Rąstinių namų energetinis efektyvumas

Rąstinių namų sienų storis gali būti nuo 15 iki 35 cm. Siekiant nustatyti rąstinės sienos varžą, Medinių namų gamintojų asociacija inicijavo rąstinės sienos fragmento varžos matavimo tyrimą. Buvo matuojama rąstinės sienos fragmento 1x1 m varža. Atlikus tyrimą nustatyta, kad 20 cm storio rąstinės sienos šiluminė varža yra 1,87 kv. m K/W. Tyrimą atliko KTU Architektūros ir statybos instituto Statybinės šiluminės fizikos laboratorija.

Atrodytų, kad rąstų sieną reikia neišvengiamai šiltinti, tačiau JAV mokslininkų atlikti tyrimai rodo, kad šnekant apie rąstinio namo energetinį efektyvumą reikia kreipti dėmesį ne tik į varžą, bet ir į „terminės masės" sąvoką. Lietuvoje medienos šiluminės varžos, o tuo labiau rąstų sienų šilumos kaupimo („šiluminio talpumo") ir šildymo energijos taupymo, palyginti su kitų tipų sienomis, klausimai iki šiol buvo menkai tyrinėjami. Užsienyje, pirmiausia JAV, greta tiesioginių namo konstrukcijos ir jos elementų šiluminių varžų vertinimų, parenkant reikiamą šildymo įrangą, kuriamos, o kai kur ir norminiais dokumentais įteisintos, sienų „terminės masės" (šiluminės talpos) vertinimo metodikos. Remiantis vien sienų varža, rąstinės sienos netenkina daugumos statybinių kodeksų ir energetinių standartų. Vis dėlto tai, kaip rąstinis pastatas sąveikauja su aplinka, labai priklauso nuo klimato. Rąstų šilumos kaupimo savybė ir didelė jų masė gali leisti rąstų sienoms sukaupti daug dienos saulės šilumos. Yra keletas veiksnių, lemiančių rąstinių namų santykinį energetinį efektyvumą per metus, palyginti su mediniais karkasiniais ar kitais namais. Pirmasis veiksnys yra sienų „terminė masė". Terminė masė yra medžiagos tankio (kg/m³) ir jos specifinės šilumos (medienai 0,39 kJ/ kg•°C) funkcija. Sienų terminės masės dydį nusako jų medžiagos storis, tankis ir specifinė šiluma. Šie parametrai naudojami nustatant sienų ploto vieneto šilumos kaupimo/ atidavimo rodiklį, tiesiogiai proporcingą terminei masei. Rąstiniam namui šis rodiklis 6-8 kartus didesnis, negu apšiltinto karkasinio namo sienų. Rąstai veikia kaip „terminės baterijos" ir prie tinkamų sąlygų gali kaupti ir saugoti šilumą dienos metu ir laipsniškai atiduoti ją patalpoms naktį. Tai gerokai didina ir realų rąstinių namų energetinį efektyvumą. Rąstai yra kartu ir sienų konstrukcinė medžiaga, ir šilumą akumuliuojanti medžiaga. Nustatyta, kad švelnaus, saulėto klimato zonose, kai yra didelis dienos-nakties temperatūrų svyravimas, energetinis efektyvumas padidėja dėl terminės masės efekto.

Pasyviosios saulės energijos naudojimas

Kiekvienas statinys su tinkamai suprojektuota pasyviosios saulės energijos naudojimo sistema gali sumažinti energijos sąnaudas. Efektyviam saulės energijos panaudojimui
turi įtakos šie veiksniai:
- langų matmenys, tipas ir išdėstymas;
- pastato orientacija pasaulio šalių kryptimis;
- statinio oro pralaidumas;
- naudojamų rąstų matmenys ir tipas;
- mansardos ir grindų termoizoliacija;
- pastato vidinė šilumos kaupimo masė;
Naudinga konsultuotis su pasyviosios saulės energijos principus išmanančiu architektu, nes saulės pusėje esantys tinkamo dydžio langai iš esmės daro įtaką energetiniam efektyvumui. Kai kurie architektai pataria pietų pusėje įrengti šilumos kaupiklius, tokius kaip keramines grindis, sienas ar jų dangas, sugeriančius saulės energiją ir padidinančius terminės masės efektą.

Terminės masės efektas

„Terminės masės efektas" - kas tai? Nuodugnūs bandymai patvirtino, kad nuosaikaus klimato sąlygomis sunkiasvorės rąstinių namų sienų konstrukcijos demonstravo energiją tausojantį „terminės masės efektą" vasarą bei rudens ir pavasario šildymo sezono laikotarpiu. Tačiau žiemos šildymo sezonu toks efektas nebuvo žymus. Tyrėjų nuomone, išsamūs tyrimai turi užbaigti prieštaringus svarstymus, ar masyvių sienų pastatai naudoja mažiau energijos šildymui ir vėsinimui už lengvasvores apšiltintas sienas su tokiu pačiu šilumos laidžiu. Mokslininkai priėjo prie išvados, kad masyvios sienos, taip pat rąstinės, „demonstravo terminės masės efektą" ir sutaupė ženklius energijos kiekius tiek vasaros vėsinimo, tiek ir rudens, ir pavasario šildymo sezonų laikotarpiais. Pagal NIST mokslininkų formuluotę „masės efektas yra reiškinys, kai šilumos mainai per pastatų sienas užlaikomi (lėtinami) dėl didelio sienų masės šiluminio kaupiamojo talpumo. Todėl tam tikromis sąlygomis šildymo ar vėsinimo energijos tiekimas palaikyti reikiamą patalpų temperatūrą gali būti užlaikomas, kol sienų šilumos mainų ir įrangos energetinio darbo sąlygos yra palankiausios". Šis šilumos užlaikymo fenomenas dar yra vadinamas „termine talpine varža" ar vėlavimu laike - medžiagų (tokių, kaip masyvios medienos sienos) priešinimusi temperatūros pokyčio judėjimui nuo vieno sienos šono iki kito.
Kaip masė tausoja energiją. NIST tyrėjai aiškina energiją tausojantį masės efektą vasaros vėsinimo sezono metu taip: „apšiltintame karkasiniame pastate, kurio masė maža, maksimalus sienų šilumos prieaugio tempas vyksta nuolat ir įranga dirba dideliu apkrovimu. Vis dėlto masyvių sienų pastate (tokiame, kaip rąstinis namas) šilumos mainų tempo užlaikymas reiškia, kad maksimalus sienų gaunamos šilumos prieaugio tempas persislenka į vėsų nakties periodą, kai šaldymo įranga dirba retai, arba apskritai neveikia. Tokiu būdu mažėja vėsinimo energijos poreikis. Atlikti bandymai parodė, kad rąstiniai pastatai buvo pranašesni už karkasinius medinius namus tarpinio šildymo sezono metu ir vasaros vėsinimo sezono metu. Žiemos šildymo sezonu patikimų energijos skirtumų nebuvo. Žiemos šildymo metu masės efektas nestebėtas, nes tiek apšiltintų karkasinių, tiek ir rąstinių pastatų nustatytos vidaus temperatūros palaikymui per valandą reikėjo panašių energijos kiekių.