Valgamaa Kutseõppekeskuse uus energiasäästlik õppehoone ja õpilaskodu

Ajal, mil energia hinnad jätkavad tõusu, muutub hoonete efektiivne energiasäästlikumaks muutmine üha päevakajalisemaks.  Majade renoveerimisel ja uute hoonete ehitamisel pööratakse  aina rohkem tähelepanu ka sellele, kuidas vähendada kulutusi energiale. Kui Eurostati 2002. aasta andmetel tarbis Euroopa Liidu 15 liikmesriigi elamu- ja teenindussektor keskmiselt 40,27% kogu toodetud energiast,  siis Eestis oli vastav näitaja koguni 53,84%.

Olukorra muutmiseks võttis Euroopa Parlament  ja Euroopa Nõukogu 2002. aastal vastu direktiivi 2002/91/ EÜ hoonete energiatõhususe kohta, mis nõuab liikmesriikidelt hoonete energiatõhususe suurendamist. Eestis võime lugeda harjumuspäraseks, et hästi ehitatud 150 m2 pereelamu kütmiseks (soe vesi + ruumiõhk) kulub aastas 20000 kWh energiat, mis teeb erikuluks 133 kWh/ m2 aastas. Halvema ehituse puhul küünib see näitaja üle 300 kWh/ m2 aastas.

Valgamaa Kutseõppekompleksi puhul on tegemist mahult suurima haridusinvesteeringuga Valga linnas. Projekti kogumaksumus 11,6 miljonit eurot. 

Ideekonkursi tingimuste kesksel kohal oli nii hoonete arhitektuur kui ka energiasäästlikkus. Olime konkurssi korraldades üsna veendunud, et kauni arhitektuuriga hoone saab olla energiasäästlik. Tehnilise projekti valmimise järel teostasime hoonete energiabilansi arvutused spetsiifilise tarkvarapaketi PHPP2007 (EVS EN 13790 toodud metoodika)  järgi kolmes erinevas variandis, võrdlesime neid ja jäime variandi juurde, kus seinte U-arv on 0,091 W/ m2K; katuslael 0,073 W/ m2 K, akendel 0,7 W/ m2 K (klaas 0,5) ja ustel 1,3 W/ m2 K.  Tegemist on betoonkarkasshoonega, mille kandvaid osi ümbritseb omamoodi soojapidav rüü. Seinakonstruktsioon on alljärgnev: koolihoones SPU-AL 100 mm (vahelagede kohas Aluthermo Quattro) ja hostelis SPU-AL 80 mm, millele mõlema hoone terasroovil lisandub Z-150 mm mineraalvill + terasroovil Z-50 mm mineraalvill + tuuletõke 30 mm + puitroovil Cetris-plaat. Katuslagi EPS 500-700mm. Piirete arvutuslikud soojusjuhtivustegurid on sedavõrd väikesed, et selliste näitajate saavutamine reaalsuses on päris raske.

Ehitustöö väikseimgi viga, kui soojustust ei paigaldata hoolikalt ja välisõhk pääseb kusagilt soojustuse taha, võib seina soojusjuhtivust oluliselt muuta. Sama on akna- ja ukseavade tihendamisega. Ehitustööde korraldamisel võeti seda arvesse, nii et seinte ehitust jälgisid pidevalt alltöövõtja poolt määratud isik, peatöövõtja objektijuht, objektiinsener ja omanikujärelevalve insener (kes oli objektil iga päev kohal) ja muidugi ka tellija projektijuht. Talvel termokaameraga mõõtes leidsime siiski paar kohta, mis ei olnud nõuetekohaselt tehtud, ning viga tuli parandada.

Nüüd on hooned olnud aasta aega kasutuses (pilt 1). Õppehoone kogu aastane energiakulu/ m2 oli 60,25 kWh ja hostelil 80,14 kWh. See on tulemus, mida me eelnevalt ka prognoosisime. Kuigi igale uue hoone projektile tuleb koostada energiatõhususe arvutus (energiamärgis), ei pruugi tegelik tulem alati  loodetuga kuigi täpselt kokku langeda. Oleme esimese käigusoleku aasta jooksul nii mõndagi muutnud ja parandanud ning võime loota, et teise aasta energiatarve tuleb esimesest väiksem. 

Klassiruumide ventilatsioonisüsteem on välja ehitatud selliselt, et nii sissepuhke- kui ka väljatõmbetorustikul on elektriliselt avatavad on-off  klapid. Kui klassiruumis õppetööd ei toimu, on klapid peaaegu suletud ja toimub minimaalne õhuvahetus, tunni alguses avatakse klassiruumis oleva lüliti abil klapid täies ulatuses. Tunni lõpus peab need klapid uuesti sulgema, kuid alati ei seisa see meeles ja ruumi ventilatsioon jääb tööle avatud klappide režiimis. Esineb olukordi, kui klassis on väga vähe õpilasi, kuid ventilatsioon töötab ikkagi täiesti avatud klappide režiimil, ehk ruumi ventileeritakse vajadusest tunduvalt intensiivsemalt ja energiat kulutatakse asjata. Käimas on hange, et klassiruumide ventilatsioonisüsteemi juhtimine viia CO₂ andurite abil sõltuvusse õhu kvaliteedist, millega peaks klassiruumide ventilatsioonile kuluv energia vähenema ca 2 korda.  Katsed on näidanud, et õhu kvaliteedi muutus ei toimu kohe tunni alguses, vaid normväärtuseni jõutakse olenevalt paljudest teguritest  ca 20..25 minuti jooksul, alles siis avab andurilt saadud signaal klapid ja avatud režiimi ei pruugi need jääda tunni lõpuni, vaid ümberlülitus võib toimuda tunduvalt varem, samas ka uuesti avamine ja sulgemine.Koolihoones on väga palju mitmesuguseid seadmeid, ka nende valikul on tähtsal kohal olnud uudne energiasäästlik tehnoloogia. Seadmete energiakulu on õppekompleksi puhul päris suur.  Kui viiakse läbi keevitajate koolitust, on kõik 12 agregaati päevas 8 tundi töös. Valgamaa KÕKis on moodne puidutöökoda, kus iga tööpingi juurest tõmmatakse tolm ja jäätmed ära aspiratsioonisüsteemi abil (foto 2). Tegemist on küllaltki suurte õhukogustega (muidugi on süsteem ehitatud selliselt, et iga seadme sisselülitamisel avatakse ainult selle seadme klapp ja aspiratsioonisüsteemi ventilaatori pöörded muutuvad sellele vastavalt), mille äratõmme samas jahutab intensiivselt ruumi õhku ehk kulutab energiat.

Energiasäästlikkuse osas on puidutöökoja aspiratsioonisüsteemi väga oluline , kuid Valgamaa Kutseõppekeskus on siin energiakokkuhoidu ehk ”rohelist faktorit” (Green-Factory) veelgi edasi arendanud. Aspiratsioonisüsteemist kogutakse puidu peen fraktsioon kokku ja pressitakse briketiks, millega köetakse kooli majandushoonet-kaarhalli (foto 3).

Samasugune on ka autode remondihalli heitgaaside äratõmbesüsteem. Olgu köök, keevitusklass, auto- või puidutöökoda – õhukvaliteedi nõuded peavad olema tagatud, nendes ei ole  kusagil järelandmisi tehtud.  Nende nõuete täitmine teeb kutseõppeasutuse energiakulu pinnaühikule võrdlemise tavakooliga võrreldamatuks, sest ühel juhul on kulukomponente tunduvalt rohkem kui teisel. Tänavu on meil plaanis sisustada energiasäästu labor, kuhu kuuluvad seadmed rõhutesti tegemiseks, väga hea soojustagastiga ventilatsiooniseadme makett, päikesekütte makett, mõõteriistad soojakao, energia ja õhuhulga kvaliteedi  mõõtmiseks. Ka see hankemenetlus hetkel käib. Soetatavate seadmetega saame korraldada täiendkoolitust, aga teostada ka mitmesuguseid mõõtmisi oma hoonetes, et leida üles need kohad, kus esineb veel mittevajalikku energiakulu.

Mida näitavad energiakulu komponendid?

Energiakulu komponentide kohta võib leida Saksamaal koostatud tabeleid ja diagramme. Neid on tehtud ka Eestis, ent kas need tulemused on tõesed, millest need sõltuvad ja mida need üldse näitavad? Energiakulu taandamine ruumi pinnaühikule tundub ebamäärane ja ei iseloomusta energiasäästu tegelikult kuigi hästi. Ruumi õhku saastab seal viibiv inimene, mitte ruumi ruutmeeter, sama on sooja vee ja elektriseadmete kasutamisega. Eestis ei ole haruldane, et  ühel inimesel on kasutada vaevalt 10 m2 pinda, samas teisel võib see ületada 400 m2. Kui nüüd arvestada 50 liitrit 55-kraadist vett inimese kohta päevas, siis ruutmeetrile taandades erineb tarbevee soojendamiseks kuluv energia  näitaja 40 korda. Kui vee soojendamiseks kasutatakse elektriboilerit, siis kulub aastas kuluva vee soojendamiseks keskmiselt? 1044 kWh elektrienergiat. 10 m2 pinna kasutajal on see 104,4 kWh/ m2 aastas ja 400 m2 puhul 2,61 kWh/ m2 aastas! Kuna tegemist on elektrienergiaga, siis  eelpool toodud näitajate korrutamisel  kaalumisteguriga 1,5  on kogu eluhoonele lubatav piirväärtus 150 kWh/m2 10 m2 ruumipinna kasutajal juba  ületatud. Kui proovida teemat edasi arendada ja vaadata, kui palju tarbib inimene energiat ühel või teisel juhul , siis on pilt täiesti vastupidine.

Kuna vastavalt Vabariigi Valitsuse määrusele tohib tänasel päeval ehitada eluhoonet, mille kaalutud energiatarve ehk energiatõhusus ei ületa 150 kWh/m2 aastas, siis võiks see väärtus ollagi etaloniks, millega oma  ehitist võrrelda.

Mis on kaalutud energiatarve?

Kaalutud energia saadakse, kui tarbitav energia korrutatakse kaalumisteguriga. Toon meie hoonetega sarnase näite, kus kasutatakse tarbevee soojendamiseks ja küttenergia saamiseks maasoojuspumpa.
Valgustus-, olme- ja ventilatsiooniseadmete elektritarve on 45%  ning tarbevee soojendamiseks soojuspumba abil 15% etalonväärtusest ehk 150 kWh/m2 aastas.

Need  nimetatud kulukomponendid kokku annavad  kaalutud energiakuluks ligikaudu 91 kWh/m2 ehk 60% aastas. See näitaja ongi eluhoonete puhul keskmiselt 90-100 kWh/m2a.  Kütteenergiale saab  maksimaalselt kulutada  40% ehk 59 kWh/m2 a.  Kui nüüd kõrvutada erinevaid kütteliike, siis märkame  päris suuri erinevusi ja teatud kütteliikide puhul on piirväärtuse (kokku 150 kWh/ m2 aastas) sisse jääda raske, kui mitte võimatu.

Kütteenergia kulu suurendavad  õhutusest tekkiv  soojakadu, läbi piirete väljuv energia, samas aga annavad ruumi lisaenergiat inimesed, valgus- ja muud  elektriseadmed  ning  akende kaudu sisenev päikeseenergia. 

Kas maasoojuspumba kasutamine on teistest kütteliikidest energiatõhusam?  

Jah, tuntavalt, sest  linnalises keskkonnas ei ole paljudel juhtudel  peale kaugkütte või õhksoojuspumpade muu kütteliigi kasutamine võimalik. Kaugkütte puhul on kaalutud kütteenergia aga rohkem kui 2 korda suurem soojuspumbaga toodetust.  Õhksoojuspumbad on teinud läbi jõudsa arengu ja nende poolt toodetav energia on maksumuselt kaugküttest soodsam. 

Meelis Hõbemägi
Valga KÕK projektijuht 
20.09.2012