Jutt käib põhust ehk teraviljade vartest, mis pakitakse pärast viljakoristust tavaliselt põhurullideks või -pakkideks. “Viimased näevad välja nagu suured tellised ja sarnaselt tellistega saab neist ka seinu laduda,” selgitab Artur Pata. “Sõltuvalt soovitud välisilmest ja kohalikust kliimast, on võimalikud erinevad viimistlused, alustades savikrohvist ja lõpetades puitvoodriga.”

Põhupakkidest passiivmaja

Pata uuringu järgi võib põhupakkidest ehitatud sein vastata rangetele passiivmaja standarditele. Kuna passiivmajad on kütteenergia poolest ligi kümme korda energiatõhusamad praegustest majadest, tähendab see märkimisväärset rahasäästu igakuistes arvetes.

Ta toob välja, et passiivmajade veebiandmebaasis on esitatud 11 põhupakke soojustusena kasutavat passiivmaja, millest vanim on ehitatud 2002. aastal Austrias ja uusim 2013. aastal Hispaanias. 11-st kaks on ametlikult passiivmaja instituudi poolt sertifitseeritud, teised on projekteeritud passiivmajadena. Põhu soojusjuhtivusteguriks on kasutatud väärtust 0.055 W/(m*K).

Pata uuris nende ehitiste välispiirdeid (põrandaid, seinu ja katust), ehitusstiili, soojustuskihi paksust ja summaarset soojusläbivust. Laias laastus on põhumajad ehitatud kolmel eri viisil.

Esimesed põhupakkmajad ehitati üle 100 aasta tagasi Nebraskas kandvas stiilis. See tähendab, et põhupakid laoti seinaks nagu tellised ja katus toetus otse neile. Seinad krohviti savi- või lubikrohviga seest ja väljast. “Need majad on praegugi kasutuses, mis on küllaldane tõestus selle ehitusstiili vastupidavusest,” sõnas Pata. Samas passiivmajade andmebaasis on taoliselt ehitatud maju registreeritud vaid üks. “Põhjus võib olla selles, et Euroopas on kandev põhupakksein suhteliselt tundmatu ja see võib muuta ehitusloa saamise keeruliseks.”

Teine variant on kasutada põhupakke soojustusena karkass-seinas – katus toetub (puit)karkassile, mille vahed on täidetud põhupakkidega. See viis sarnaneb enim tänapäevase ehituspraktikaga, kuid kuna tüüpilise põhupaki laius on 450 millimeetrit, on sein vähemalt pool meetrit paks. See on andmebaasi järgi levinuim viis põhk-passiivmaja ehituseks.

Ehitusstiilidest noorimas pressitakse põhupakid kahe jäiga plaadi vahele ja moodustatakse võileivalaadne põhkpaneel. “Kaks põhkpaneelide tootjat kolmest – ModCell ja Ecococon – on saavutanud enda seinasüsteemidele ka passiivmaja sertifikatsiooni, mis tunnistab need sobivaks Kesk- ja Lõuna-Euroopa kliima aga mitte Eesti kliima jaoks,” teab bakalaureus.

Põhkpaneelid valmistatakse enamasti spetsiaalsete masinatega tehastes. See tähendab, et paneelide transpordiks ja püstitamiseks on vajalik rasketehnika, mis ei pruugi olla väikeehitise puhul enam majanduslikult mõistlik. Eelisteks on hooneümbriku kiire püstitamine ja standardiseeritud ehitusprotsess.

Levinud müüdid põhupakkmajadest

“Põhuehituse harulduse tõttu võivad arutelud põhupakkseinte üle kergesti takerduda juba sõltumatult tõestatud omaduste oletamistesse,” tõdeb Pata. Selle vältimiseks esitab ta vastused levinumatele müütidele.

Tuleohtlikkus: Testide järgi peavad Kanadas kandvad põhupakkseinad kuni 1000 kraadisele kuumusele vastu kaks tundi. Seinad vastavad Austraalia tuleohutuskoodeksi nõuetele kuni keskmise metsatulekahjuriskiga piirkondades.

Närilised: Erinevalt villsoojustatud seinast pakub näriliste eest kaitset põhupakke kattev savikrohvikiht, mille sisse võib täiendavalt lisada peenesilmuselise metallvõrgu. Kuna põhksein koosneb teraviljataimede vartest, mis pakitakse pärast viljapeade koristust ja on keemiliselt koostiselt väga sarnased puiduga, pole sein ise närilistele toiduna ahvatlev.

Põhu saadavus: Põhupakk pole olemuselt ehituspoe kaup, mida võib kiletatud kuubikutena poe taga parklas hoida. Põhupakkide saamiseks on mõistlik pöörduda kohalike teraviljakasvatajate poole enne viljakoristust. “Kui nõudlus ehituskõlbulike pakkide järgi kasvab, tuleb ka pakkumine järgi, sest põhk ehitusmaterjalina on hinnalisem kui muudes rakendustes,” ennustab Pata.

Hübriidseina läbilõige. Vasakult paremale: välimine laudvooder, väliskarkass, savikrohv, põhupakk, teibitud OSB plaat, sisekarkass. Siseviimistlust pole joonisel kujutatud. (Allikas: Artur Pata)

Uus võimalus põhupakkseina ehitamiseks

“Suuremate passiivmaja projektide puhul on sertifitseeritud põhkpaneelide kasutamine loogiline, kuid see pole transpordi ja püstitamise hinna tõttu ökonoomne maapiirkondades, kus passiivmaja tellija, ehitaja ja tulevane omanik võib sageli olla sama isik. Just sellise olukorra jaoks on vaja välispiirde lahendust, mis oleks samaaegselt piisavalt suure soojustakistusega, õhutihe ja külmasillavaba. Kusjuures lahendus peaks olema selline, et need omadused oleksid iseehitaja poolt kergesti saavutatavad ja säiliksid terve ehitise kasutusaja jooksul.”

Pata pakub bakalaureusetöös selleks välja hübriidseinad. “Karkass-seinast ja kandvast seinast hübriidi on lihtsaim kasutada just neil, kes soovivad põhust passiivmaja ise algusest lõpuni valmis ehitada.”

Hübriid-põhkseina ehitamiseks püstitatakse soojustatud plaatvundamendile kandev sisemine puitkarkass koos sarikate või fermidega. Karkassi väliskülg kaetakse vundamendist kuni katuseharjani õhutihedalt teibitud ühendustega orienteeritud puitlaastu plaadiga (OSB). See passiivmajade jaoks tavaline lahendus võimaldab saavutada väga õhutiheda karkassi, mille korral talvel soe siseõhk ei välju pragudest hoone seintes vaid läbi energiatõhusa soojustagastusega ventilatsioonisüsteemi.

Plaadi väliskülje vastu laotakse kuni katuseharjani põhupakksein. “Tuuletõkkeks sobivaim on savikrohvi kiht ja välisviimistluseks eraldi puitkarkassil laudvooder, ütleb Artur Pata. Ta lisab, et tema hübriidseina eelisteks on kerge ja kontrollitud ehitusprotsess, külmasillavabadus ning odavus. Hübriidseina soojusläbivuseks tüüpilise 450-millimeetrise paksuse põhupaki korral arvutas ta 0.113 W/(m2K). See vastab passiivmaja kriteeriumitele külma kliima jaoks, mille alla loetakse ka Eesti.

“Põhupakkehitus on jõukohane kõigile, sobib hästi kogukondlikuks tööks ja ei eelda kallite ega keeruliste masinate olemasolu,” räägib ta. “Põhu kasutamine on loodussäästlik ja ise-ehitajale taskukohane. Arvestades, et kolmandik maailma rahvastikust elab veel muld- või saviehitistes ja et teraviljakasvatus on praktiliselt universaalne, on põhupakkidel ehitusmaterjalina potentsiaal parandada miljardite elusid.”

Näidiselamu koos mittepassiivse esiku ja verandaga (paremal). (Allikas: Artur Pata)

Kas põhust majaseinad tõesti sobivad Eesti kliimasse?

Pata testis seda passiivmajade energiaarvutuste simulatsiooniprogrammiga (PHPP) enda disainitud näidiselamu peal, millel on hübriid-põhupakkseinad. Sisenditeks programmi olid muu hulgas andmed näidishoone geomeetria, varjutatuse, välispiirete soojuslike omaduste, avatäidete, planeeritud kütteallika ja Eesti kliima kohta. Tarkvara näitas, et hübriid-põhupakkseinadega on võimalik ehitada passiivmaja kriteeriumidele vastav elumaja. Kuid selleks tuleb kasutada parimaid olemasolevaid aknaid ja uksi, mis on külmas kliimas tavaline.

Simulatsioonide ja arvutustega tõestas Pata, et hübriid-põhkseinad sobivad passiivmaja välispiireteks ja et põhul on koht tuleviku energiatõhusas ehitusööstuses. “Järgmiseks aastaks on ka esimene selliste seintega elamu valmis,” lubas ta.

Artur Pata bakalaureusetööd juhendas Siim Hödemann füüsika instituudist. TÜ materjaliteadlaste populaarteaduslike lühiartiklite konkursil Facebooki lehel “Teadus ja tehnoloogia” osutus Pata teadustöö tutvustus parimaks.

Artur Pata võitis möödunud aastal koos informaatikamagistrant Kristjan-Julius Laagiga ka energiasäästukonkursi Negavatt projektiga “Võta kraanist!”. Nad paigaldasid TÜ raamatukogusse neli joogivee võtmiseks sobivat kraani ning lisaks veel 40 samasugust teistesse õppehoonetesse. Samuti jagasid ja müüsid tudengid korduvkasutatavaid joogipudelid.