KTU profesorius: gyvenimas po žeme – iššūkis, būtinybė ar prabanga?

Tadas Ždankus, Kauno technologijos universiteto (KTU) Statybos ir architektūros fakulteto (SAF) profesorius

Vykstant sunkiai suvokiamam Rusijos įsiveržimui į Ukrainą ir, praėjus pirminiam šokui, žmonėms kilo klausimų dėl mūsų šalies gynybos stiprinimo ir gyventojų apsaugojimo karo atveju nuo galimos žūties. Vėl suaktyvėjo kalbos dėl specialių slėptuvių.

Žinome, kad Lietuvoje jų infrastruktūra ganėtinai apleista, bet per 60 proc. Lietuvių gyvena daugiabučiuose ir kritiniais atvejais prieglobsčio nuo sprogimų virstų daugiabučių ar privačių namų rūsiai.

Deja, pastarųjų metų tendencijos dalį gyventojų paliko išvis be įrengto rūsio ar pusrūsio. Ir tam yra paprastos fizikinės priežastys – Lietuvoje turime sąlyginai aukštą gruntinio vandens lygį, dėl ko mūsų rūsiai dažniausiai asocijuojasi su vėsia ir drėgna patalpa, o jų tinkamas įrengimas nors inžineriškai ir įmanomas, bet kainuoja papildomas lėšas, kurias išleisti nori toli gražu ne kiekvienas.

Istorinė perspektyva

Žvelgiant istoriškai, žmonija kai tik galėjo, stengėsi lįsti lauk iš tamsių, drėgnų urvų ir statytis sau namus atviroje vietovėje. Tai davė ir daug pliusų: natūrali šviesa, sausesnės patalpos, į patalpas nebėgantis lietaus vanduo, grynas oras, daugiau įėjimų, galimybė planuoti ir žinoma atsiveriantys vaizdai.

Ilgainiui miestų plėtra ir tinkamos vietos stoka lėmė jos vertės kilimą ir daugiaaukščių pastatų statybą. Virš žemės įsirengę gyventi ir dirbti žmonės, po žeme, neskaitant šachtų, dažniausiai buvo įrengiamos tik gamybinės, sandėliavimo arba pagalbinės patalpos. Šiuolaikiniuose megapoliuose kaip niekada trūksta vietos pastatams. Urbanizacijai dar tik įgaunant pagreitį, požeminių gyvenamųjų pastatų plėtra vis labiau turėtų atrodyti kaip logiškas sprendimas.

Tačiau kodėl iki šiol gyvenimas tokiuose namuose dažniausiai atrodo kaip iššūkis arba kaip laikinas, dažniausiai dėl ekonominių priežasčių nulemtas, sprendimas? Iš dažniausių nuogąstavimų, be tamsos, vėsos ir drėgmės, požeminių pastatų atveju yra minimas net ir galimas oro trūkumas, įvardinama padidėjusios radono koncentracijos grėsmė, užliejimo vandeniu pavojus, įkalinimas žemės drebėjimo atveju, užgriuvus įėjimui, vaizdo pro langą trūkumas, spengianti tyla ir pan.

Gyvenant požeminiame name, žmonių baimės gali virsti ir liga – klaustrofobija. Įdomu tai, kad gyvenant aukščiau antrojo aukšto, iškritus iš pastato, galima sunkiai susižeisti ar užsimušti, tačiau aukščio baimės nėra, akrofobija neišsivysto. Panašu, kad gyventojai paprasčiausiai gyvenimą aukštyje priima kaip natūraliai įprastą ir apie tai net negalvoja.

Jei daugiaaukštis pastatas yra mieste, susiduriama su triukšmu. Natūrali oro ventiliacija neužtikrina švaraus oro naudojimo, taip pat ne visi gyventojai gali pasigirti gražiu vaizdu pro langą – dažniausiai matoma kito pastato siena, vidinis kiemas ar gatvė. Dangoraižių atveju apatinė pastato dalis dažnai patenka į kito pastato šešėlio zoną, o tai gali reikšti nepakankamą apšvietimą net ir šviesiuoju paros laikotarpiu. Pastato griūties atveju, nespėjus evakuotis, pavojus gyvybei grėstų ne tik viršutinių aukštų gyventojams, bet ir apatinių, o geriausiu atveju tai būtų įkalinimas griuvėsiuose. Gaisrų atveju, ugnis lengvai plinta į viršutinius pastato aukštus, atkirsdama ir įkalindama gyventojus. Tad minusų gyvenant aukštyje yra ne ką mažiau nei apsigyvenus požemiuose.

Teikia didesnį saugumą

Į šį klausimą žiūrint iš statybinės pusės, dažnai teigiama, kad net be žemės darbų požeminių namų statyba bus brangesnė, nes konstrukcijos turės atlaikyti grunto ir gruntinio vandens slėgius, reikės spręsti gruntinio vandens klausimus – jį žeminti arba hermetizuoti pastato išorines atitvaras.

Natūralu, kad tokio pastato remontas yra brangus ir sudėtingas, nors jau dabar sėkmingai naujinamos įvairios savaime atsinaujinančio betono technologijos, sumažinančios riziką ir išlaidas. Atrodo, kad gyvenant po žeme bus ir didesnės eksploatacinės išlaidos: reikės priverstinės oro ventiliacijos ir dirbtinio apšvietimo visu paros laikotarpiu.

Tačiau reikia pažymėti, kad aukštų pastatų atveju, reikia naudoti lengvesnes konstrukcijas (pavyzdžiui, dangoraižiams), kurios atlaikytų kintančias apkrovas dėl vėjo ir pan. Nemažos išlaidos tenka pastatų išorinei apdailai – to visai nereikia požeminių pastatų atveju. Be visų paminėtų, nors ir šiek tiek ginčytinų, požeminių pastatų minusų galima būtų įvardinti ir jų pranašumus lyginant su antžeminiais.

Požeminis pastatas yra saugesnis žemės drebėjimo ir ypač tornado atvejais, o karo atveju yra ir slėptuvė, o kai kurių architektūrinių sprendimų dėka gali tapti ir beveik nematomu priešams.

Požeminio pastato atveju išsaugomas privatumas, o gyvenamųjų patalpų išdėstymas yra nematomas ir nenuspėjamas pašaliniams. Ne visada puikų vaizdą pro langą būtų galima kompensuoti ženkliu triukšmo sumažinimu. Pajausti dalį šių pranašumų net nebūtina kastis visai po žeme.

Atliktame tyrime – įgilintas pastatas

Kartu su KTU Statybos ir architektūros fakulteto kolegomis bei studentais atlikome tyrimą ir nustatėme, kad optimalus yra ne visiškai požeminio, bet taip vadinamo „įgilinto“ pastato variantas.

Jis suprantamas kaip keli pastato aukštai įrengti po žeme ir vienas ar keli aukštai virš žemės. Galimas ir pastato stogo lygmens su žemės paviršiumi variantas. Labai patogus yra pastato įrengimas kalvoje ar šlaite – tada vienas pastato fasadų paliekamas atviras, išsaugant vaizdą į aplinką. Tokiu atveju būtų labai supaprastintas ir gyventojų patekimas į pastatą, taip pat galima būtų išnaudoti natūralios šviesos patekimą, kitaip atlikti oro ventiliaciją.

Brangstant energetiniams resursams labai svarbus klausimas – energijos sąnaudos pastatų šildymui šaltuoju ar vėsinimui šiltuoju metų laikotarpiu. Tai svarbu ir antžeminių, ir įgilintų, ir požeminių pastatų atvejais.

Energija pastato šildymui (vėsinimui) suprantama kaip energija, reikalinga pastato konstrukcijoms ir patalpų orui įšildyti (atvėsinti) iki gyventojams komfortiškos temperatūros ir ją palaikyti, kompensuojant šilumos mainus su aplinka.

Tipinių antžeminių pastatų atveju buvo sukurta ir patobulinta daug metodų ir technologijų, skirtų sumažinti elektros ir šilumos poreikį, tačiau energijos poreikis šildymui ar vėsinimui vis dar išliko per didelis, kad jį būtų galima visiškai patenkinti naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius ar biokurą.

Vien iš teorinės pusės galima teigti, kad energijos poreikis įgilinto arba požeminio pastato šildymui ar vėsinimui bus mažesnis nei antžeminio pastato atveju. Juk žiemą dirvožemio temperatūra yra aukštesnė nei oro, o vasarą – žemesnė, todėl šis reiškinys gali būti panaudojamas įgilintam ar požeminiam pastatui šildyti ar vėsinti.

Lemia eilė veiksnių

Šilumos mainus per išorines pastato atitvaras į aplinką lemia visa eilė veiksnių. Pagrindinis veiksnys – temperatūrų skirtumas skirtingose atitvaros pusėse. Pastato viduje stengiamasi palaikyti žmogui komfortišką vidaus oro temperatūrą, artimą 20 Celsijaus laipsnių.

Oro ar grunto temperatūra atitvarų išorėje dažniausiai yra kitokia. Šiluma plinta temperatūros mažėjimo kryptimi. Vykstant šilumos mainams temperatūrų skirtumas turėtų mažėti iki nulinio. Iškyla klausimas, kiek išorėje esantis oras ar gruntas sugeba išlaikyti, tai yra, akumuliuoti įgytą šilumą ar vėsumą.

Antžeminę pastato dalį aptekant vėjui, prie pastato sienų įšilęs ar atvėsintas oras paprasčiausiai yra nunešamas. Kai pastato atitvaros išorėje yra gruntas, ženkli vėjo įtaka šilumos mainams yra visiškai eliminuojama. Todėl pastato įgilintos ar požeminės dalies atveju šilumos mainai su aplinka yra ženkliai mažesni nei antžeminės dalies atveju ir laikui bėgant gali dar labiau mažėti, įšylant gruntui.

Didesni šilumos praradimai gali susidaryti, jei požeminio pastato dalis yra žemiau gruntinio vandens lygio, nes gruntinio vandens tėkmė gali „nunešti“ šilumą. Tačiau skirtingai nei vėjo atveju, tėkmės greitis yra labai mažas, o vandens temperatūra priklausomai išlieka teigiama. Ankstesni tyrimai rodo, kad požeminiai statiniai gali sutaupyti daugiau nei 30 proc. energijos, lyginant su identiškų matmenų statiniais ant žemės.

Kaip matome, iššūkių norint persikelti gyvent po žeme tikrai yra, tačiau didesnė dalis jų yra ne inžineriniai, o psichologiniai. Keliaujančius po įvairius pasaulio didmiesčius jau sunku nustebinti milžiniškomsi metro stotimis ar ištisais prekybos centrais, pasislėpusiais po žeme, tačiau ar pajėgsime po darbų sugrįžti į savo butus, esančius po žeme, parodys tik laikas ir būtinybė.