāk, nera-
dīs diskomfortu. Šķietami arī mikrodaļiņu
pacelšanas no grīdas varbūtība, dzesējot
griestus, ir mazāka.
Šāda veida siltuma apmaiņas, gaisa plūs-
mu, ūdens tvaiku un arī putekļu pārneses
analīzi dažādās konkrētās telpās, ievērojot
gan dažādus ventilācijas, solārā starojuma
u. c. apstākļus, mūsdienās iespējams veikt
diezgan ātri, tādēļ it īpaši relatīvi jaunu (kā,
piemēram, starojuma mikrokapilārie siltum-
maiņi) vai nestandarta apkures risinājumu
gadījumā, projektējot ēkas sistēmas, inženier-
aprēķinu rīkus ir ieteicams kombinēt ar pa-
4.attēls.Temperatūras un gaisa plūsmu ātrumu sadalījumi telpas vertikālā šķēlumā dažādu dzesēšanas sistēmu
gadījumā vasarā.
4A – gaiss-gaiss
siltumsūknis
4B – grīdas dzesēšana 4C – griestu dzesēšana
dziļinātu 3D skaitlisko modelēšanu, kas ļauj
sasniegt ne tikai optimālu energoefektivitāti,
bet arī uzlabot termisko komfortu telpās. BI
* ilustrācijām izmantoti zinātniskā raksta
A. Sabanskis, D. D. Vidulejs, J. Telicko,
J. Virbulis, A. Jakovics Numerical Evaluation of the
Efficiency of an Indoor Air Cleaner Under Different
Heating Conditions, Atmosphere materiāli
ERAF projekts Kompleksu risinājumu
izstrāde un aprobācija starojuma kapilāro
siltummaiņu optimālai iekļaušanai gandrīz
nulles enerģijas ēku sistēmās un primārās
enerģijas patēriņa apkurei un dzesēšanai
samazināšanai (Nr. 1.1.1.1/19/A/102)
Abonē žurnāla
uzņēmēja komplektu!
Žurnāla Būvinženieris abonements –
drukātā un elektroniskā versija.
w w w . b u v i n z e n i e r u s a v i e n i b a . l v
Latvijas
Būvinženieru
savienības
izdevums
Iznāk sešas reizes gadā – februārī, aprīlī, jūnijā, augustā, oktobrī, decembrī.