Marek Plaamus: efektiivsed tehnilised lahendused sünnivad, kui teaduse põhialused on selged

„Kui asuda hoone energiasüsteeme projekteerima, tasub alati vaadata ülesannet laiemalt ning ka pikemas ajalises perspektiivis,“ märkis Marek Plaamus (45), kes on soojuspumpade arendamise ning rakendamisega tegeleva ettevõtte Maaküte OÜ arendusjuht. „Ehkki lihtsamad soojuspumbalahendused on ka meil Eestis juba üsna kaua kasutusel, on tehnoloogia laiemal rakendamisel ootamas rohkesti arendus- ja tutvustustööd. Paljud arendajad ja paraku ka insenerid on uuemate soojustehniliste lahenduste suhtes vahel umbusklikud. See on mõistetav, sest kõne all on ju enamasti vägagi suured investeeringud, mistõttu keegi ei taha riskida.“

„Samas on ette näidata terve hulk edukalt töötavaid energeetilisi lahendusi, mis põhinevad soojuspumba ning energiavaiade tehnoloogia ühendamisel. Seda nii hoonete kütte- kui ka jahutussüsteemide arendamisel. Ja mis eriti oluline, rõhutan, nende süsteemide koosarendamisel,“ rääkis ta. „Üha energiatõhusamaks ehitatavad hooned vajavad ka tõhusamat jahutamist. Eemaldatav soojus sobib suurepäraselt aga hoone teistes osades ära kasutamiseks – olgu siis kütteks või näiteks tarbevee soojendamiseks. Kasu on mitmekülgne – kokku kulub tuntavates kogustes vähem energiat, see aga säästab raha nii ehitamise kui käigushoidmise ajal. Väiksem energiakulu on väiksem ökoloogiline jalajälg!“

„Hoone või hoonete kogumi energeetiline lahendus tuleks töötada välja komplekssena, otsides üles kõik kasutusele võtmist lubavad energiaallikad – energiavaiade puhul on selleks pinnases sisalduv energia – ning neid integreerida, süsteemi ühendada. Lahendused on otstarbekas planeerida nii, et oleks võetud arvesse ka homsed ja veelgi pikema aja võimalikud arengud, kasvavad vajadused,“ rõhutas Plaamus. „Igasuguse tehnoloogilise arengu juures, nii arendajate-inseneride kui ka tellijate-tarbijate puhul, on üha enam vaja füüsika põhiprintsiipide tundmist ja läbitunnetamist. Olen aastaid tutvustanud soojustehnika ja ka soojuspumpade tehnoloogia peamisi põhimõtteid nii ühtedele kui teistele, aga suurema muutuseni on hulk maad minna. Teaduse põhialuseid on vaja nii inseneril kui tellijal tunda, muidu ei sünni uusi ning efektiivseid tehnilisi lahendusi,“ rääkis Marek Plaamus.

Eesti üks suuremaid soojusprojekte

Tallinnas, Olümpia hotelli vastas on oma 111-meetrise kõrguse saavutanud ning peagi valmiv Arteri kvartal (arhitekt Martin Aunin) ühtlasi ka suurim büroohoonete kompleks, kus on rakendatud energiavaiade kasutamisel põhinevat kütte- ning jahutussüsteemi. Firma Kapitel arendatav kompleks (ehituse peatöövõtja on Merko Ehitus) koosneb kolmest tornist, neist kõrgeim on ka ühtlasi Eesti kõrgeim büroohoone, kompleksi kogupindala on 77 000 m² . Kunagise Härjapea jõe kaldale ehitatud hooned toetuvad vaivundamendile, neist 245 vaia on 25 meetri sügavusele ulatuvad energiavaiad.

„Betoonist valatud ja armeeritud vaiad on kahetise funktsiooniga – need sisaldavad nii raudarmatuuri kui ka soojuspumpade jaoks vajalikku torustikku, milles ringlev vesi võimaldab hooneid pumpade abil nii jahutada (40% vajadusest) kui kütta (30% vajadusest). Süsteemi koguvõimustarve on 1300 kilovatti. Ülejäänud osa katab Utilitase kaugkütte ja -jahutuse süsteem,“ märkis Plaamus.

„Üldised arvutused näitavad, et maasoojuse kasutamise jaoks soodsas kohas asuva hoone jahutussüsteemi energiatarve on võimalik katta isegi 100-protsendiliselt, kütte puhul on võimalik meie kliimas saavutada võimsuseks kuni kolmandik hoone vajadusest. Soojuspumpade lahendus annab keskmiselt neljakordse tõhususe, kui arvestada selle käitamiseks vajalikku elektrienergia kulu. Kui need kaks süsteemi otstarbekalt ühendada ja suurem osa eralduvast soojusest maja sees kasutusele võtta, on efektiivsus isegi suurem, paremal juhul saavutame maagilise kaheksakordse tulemuse. See on number, mida paljud inimesed, ka tehnikaspetsialistid, ei taha esialgu uskuda, aga see on teaduslik fakt, sellega on raske vaielda. Eriti kui elektriarveid vaadata,“ rääkis Plaamus.

Soojustehniline pööre oli sajandivahetusel

„Kui alustasin 1997. aastal Tallinna tehnikaülikooli soojustehnika ja ventilatsiooni eriala inseneriõppega, polnud suuremad uuendused sel alal veel laiematesse hulkadesse jõudnud. Soojustagastusega ventilatsioonisüsteemid, soojuspumbad – kõik see oli siis ja siinmail alles teoreetilise iseloomuga teadmine, neist asjadest oli küll juttu, aga nende saabumine just algas. Võin öelda, et elu on omajagu muutunud. Nüüd saab iga huviline selliseid süsteeme oma silmaga tegutsemas näha. Tudengipõlves õppisime näiteks tellislõõridega ventilatsioonisüsteemide arvutamist. Ikka klassikaline tellis, mitte spiraalvaltskanalid. Noid nägime esimest korda objektil siis, kui praktikal olime,“ meenutas Plaamus.

„Elu on pidevas muutumises, nii ka tehnoloogiad. Mul oli ventilatsiooni ja kütte eriala tudengina esimene praktikakoht firmas ABB, kus nägime uuenduslikke ventilatsiooniseadmeid, mida soomlased toona just arendasid. Võid sattuda lausa uude maailma ja kui ülikoolis on teoreetilis-praktiline vundament õigesti laotud, saad ka uutes tingimustes hästi hakkama. Põhiline ongi, et õppejõud oleks head. Vundament – olgu IT alal või ka soojusfüüsikas, mille uudseid rakendusi me praegu juurutame – ikka on vaja vallata põhitõdesid, põhivalemeid ja mitte ainult neid korralikult pähe õppides, vaid ka läbi tunnetades. Kõik on taandatav põhivalemeile, neile toetudes on mul võimalik alati kontrollida, kas olen õigel teel,“ tõi Marek Plaamus esile.

„Mul oli õnn õppida tehnikaülikoolis füüsikat Arvo Mere käe all. Tema aitas väga tugevalt nii füüsika, ka elementaarfüüsika kui teaduse, aga ka selle rakendamise ehk teadmuse alal. Praegu on Arvo Mere tuntud Eesti päikesepatareide arendamise alal. Füüsikahuvi oleks võinud mul olla juba keskkoolipõlves, siis oleks veelgi tugevam vundament, nagu näiteks on Nõo reaalkooli vilistlastel.“

„Kui rääkida energiavaiadest ehk alast, millega peamiselt tegelen, siis – kuigi see tundub vägagi uudne, on sellised lahendused teoorias juba üsna ammused. Kõik põhineb ikka füüsika põhivalemitel, ka vanal tuttaval, kuid raskesti tunnetataval Carnot’ ringprotsessil. Seda termodünaamilist soojusmasina protsessi kirjeldas Nicolas Léonard Sadi Carnot’ juba aastal 1824 ehk kaks sajandit tagasi. Sealt tulenevad ka soojuspumpade lahendused. Lisaks olen käinud end pidevalt täiendamas Euroopa erinevates inseneri- ja teaduskeskustes. Põhiasjad aga taanduvad lihtsatele valemitele, mõõdetavatele suurustele – kõik põhineb elementaarfüüsikal, 10. klassi teadmistel. Ega toona ju kõike ei mõistnud, aga kui hakkasin asju päriselt lahendama, sain paljudest asjadest ka päriselt aru,“ muigas Plaamus. „Ja siit tuleb ka kõige parem ehk kuldaväärt nõuanne, millest räägitakse nii keemias kui füüsikas ja mida õpetas ka Arvo Mere – lihtsusta, jaga probleem osadeks. See pole sõnakõlks, see toimib tegelikult. Tänud teile, õpetajad! See on jah inseneritöö põhialus. Hea näide on ehitusinseneride puhul: aluseks on tugevusõpetus, kus iga küsimus taandatakse ju lõpuks lihtsa kolmnurgaarvutuse peale. Pythagoras, 2500 aastat tagasi! Ei ole nii, et enne Newtonit kõik inimesed lendasid, sest gravitatsiooniseadust ei oldud veel sõnastatud!“

„Energiavaiad ei ole konstruktsiooni poolest eriti keerulised. Põhimõte on sama, mis maaküttel, ainult vaiad kasutavad suuremaid sügavusi, seal on potentsiaalselt ka rohkem soojust pinnasesse talletunud. Vaiad ehitatakse hoone alla, kui pinnas on nii-öelda vedelapoolne, nagu Tallinnas suurem osa aluspinnast ongi – endine merepõhi. Pae peal ei ole energiavaiadele rakendust. Näiteks Helsinkis on kaljune aluspind, seal pannakse juhtmed puuraukudesse,“ selgitas Plaamus.  

„Energiavaia konstruktsioon on väga lihtne. Kui tavaline vundamendivai tehakse betoonist, millel on ülemise ca kolmandiku osas sees sarrus, siis energiavaias on sarrus kogu ulatuses, sest selle külge kinnitatakse plastist veetorustik, millega vesi transporditakse soojuspumbani. Veetorude läbimõõt on tavaliselt 2,5–4 cm. Niisugune vai on selle võrra veidi kallim, muidu on tehnoloogia ja ka gabariidid samad nagu tavalisel vundamendivaial. Kõik see valatakse betooni, nii on kõik kaitstud. Muidugi, vaiade hulk projekteeritakse varuga, sest kui nende kohal on maja juba valmis, ei ole mingi remontimine võimalik. Vaiade eluiga on sama kui hoone kogu kandeosal.“

Carnot, Carnot ja ikka Carnot

„Kõik me, ka insenerid, kasutame igapäevaselt igasugust arvutustehnikat. Juba ülikooli õppejõud tuletasid kogu aeg meelde, et lihtsustamine on paljus abiks. Nii võin ka paberi peal välja arvutada, kas kavandatava projekti suurusjärgud on paigas, kas see on realiseeritav. Muidugi, igapäevatöös kasutame ikka kõiki vajalikke simulatsiooni- ja modelleerimisprogramme. Aga tihti on vaja ka kiiret käsitsi kontrolli – vaadata, kas mingi soojusülekanne toimib või kui keegi hakkab väidetega esinema. Saan kohe arvutada – mis on kraadide vahe, milline on ajaline muutus. Siis saab rääkida kindlamalt näiteks efektiivsusest – kas see on 160 protsenti nagu väideti, või „ainult“ 110. Kvantfüüsikas on natuke keerulisem, aga meie alal, kui räägime maaküttest, taandub kõik ikka füüsikale. Ja muidugi Carnot’le.“

„Kui küsida, siis enamik inimesi jääb raskustesse seletamisega, kuidas ikka miinuskraadidega välisõhust saab võtta soojust ning sellega tuba kütta. Olen seda Carnot’ protsessi ettevõttesisestel koolitustel selgitanud nii, et seda oleks võimalik tajuda ka füüsikakaugematel inimestel, teistelt aladelt tulnutel. Kujutage ette, räägin neile, et teil on ämbritäis vett ja see on vaja transportida käsna ehk svammi abil teise ruumi. Te kastate kokkusurutud svammi vette, see imeb end vett täis, siis pigistate selle sihtkohas jälle välja. Kõik klapib, analoogia töötab, tekib ahhaa!-moment, siis saab külmaprotsesside selgitamisega juba edasi liikuda. Vee asemel on soojuspumpades tegu gaasiga, mil on sobiv veeldumistemperatuur. Käsi toimib sel puhul justkui kompressorina, sel hetkel kulutatakse energiat, pluss veel ruumist teise liikumine, see on tsirkulatsioon. Gaas tõmbab ümbrusest soojuse endasse, pärast vabastab. Aurusti ja kondensaator – lihtne! Arvan, et protsesside mõistmine on abiks kõigile, kes alaga mingilgi moel kokku puutuvad. Leian, et sellele tuleks õpetades rohkem rõhuda. Kui vaja, siis tuleb ka näiteks tellijale võimalikult lihtsalt seletada, muidu ei saada aru, mida sa tegelikult müüd.“

Helikopterivalmidus

„Ja veel: nagu õppejõud on öelnud – kui inimene ei oska asjast lihtsalt ja mõistetavalt rääkida, siis ilmselt ei ole ta ka ise sellest tegelikult aru saanud. Ja siit siis edasi: õppimise parim vorm enda jaoks on, kui ise teisi õpetad. Olen teinud palju koolitusi ja alati enda jaoks midagi uut avastanud,“ tõdes Plaamus, kuid lisas, et ehkki ta on energiavaiade ja ka mitme sellega külgneva teema osas üks väheseid spetsialiste, pole talle veel oma koolkonda tekkida jõudnud.

„Mul endal ei olegi eriti kellelegi toetuda. Oma teadmised olen saanud Itaalia ja Saksa inseneride kogemustest. Järjest rohkem õpetan ka kliente, nii need teadmised levivad. Ehitusvaldkonnas on kuningaks siiani Exceli tabel ehk kulude lihtviisiline minimeerimine. Nii peadki tutvustama ehitajale ja arendajale, kes pole ju soojusala spetsialistid, millised on uusimate soojuslahenduste võimalused. “

„Minu ja meie meeskonna esimene soojusvaiade lahendus oli Tallinnas Sõpruse puiestee 157, Proeksperdi maja. Kõik õnnestus ilusti, aga see teema väga laia tähelepanu ei pälvinud. See oli 10 aastat tagasi, sealt edasi on mul olnud igal aastal vähemalt üks päris suur projekt. Mõni aasta tagasi tegime energiavaiade baasil soojuslahendust Tallinnas Telia uuele büroohoonele. Seal sai tehtud korralik energiavaiade lahendus. Aga kuna tegu on väga suurte klaaspindadega, siis arendajad ja nende insenerid ikka lõpuni seda vaialahendusega jahutussüsteemi ei usaldanud. Leiti, et vähemalt igaks juhuks tuleb kõrge hoone katusele projekteerida väljaviigud Dry Coolerite ehk kuivjahutusseadmete jaoks, et probleemide ilmemisel saaks siis need seadmed kasvõi helikopteriga katusele tõsta, paika monteerida ning käivitada, et inimesed ei lämbuks kuuma kätte. Seda ei olnud aga üldsegi vaja. Elu näitab, et nende mure ei olnud sugugi põhjendatud, kuigi neid peab mõistma. Samamoodi sai oma meeskonnaga lahendust kaitstud Merko spetsialistidele Arteri puhul, sealgi jõuti lahenduseni, et osa jahutusest tuleb teisest võrgust,“ meenutas Plaamus tähtsat sündmust, kus üks oponentidest oli tema enda ülikooliaegne õppejõud. „Ja eks endal ole ka vahel hirmus, et mis kõik võib ju juhtuda. Nagu lenduril seal kõrgel üleval. Aga siis käid oma arvutused üle – kõik klapib. Ja nii ongi, toimib!“

„Tulevikus peame keskenduma üha rohkem soojusenergia taaskasutamisele, see on majanduslikult väga tõhus ning säästab ka keskkonda. Spaad ei maksa ehitada kesklinna, vaid näiteks tehase kõrvale, kus tootmise käigus tekib palju soojust, mis muidu lenduks õhku. Maja jahutusest vabanev energia suunatakse soojendamisse – sellised komplekssed lahendused. Šveitsis viiakse praegu näidisena terve alevik üle soojustagastusega süsteemile, mis ammutab heitsoojust asula heitvetest. Poolas toodetakse soojussalvestuskonteinereid, ca 10-kuupmeetrised – paned näiteks garaaži kõrvale, probleemid soojusega on lahenenud. Üldse – soojust on oluliselt lihtsam ning odavam salvestada kui elektrienergiat. Akud on ikka väga kallid, keerulised ning ka küllalt lühikese tööeaga.“

„Ka meil tasub selliseid uudseid lahendusi üha enam plaanida ja ellu viia. 15 aastat tagasi soojuspumba tulekuga alanud murrangust on vaja edasi liikuda. Tööpõld on väga suur, seda üle maailma. Eesti mastaabid on inseneri suurte plaanide jaoks väikesevõitu. Selliseid projekte, mis oleksid samas mõõdus kui (võib-olla) plaanitav Saaremaa sild, neid on Eestis üksikuid. Eks tuleb siis teiste kogemustest õppida,“ märkis insener Plaamus.

„Huvitav projekt oli meie meeskonnal näiteks Tallinna sadamas, kus tegime kruiisiterminali alla betoonist soojusvahet, millest merevesi läbi liigub. Sisuliselt suur betoontunnel. Tallinna all-linnas on suur maasoojuse potentsiaal, kogu Eestis aga väga suur soojusenergia taaskasutuse potentsiaal. Mahtu on raske öelda, aga esimeses lähenduses annaks selle kasutuselevõtt meile vähemalt täieliku energiasõltumatuse! Edasi, meil on koos kolleegide ja ehituseorganisatsioonidega juba plaanid Lätis ja Leedus, oleme siin mõnes mõttes olnud esirinnas. Samas – kuigi lahendused on alati erilised, siis komponendid on standardsed. Lihtsalt nende koosrakendamine vajab uutmoodi oskusi. Keskkond pakub palju energiat – piisab ju ühekraadisest, isegi poolekraadisest temperatuurierinevusest, kui saab juba süsteemi käima.“

„Kokkuvõttes pean siiski nentima, et maailm, inimesed on visad muutma. Insener peab olema nagu vastutuulelaev, et saab igalt poolt tuld ja tõrva, aga jätkab liikumist sihtpunkti poole. Nüüd on õnneks ka kõrgkoolides rohkem juttu sellest, et otsige võimalusi ülesande lahendamiseks ja mitte põhjendamiseks, miks seda seniste teadmiste põhjal kuidagi teha ei saa. Üleüldse – vaja on rohkem füüsika- ja matemaatikaõpetajaid! Neid teadmisi on vaja nii inseneridel kui ka näiteks koduperenaisel, kui peab otsustama elektripaketi valikul või SMS-laenu võtmisest loobumisel, kui on välja arvutatud liitintressiga laenu tegelik lõpphind.“