Energiaringi asemel poolring

Mis on energiaring

Põhilisteks väliseluruumi mikrokliima kujundajateks on päike, tuul, aastaringsed õhutemperatuurid, müra ning tolm; nende mõju on üldiselt teada. Vähem on analüüsitud väliseluruumi mõju siseruumidele: valgustatusele, temperetuuri kõikumistele ning energiatarbele. Väliseluruum ise võib paikneda kas peremaja, korrusmaja, munitsipaalettevõtte vm ümbruses, aga samahästi võib väliseluruumina vaadelda ka üldkasutatavaid haljasalasid ning parke.

Kuidas siis kujundada väliseluruum nii, et palaval suvepäeval oleks seal meeldivalt jahe, talvel ei puhuks külmad, miinustemperatuure võimendavad tuuled ega kuhjuks lumehanged ning et väliseluruum oleks kaitstud müra ning tolmu eest. Veelgi enam: kas ja kuidas oleks võimalik elamu ümbrusse puittaimi istutades stabiliseerida ka siseruumide temperatuurikõikumisi: vähendada suvist ülekuumenemist (jah, ka seda on meie jahedas päikesevaeses kliimas esinenud!) ning talviseid soojuslekkeid. Istutusi, mille abil ühelt poolt vähendatakse siseruumide õhu jahutamiseks vajalike konditsioneeride käitamisenergia tarvet ning teiselt poolt talviseks kütmiseks vajaliku energia tarvet, nimetatakse energiaringideks. Energiaring võib anda kas säästu või, vastupidi, valesti planeerituna ja rajatuna, suurendada energiatarvet veelgi. Haljastuse täieliku puudumise korral on energiaringi bilanss võrdne nulliga. Juhul, kui puud küll vähendavad siseruumide jahutamiseks vajatavat energiahulka, kuid samas takistavad soojendava päikesekiirguse jõudmist hooneni ja seetõttu tuleb rohkem kütta, on energiabilanss negatiivne. Kui aga puud vähendavad talvetuule jahutavat mõju ning kütta tuleb vähem, on energiabilanss positiivne. Järelikult sellest, kuidas ja kuhu me puid oma krundil istutame, oleneb, kas puud annavad meile energiasäästu või peame nende majandamise eest peale maksma.

Järgnevalt analüüsitakse puittaimede tähtsust kahest vaatenurgast: uuritakse hoonete lähedusse istutatavate puude-põõsaste varju otsest mõju ruumide sisetemperatuurile ning hoonetest kaugemale rajatud tuuletõkkeistandike mõju tuule suunale ja kiirusele ning tuulekülma kaudset jahutavat mõju.

Loeb geograafiline laius

USA teadlased on uurinud „strateegiliselt“ õigesti istutatud puude mõju hoonete aastasele energiabilansile Ühendriikide erinevates piirkondades. Energiabilansi põhimõjutajateks on suvine varjutamine taimedega jahutusvajaduse vähendamiseks, päikesekiirguse soojendav efekt talvel ning tuule jahutav toime. Parimat efekti on selline kombinatsioon andnud soojade suvedega piirkondades, kus jahutamisvajadus on suur ning kütmisvajadus suhteliselt väike. Väikestel laiuskraadidel, meist lõuna pool, kus keskpäevapäikese kiired tulevad peaaegu seniidist ning langevad peamiselt katustele, võib elamud kuumaks kütta hoopis hommiku- või õhtupäike, kui seinad-aknad pole varjatud suvehaljaste lehtpuudega. Sellistel juhtudel tekib temperatuuri tõus hommikul varem ning hooned ei jahtu maha ka õhtupoolikul. Sobivat varju suvepäikese eest pakuvad näiteks sõrestikele juhitud suvehaljad ronitaimed, mis samas raagus olekus lasevad läbi talviseks soojendamiseks vajaliku päikesepaiste.

Suurematel laiuskraadidel (üle 30°) võib hoonete ida- ja läänekülgi kaitsta suvepäikese eest ka igihaljaste taimedega, kuna talvise madalal paikneva hommiku- ja õhtupäikese kiired langevad hoone ida- ning läänepoolsetele seintele sellise nurga all, mis niikuinii ei võimalda seintel efektiivselt talletada päikesesoojust, mistõttu ülekuumenemise oht puudub. Talveperioodil aga „töötavad“ igihaljad liigid tuulekaitsena ning tekitavad suhteliselt väheliikuva õhuga isolatsioonivööndi. Hoonete lõunafassaadid aga peaksid neil laiustel olema päikesele täielikult avatud, kuna talvise keskpäevapäikese kiirte langemisnurk võimaldab seintel ja akendel neelata talveperioodil väga vajalikku energiat. Päikesevalguse läbipääsu aga takistaksid märkimisväärselt isegi suvehaljaste puuliikide raagus võrad, millelt liigist olenevalt peegeldub tagasi ega jõua seetõttu hooneni 25…50% (keskmiselt 35%) neile langevast kiirgusest (joonis 1).


Joonis 1: Mõõduka kliimaga piirkondades peaks hoone lõunakülg jääma päikesele avatuks. Ida- ja läänepoolsetel külgedel kasvav taimestus aga loob hoonele tuulekaitsevöö.

 

Energiaringi asemel poolring

Veelgi suurematel laiustel (üle 45°) ei anna varjutamine enam efekti, vaid vastupidi, suurendab energiakulusid. Erinevalt soojadest piirkondadest, kus energiasääst on seda suurem, mida lähemale hoonele puud kasvavad, annavad külmades piirkondades säästu hoonest märksa kaugemale istutatud puud (joonis 2) ning tähtis on ka ilmakaar, kus puud hoone suhtes paiknevad. Seega avaldub külmade talvedega piirkondades puude positiivne mõju energiabilansile eelkõige tuule jahutava mõju elimineerimises; varjutamine aga toob rohkem kahju kui kasu.

- sääst jahutusenergia vajaduse vähenemisest (varjutamisest)
- summaarne sääst varjutamisest ja tuulekaitsest
- summaarne kahjum


Joonis 2: Hoonest erinevatesse ilmakaartesse istutatud keskmise suurusega lehtpuu mõju suhtarvud summaarsele energiasäästule ja/või ülekulule 47° (joonisel vasakul) ja 33° põhjalaiust.

Kuna suurem osa Eestist paikneb 58. ja 59. põhjalaiuskraadi vahel, tuleks meil seega energiaringi asemel rääkida pigem poolringist, kus puud ja põõsad paikneksid hoonetest ida, lääne ning põhja pool ja arvestatud oleks ka tuulekaitseistandike mõju ulatusega ning istandike istutustiheduse ja liigilise koosseisu füüsikalise mõjuga tuule kiirusele ja suunale. Kaugus, kuhu kaitseistandiku tuule kiirust vähendav mõju ulatub, oleneb esmajoones istandiku kõrgusest ning teises järjekorras selle tihedusest. Tuule tugevust vähendav mõju aga oleneb eeskätt istandiku tihedusest. Tuulekaitseistandiku läbipuhutavus 40 … 50% ulatuses annab enam-vähem rahuldava kombinatsiooni nii mõju kauguse kui selle intensiivsuse osas. Katsed on näidanud, et istandiku mõju ulatub allatuult kuni istandiku kõrguse 30… 40 kordsele kaugusele ning vastutuult kuni kõrguse 5 kordsele kaugusele. Jaheda kliimaga piirkondades vajame istandike tuulekaitselist mõju just talvel. Kui igihaljaste puude kaitsev mõju avaldub ühtviisi nii suvel kui talvel, siis suvehaljad puud kaotavad koos lehtedega ka suure osa oma tuulekaitse võimest: raagus olekus „töötavad“ need vaid 60% efektiivsusega, võrreldes lehisolekuga.

Samas polegi eriti praktiline kasutada tuulele täiesti läbimatuid istutusi, mida üldjuhul kujutavad endast korrapärased tihedad igihaljad hekid, mille taha tekivad õhukeerised ning kogunevad tuisklume vaalud. Õhukeerised vähendavad ka inimese poolt tajutava tuulevaikuspiirkonna ulatust (joonis 3).


Joonis 3: Tiheda ja korrapärase elavtara taha tekib hõrendus, mis omakorda põhjustab keeriseid. Meeltega tajutav, suhtelise tuulevaikuse tsoon ulatub elavtara 10…15 kordse kõrguse kaugusele.



Keeriseid ei teki, kui rajame kaitseistutused tuult poolläbilaskvatena, mis sujuvalt vähendavad tuule kiirust. Ka tuisklumi jaotub ühtlasemalt ning osa sellest jääb pidama ka puudealusele pinnale; tänu sellele võib väheneda lumerookimistööde maht


Joonis 4: Tuult poolläbilaskva kaitseistandiku mõju.


Tuulekaitse põllumajandusmaastikel ja külades

Puude kaitsev mõju on põllumajanduses ammugi teada; traditsioonilise väike-talumajapidamise korral ongi maastik olnud aastakümnete jooksul liigendatud kraavikaldapõõsastike, metsatukkade, hiite, talumetsade ja põldude mosaiigiks. Spetsialiseerunud farmide suurpõldudel aga liiguvad õhumassid pikki vahemaid, ilma, et nende teele jääks takistusi. See on tõstatanud küsimuse tuulekaitseribade (taas)rajamise vajalikkusest. Tuule kiiruse vähenemisega väheneb ka pinnase erosiooni oht; see omakorda avaldab mõju põllukultuuride saagikusele. Eestis on tuulekaitseribade rajamist põllumajandusliku keskkonnatoetuse programmi summadest ka toetatud. Lähtekohaks on, et haljasribad sobituksid maastikku ning kannaksid veel ka muid väärtusi peale tuulekaitse: pakuksid elupaiku, piiraksid tolmu, saasteainete ja müra levikut ning mitmekesistaksid maastikupilti.

Külades ja maa-asulates on nii eramukrundid kui ühiskondlikud haljasalad märgatavalt väiksemad kui taludes ja põllumajandusmaastikel. Teiselt poolt puuduvad seal ka geomeetrilise planeeringuga linnadele iseloomulikud tuulekoridorid, mida kõrghoonete vahelised tänavakanjonid endast kujutavad. Tulenevalt hoonete paiknemise suurest varieeruvusest on õhumasside liikumise dünaamikat seal väga raske prognoosida, mistõttu ei toimi neis kohtades enamik kaitseistandike planeerimise üldreeglitest. Tuule suunda, tugevust ning keeriseid mõjutavad nii teised krundil paiknevad hooned, haljasalad kui naabruses juhuslikult kasvavad puud. Sellistes koduaedades peaks taimestus moodustama tuulepoolsel küljel tuulekaitseekraani nii elamule kui aiale. Siiski ei ole üldjuhul abi kõrgetest puudest, kuna tuul liigub nende võrade alt läbi. Puudest märksa tõhusamat tuulekaitset pakuvad põõsad; pealegi on neid võimalik istutada ka väikeaedadesse. Eeltoodu tähendab, et ka tänavahaljastuse planeerimine peaks olema tihedalt seotud energiasäästu programmiga, pidades võimaluse korral silmas tänavaäärsete hoonete omanike vastavaid huve.

Mida istutada

Tuulekaitse algab elamule sobiva koha valikust. Tuulekaitseistandikust märksa paremini tagab perele energiasäästu hoone paiknemine positiivse pinnavormi lõunanõlval, kus hoone suurima seina- ning aknapinnaga külg on avatud lõunapäikesele. Kui elamust idas ja läänes leidub looduslikke puudegruppe, ongi toimiv energiaring valmis. Paraku kõigil nii hästi ei lähe – ideaalseid krunte napib. Sellisel juhul tulebki algust teha tuulekaitseistandiku rajamisega.

Maastikus mõjuvad hästi kohalikest liikidest loodusilmelised puude- ja põõsastegrupid. Jälgida tasub ümbruskonna loodust. Kui krundil on muld lähedane kodukoha mullastikuga, siis kasvavad seal hästi kõik need liigid, mis ümberkaudses maastikuski. Siiski võiks arvestada, et valitavad liigid pakuksid silmailu ka talvisel ajal: kannaksid värvilisi vilju või võrseid. Et tuulekaitseks rajatud grupid pakuvad ka elupaiku, on mõttekas hoolitseda ka elanike toidulaua eest. Rikkalikult viljuvad puud-põõsad on selleks hea võimalus. Nii võiks ühte, näiteks viiest liigist koosnevasse tuulekaitseribasse istutada taimi allolevast valikust:
1) madalad servaala põõsad: mage sõstar, mitmed kibuvitsaliigid, harilik kuslapuu jt;
2) keskmise kõrgusega põõsad: harilik lodjapuu, villane lodjapuu, punane leeder, must aroonia, mitmed kontpuuliigid;
3) kõrged põõsad: harilik sarapuu, mitmed viirpuu- ja toompihlakaliigid, harilik ja ungari
sirel jt
4) madalad puud ja põõsaspuud: harilik pihlakas, pooppuu, mariõunapuu, ginnala ja tatari vaher jt; okaspuudest harilik kadakas, mägimänd (võimalik kasutada ainult täisvalguses);
5) kõrged puud: arukask, harilik pärn, harilik vaher, harilik tamm, hõberemmelgas, raagremmelgas jt; okaspuudest harilik kuusk ja harilik mänd ning mitmed lehiseliigid.

Kuigi lehised ei kuulu eestimaiste puuliikide hulka, on neid mõistlik kasutada, kuna nad puhkevad kevadel varakult, värvides maastikku oma värske roheluse ning käbialgetega. Ka sügisel, kui teised suvehaljad liigid on juba raagus, säilitavad lehised veel kaua oma kolletunud okastiku.


Joonis 5: Ida-, kirde- ja põhjasuunast on elamud kaarekujuliselt kaitstud metsaga. Valitsevate edelatuulte tõkestamiseks on istutatud puudegruppe ning kasvab ka looduslik metsatukk (okaspuud pildi paremas servas). Puudegruppidega välditakse ka tuulekoridoride tekkimist kahe elamu vahele. Kuigi on varakevad, leidub puuvõrades küllaldaselt värve. A.Mölderi foto.


Joonis 6. Hoone edelaküljele istutatud lehised 31. oktoobril. A.Mölder foto

Kokkuvõtteks

Energiaringi arvutus, teiste sõnadega, kas ja kui palju annavad puud energiasäästu või kui palju need põhjustavad ülekulu, kannab meie jahedas kliimas, kus jahutusvajadus on väga väike, pigem mõtteviisi arendamise eesmärki. Praktikas peaksime energiaringi asendama poolringiga, kus elamu lõunakülg oleks päikesele avatud. Harvaesinevad lühiajalised kuumaperioodid elame üle õigesti valitud ruloode või ribakardinate abil. Kui mõnel päeval tulebki käivitada õhukonditsioneer, siis on energiakulu selle käigushoidmiseks tühine, võrreldes energiahulgaga, mille kaotaksime jahedamatel perioodidel seeläbi, et ruume tuleb rohkem kütta, kuna palavate ilmade päikesekaitseks istutatud puud ei lase päikesel teha oma tööd.

Alustuseks aga tuleks uurida oma krundi eripära: valitsevate tuulte suundi, võimalike õhukeeriste, tuulekoridoride ja külmalohkude kohti, olemasoleva haljastuse mõju ning esteetilisust. Arvestada tuleb ka hoone paiknemisega maastikul. Kui see on tehtud, on juba lihtne ühendada meeldiv kasulikuga – rajada „kaks-ühes-haljastus“, mis pakuks nii silmailu kui kaitseks külmade tuulte eest.

Kasutatud kirjandus:

1. Harris, R.W., Clark, J.R., Matheny, N.P. Arboriculture. Practice Hall. New Jersey, 2004
2. Moor, U., Mikk, M., Peepson, A. Mitmeliigiliste põõsasribade rajamine. Ökoloogiliste Tehnoloogiate Keskus, 2001
3. Nurme, S. Tuulekaitse ei tähenda ainult mugavust. MTÜ EKKÜ, 16.11.2012
4. Pihelgas, E. Metsabioloogia. Valgus, 1983
5. Watson, B. Trees. Their Use, Management, Cultivation and Biology. Crowood Press, 2010


Aino Mölder, Luua metsanduskooli õpetaja
06.01.2013