Jätkusuutlik arhitektuur

Jätkusuutlik arhitektuur (inglise keeles sustainable architecture) on arhitektuuri alaliik, mis püüab energiatõhususe ja keskkonnasõbralike materjalide kasutamisega vähendada hoonete negatiivset mõju keskkonnale. Jätkusuutlik arhitektuur kasutab ehituskeskkonna loomisel teadlikku lähenemist energiale ja looduslike elupaikade säilimisele. Jätkusuutlikkuse idee on kinnitada, et meie tegevused ja otsused täna ei piiraks tulevaste põlvkondade võimalusi. Jätkusuutliku arhitektuuri kõige tähtsam eesmärk on, et kogu hoone oleks kogu oma eluaja energiatõhus. Arhitektid kasutavad mitmeid aktiivseid ja passiivseid meetodeid, et vähendada hoone energiavajadust ja suurendada nende endi võimet toota energiat. Et saaks kasutada võimalikult suures mahus kohalikke ja alati olemasolevate energiaallikaid, tuleks hoonele teha selle asukoha põhjalik analüüs. Aegade jooksul on välja arendatud mitmeid passiivseid energiasäästu tehnoloogiaid. Need tehnoloogiad säästavad energiat kütmise, ventilatsiooni ja jahutuse arvelt ja nende tehnoloogiate puhul pööratakse tähelepanu ruumide asetusele, akende suurusele ja nende orientatsioonile ilmakaarte suhtes. Energiat on võimalik kokku hoida ka majade fassaadide ja tänavate õigesti paigutamisega. Päikeselt kiirguva energiaga on võimalik hoone kütmiseks ja inimeste tarbeveeks kasutatavat vett soojendada. Kui räägitakse soojusenergia tootmisest, kasutatakse mõistet päikesekollektor. Välja on töötatud kaks erinevat tehnilist lahendust, kuidas võib vesi päikeseküttesüsteemis ringi käia. Nendeks on otsene ringulus ja kaudne ringlus. Otsese ringluse korral pumbatakse vesi läbi päikesekollektori, kus see soojeneb. Selline süsteem ei tohiks aga kasutusel olla seal piirkondades, kus temperatuur võib langeda alla 0 °C. Kaudse süsteemi puhul pumbatakse läbi kollektori vee ja näiteks glükooli segu, mis omakorda soojusvahetis soojendab vett. Glükool väldib kollektoris voolava aine külmumist. Kaks kõige tavalisemat päikesekollektorite tüüpi on plaatkollektor ja vaakumkollektor. Plaatkollektor on parema vastupidavusega, aga neelab päikeseenergiat pilvise ilmaga vähem. Vaakumkollektorite eelis on ka see, et nad ei kaota konvektsionaalselt soojust, mis parandab nende efektiivsust. Tänapäeval kodumajapidamistes populaarsed elektrilised veesoojendid tarbivad aastas umbes 4500 kW elektrienergiat. Kui kasutada päikesekollektoreid, võib see katta kuni poole vastavast energiatarbest. Päikesekollektorite paigaldamise maksumus on küllaltki suur, aga aastaste energiasäästudega on tasuvusajad küllaltki lühikesed. Jätkusuutliku hoone kuju ja asetus peaks olema selline, et selle pikim külg kulgeks ida-lääne suunal. Seega on kõige pikem külg suunatud lõunasse, kust on hea soojusenergiat salvestada. Samuti on väga oluline, et hoone välispind oleks võimalikult väike. Mida väiksem on välispind, seda väiksemad on ka energiakaod läbi välispiirete. Päikesepaneelid ehk PV-paneelid kasutavad elektrienergia tootmiseks päikeselt tulevat kiirgust, mis on taastuv energiaressurss. Elektrienergia toomise järgi jagatakse päikesepaneelid peamiselt kaheks: suurema kasuteguriga monokristallilised päikesepaneelid ja polükristallilised paneelid, mis on väiksema kasuteguriga. Päikesepaneeli võimsus sõltub asetusest, efektiivsusest ja kliimast. PV-paneelide puhul näitab efektiivsus protsentuaalselt kui palju suudab päikesepaneel päikeseenergiat ümber muundada elektrienergiaks. Tavalised efektiivsused on poest vabalt kättesaadavatel päikesepaneelidel umbes 4–28%. Päikesepaneelid saavad maksimaalse kiirguse siis, kui nad on asetatud risti päikesekiirgusega. Põhjapoolkeral asetatakse seega paneelid otse lõunasse. Kui põhjapoolkeral pole talvisel ajal PV paneelid suunatud otse lõuna suunda, on energia tootmine väga suures osas vähendatud. Talvel suurima energiatootlikkuse saamiseks tuleks paneelid asetada +15° nurga alla, suvel −15° nurga alla. Et kogu aasta tootlikkus oleks maksimaalne, peaksid paneelid olema paigaldatud võrdse nurga alla nende asukoha laiuskraadiga. Tuulegeneraatorite kasutamine jätkusuutlikes projektides vajab mitmete asjaolude analüüsimist. Rahaliselt on tuulikute tootlikkust arvestades väikesed generaatorid kallimad kui suured. Piirkonnas, kus tuult on vähe, on määravaks teguriks hoolduskulud. Tuulevaestes piirkondades on tihti hooldusele kuluv raha võrdväärne generaatori toodetud elektrienergia maksumusega. Tuulegeneraatorid hakkavad tööle, kui tuule kiirus on minimaalselt 3,6 m/s. Suurim tootlikkus on 13–17 m/s tuulekiiruse puhul. Tuulegeneraatori energiapotentsiaal on võrdne tuuliku labade pikkuse ruudu ja nende pöörlemiskiiruse kuubi korrutisega. Tuulegeneraator ei saa olla jätkusuutlik, kui pole piisavalt tuult, seega on mõistlik paigaldada tuulegeneraatorid sinna, kus on keskmine tuulekiirus üle 6,7 m/s. Kui arvesada inimesele mõjuvaid asjaolusid nagu näiteks õhukvaliteeti või kliimamuutusi, on maismaal toodetud tuuleenergia on odavam kui süsi, gaas või tuumaenergia. Soojuspump on seade, millega kantakse soojus madalama temperatuuriga alalt üle kõrgema temperatuuriga alale. Soojuspumpa saab kasutada küttesüsteemides ja tehnoloogilistes protsessides. Neid võib paigaldada nii uutele kui ka vanadele majadele. Soojuspump võib kasutada kütteks või sooja tarbevee tootmiseks energiat nii välisõhust, veekogust kui ka maapinnalt. Õhksoojuspumbad on võrreldes teiste soojuspumpadega küllaltki odavad, kuid nende efektiivsus langeb palju, kui välistemperatuur on väga külm või väga soe. Seega sobivad õhksoojuspumbad vaid mõõduka kliimaga aladele. Nendele aladele, mis pole paraskliimas, on õhksoojuspumpadele heaks alternatiiviks maasoojuspumbad. Õhksoojuspumba ja maasojuspumba peamine vahe on see, et maasoojuspumbal on soojusvaheti maapinna sees. Maasoojuspump kasutab ära küllaltki ühtlase ja pehme soojusenergia, mis on maa sees. Maasoojuspump maksab umbes poole rohkem kui õhksoojuspump. Samas algsed kulud saadakse energiavajaduse vähenemisega küllaltki kiiresti tasa. Energiavajaduse vähenemine tuleb eriti selgelt esile seal, kus on kuumad suved ja külmad talved. Keskkonnale väiksemate mõjudega materjale kasutatakse nii palju kui võimalik. Näiteks mürgiseid formaldehüüde sisaldavate soojustusmaterjalide asemele saab hoone soojustuseks paigaldada väikese emissiooniga materjali, näiteks ümbertöötatud tekstiili või purustatud vanapaberit. Putukate soojustusest eemale hoidmiseks kasutatakse näiteks boorhapet. Lenduvaid orgaanilisi ühendeid (LOÜ) on igas majapidamises. Need satuvad sinna väga erinevatest kohtadest. Neil on suur aururõhk ja väike vees lahustuvus ning need on hoonetes põhilised haigustekitajad. LOÜ-d põhjustavad närvisüsteemihäireid ja meeltesegadust. Lenduvaid orgaanilisi ühendeid võib inimese kehasse sattuda näiteks hingamisel või puhastamata põhjavee joomisel. Ehitustöölised on suurendatud riskiga, sest LOÜ-sid lendub päikselise ilmaga näiteks värvidest. Hoolimata sellest, et ehitusmaterjalide loodussõbralikkus on hoone ehituse juures väga oluline punkt, on materjalide jätkusuutlikkuse ja loodussõbralikkuse hindamine seni väga keeruline. Praegu on maailmas palju erinevaid standardeid ja sertifikaate, mida materjalidele antakse. Ometi pole need sertifikaadid päris täpsed ja segadust on palju. Kõlanud on ettepanekuid, et kogu materjalide hindamise süsteem tuleks ümber teha. Jäätmed on kõik see, mis jääb inimese elutegevusel üle. Jäätmeid tekib nii majapidamistes, ärihoonetes kui ka ehitusel. Jätkusuutlikus arhitektuuris püütakse võimalikult palju kasutada moodsat "on-site" ehk kohapeal tehtavat jäätmekäitlust. Selles kasutatakse korduvalt näiteks duššidest ja pesumasinatest pärit halli vett ja WC-potid on reguleeritava veekogusega. Ka vihmavett kogutakse katustelt mahutitesse. Jätkusuutliku ehituse konsultant peaks olema projekti kaasatud juba selle algfaasis. Konsultant aitab õigesti koostada lähteülesande. Kui on olemas korralik lähteülesanne, on tellijal või omanikul lihtsam leida projekteerija. Mõistet "jätkusuutlikkus" on ehituse valdkonnas seostatud seni peamiselt erinevate energiasäästlike ehitustehnoloogiatega. Mõned teadlased on hakanud arhitektuuri seostama ka inimese ja looduse omavaheliste seostega. Kui me nõustume, et arhitektuur võib olla looduse ja inimese vaheline seosepunkt, avab see palju uusi teemasid, mida uurida. Muhammad Ali Tirmizi,Sustainable building strategies for Pakistan Doerr Architecture, Definition of Sustainability and the Impacts of Buildings M. DeKay & G.Z. Brown, Sun Wind & Light, architectural design strategies, 3rd ed. Wiley, 2014 M. Montavon, Optimization of Urban Form by the Evaluation of the Solar Potential, EPFL, 2010 Päikeseküte infoportaal John Randolph and Gilbert M. Masters, 2008. "Energy for Sustainability: Technology, Planning, Policy," Island Press, Washington, DC. "Keskkonnasõbralik projekteerimine, ehitusinfo". Originaali arhiivikoopia seisuga 8. detsember 2015. Vaadatud 29. novembril 2015. G.Z. Brown, Mark DeKay. Sun, Wind & Light. 2001 Ares elekter "Home wind turbines dealt killer blow" The sunday times, 16. aprill 2006 TTÜ, mehaanikateaduskond, soojustehnika-instituut, õppematerjalid, soojuspumbad, [1] SUSTAINABLE BUILDINGS: THE LOW ENERGY PATH TO GOOD INDOOR AIR QUALITY, Hal Levin, 2003,[2] Vermont department of health, VOCs (Volatile Organic Compounds) "U.S National Library of Medicine, Volatile Organic Compounds". Originaali arhiivikoopia seisuga 20. november 2015. Vaadatud 29. novembril 2015. James, J.P., Yang, X. Indoor and Built Environment, Emissions of Volatile Organic Compounds from Several Green and Non-Green Building Materials: A Comparison, January 2004 [3] "Carnevaliustis architects, architectural sustainability in action". Originaali arhiivikoopia seisuga 3. detsember 2015. Vaadatud 29. novembril 2015. Madalenergia- ja liginullenergiahoonete kavandamine, Juhend büroo ja avalike hoonete tellijale, Targo Kalamees, 2012 [4] Urban Design Ecologies: AD Reader.McGrath, Brian (2013), John Wiley & Sons, Inc. pp. 220–237. ISBN 978-0-470-97405-6.[5]