Statybos inžinerija

Tyrimų tematikos aprašas.

Pastatai sunaudoja apie 40 % ES galutinės energijos, o Europos Sąjunga siekia šį suvartojimą reikšmingai sumažinti. Tai kelia naujus reikalavimus pastatų energetinėms sistemoms: patalpų mikroklimatą ir komfortą turi užtikrinti technologijos, suderinamos su nulinės emisijos pastatų standartais. Pagrindinis šių pokyčių veiksnys – sparčiai pažengęs pramonės 4.0 praktikų taikymas patalpų komforto sąlygoms vertinti. Šiuo tyrimu siekiama sukurti sisteminę patalpų aplinkos vertinimo metodiką, kuri leistų interpretuoti iš išmaniųjų jutiklių gaunamus duomenis ir įvertinti visus pagrindinius komforto aspektus. Metodai apims esamų praktikų analizę, eksperimentus klimato kameroje, skaitmeninį modeliavimą, tyrimus realiame pastate ir skaitmeninių dvynių taikymą rezultatų integracijai.

Tyrimų tematikos aprašas.

Pastato sandarumas daro reikšmingą įtaką efektyviam energijos naudojimui, pastato eksploataciniams kaštams, konstrukcijų ilgaamžiškumui bei patalpų mikroklimatui ir komfortui. Tačiau ilgalaikės eksploatacijos metu išlaikyti pastato sandarumą yra sudėtinga dėl kintančių aplinkos sąlygų, kurios lemia sandarinimo medžiagų savybių pokyčius. Šios medžiagos veikia kaip jungiamoji grandis tarp įvairių konstrukcinių paviršių, pasižyminčių skirtingomis fizikinėmis ir mechaninėmis savybėmis. Skirtingi statybinių medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientai sukelia įtempius sandūrų vietose ir mikroįtrūkimų formavimąsi. Be to, eksploatacijos metu kinta paviršių, prie kurių tvirtinamos sandarinimo medžiagos, temperatūros ir drėgmės sąlygos, dėl to gali kinta jų sukibimo stipris. Todėl svarbu tirti juostinių sandarinimo medžiagų deformacinių savybių, atsparumo trūkimui ir plyšimui bei sukibimo su įvairiais paviršiais stiprio pokyčius kintamomis temperatūros ir drėgmės sąlygomis, kadangi reikšmingi šių savybių pokyčiai gali lemti pastato sandarumo sumažėjimą.

Tyrimų tematikos aprašas.

Mediena statybinėse konstrukcijose vis dažniau naudojama kaip atsinaujinanti statybinė medžiaga, turinti labai mažą CO2 emisiją lyginant su kitomis konstrukcinėmis medžiagomis – betonu, metalu ar mūru. Konstrukcijų iš medienos šiluminėms savybėms pagerinti jos apšiltinamos įvairiomis termoizoliacinėmis medžiagomis, vis dažniau šiam tikslui naudojamas poliuretaninis putplastis kaip labai efektyvi termoizoliacinė medžiaga. Mediena kartu su poliuretaniniu putplasčiu naudojama statybvietėje įrengiamose ir gamyklinėse konstrukcijose, jas tik suglaudžiant, prispaudžiant arba suklijuojant. Medienos – poliuretano jungtis atitvarose patenka į įvairias temperatūrines ir drėgmines, dažniausiai kintamas sąlygas, todėl ir poliuretaninio putplasčio, ir su juo kontaktuojančios medienos mechaninių, šiluminių ir drėgminių charakteristikų prognozavimui reikalingi atlikti išsamūs moksliniai tyrimai, kurių rezultatai bus naudojami kuriant efektyvius ir ilgaamžius poliutretaniniu putplasčiu apšiltintų medinių atitvarų sprendinius energiškai efektyviems mažos CO2 emisijos pastatams.

Tyrimų tematikos aprašas.

ES Pastatų energinio naudingumo direktyvos nauja redakcija (EPBD Recast) pabrėžia ne tik energinį naudingumą, bet ir pastato išmanumą bei adaptyvų komfortą. SRI yra pagrindinis instrumentas, skirtas vertinti pastato išmaniąsias galimybes pagal tris funkcijas: energinį efektyvumą, prisitaikymą prie gyventojų poreikių ir sąveiką su energijos tinklu. Ši tema atliepia visuomenės poreikį sveikesnei vidaus aplinkai, pasaulines tendencijas, kai išmanūs miestai vis labiau orientuojasi į gyventojų sveikatą ir komfortą, bei mokslinę būtinybę sujungti išmaniųjų pastatų infrastruktūrą, skaitmeninius dvynius, vidaus oro kokybės stebėseną į vieną sprendimų priėmimo sistemą. Šios doktorantūros temos tikslas – sukurti holistinę išmanių rajonų veikimo ir stebėsenos sistemą, kuri integruotų vidaus oro kokybės, gyventojų gerovės rodiklius ir pažangiojo parengtumo rodiklį (SRI) į realaus laiko miesto skaitmeninį dvynį.

Tyrimų tematikos aprašas.

Plačiai diegiant atsinaujinančius energijos šaltinius į pastatų inžinerines sistemas iškilo energijos gamybos ir panaudos paskirstymo klausimas. Saulės kolektoriais daugiausia pigios ir švarios šilumos galima pagaminti vasarą, o pastatų šildymui didžiausias šilumos poreikis atsiranda žiemą, todėl būtina rasti efektyvius sezoninio energijos disbalanso valdymo sprendimus. Atsižvelgiant į tai, kad Lietuvos atveju labai daug energijos sunaudojama pastatų šildymui šaltuoju metų laikotarpiu, moksliniai tyrimai turi būti skirti šiluminės energijos efektyvaus panaudojimo bei jos akumuliavimo klausimams. Sukaupti šiluminę energiją šiltuoju metų periodu ir ją panaudoti bent jau pereinamuoju, rudens laikotarpiu yra vienas iš svarbių uždavinių. Tuo pačiu aktualu gebėti panaudoti ir atliekinę nuotekų ar kitą žemos temperatūros šilumą vietoje jos išsklaidymo atmosferoje. Šiuo aspektu šilumos akumuliatoriai — tiek vandens, tiek gruntiniai — tampa svarbia pastatų šildymo grandimi, o jų efektyvumas tiesiogiai priklauso nuo šilumos praradimų dydžio, izoliacijos savybių ir efektyvaus valdymo. Atlikus išsamią literatūros šaltinių analizę pastebėtas gruntinių termo-akumuliatorių įkrovos bei iškrovos procesų analizės, o taip pat jų valdymo ir kontrolės technologijų trūkumas. Taip pat stokojama ilgalaikio akumuliatorių šilumos praradimų tyrimo, įvertinant tiek sezonines, tiek metines eksploatacines sąlygas ir galimus inžinerinius sprendinius šiems nuostoliams mažinti. Į minėtus klausimus bus orientuotas tyrimas, tikintis padidinti pastatų energetinį efektyvumą ir prisidėti prie tolygesnio šilumos tinklų darbo organizavimo įvairiu masteliu.

Tyrimų tematikos aprašas.

Pastaruoju metu Lietuvoje vis dažniau pasitaiko smarkių liūčių, trunkančių ilgiau nei viena valandą. Praėjus tokiai liūčiai matome apsemtas gatves, takus, krantines, automobilių stovėjimo aikšteles ir kt. Esama nuotekų sistema tiesiog negeba susidoroti su didžiuliais iškrentančių kritulių srautais. Užsienio šalyse, kaip viena iš galimybių, liūčių vandens srautams reguliuoti, yra taikoma drenavimo sistema, susidedanti iš vandeniui laidžios dangos sluoksnio, žemiau esančio drenuojančio pasluoksnio bei grunto pagrindo. Vandeniui laidžių betoninių dangų panaudojimas pasaulyje pamažu auga dėl jų privalumų: galimybės valdyti lietaus nuotekas, kad jos nesikauptų ant nelaidžių vandeniui paviršių, mažinti automobilių padangų sukeliamą triukšmo lygį dėl sąlyčio su kelio danga. Iš esmės vandeniui laidaus grindinio kaina mažai skiriasi nuo kokybiškų betono trinkelių kainos. Vandeniui laidus grindinys lengvai ir greitai klojamas, gali būti naudojamas lenktiems paviršiams suformuoti. Vienas iš rinkoje žinomų produktų – taip vadinamas „akmens kilimas“ – tai specialus poliuretano rišiklis, kuris suklijuoja natūralų ar dirbtinį akmenį ir gaunamas tvirtas mišinys laidus vandeniui. Dėl pažangios technologijos ši medžiaga užtikrina pakankamą paviršiaus poringumą. Esant gerai vandenį sugeriančiam gruntui, lietaus vanduo lengvai prasismelkia į apatinius žemės sluoksnius. Sprendžiant aplinkosauginius klausimus šio tipo dangoms, įmanoma panaudoti visiškai natūralų organinį rišiklį - gysločio sėklų luobelių miltelius. Šio tipo dangos taip pat yra pralaidžios orui, todėl jas galima įrengti prie pat medžių kamienų. Natūralus rišiklis, sujungiantis skaldos mišinių smulkiąsias dalis į granules, palaiko drėgną dangos konsistenciją, o sausomis sąlygomis lėtai išleidžia drėgmę, taip formuodamas nuolat elastingą paviršių, kuris esant drėgnam orui yra plastiškas, o sausu oru – stabilus. Tokios dangos ypač tinkamos parkų pėsčiųjų ar dviračių takams