Budynki o konstrukcji szkieletowej to sprawdzone rozwiązanie w zakresie zrównoważonego budownictwa
Konstrukcja szkieletowa z drewna jest jednym z najskuteczniejszych sposobów ograniczenia śladu środowiskowego środowiska zabudowanego. Typowy dom o konstrukcji drewnianej gromadzi w swoich materiałach około 20 ton dwutlenku węgla , skutecznie zatrzymując węgiel, który w przeciwnym razie przyczyniałby się do wzrostu stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze. W porównaniu do konstrukcji stalowych lub betonowych o podobnej wielkości, budynki o konstrukcji drewnianej mogą zmniejszyć emisję dwutlenku węgla poprzez: 20% do 50% – wynika z badań oceny cyklu życia przeprowadzonych przez Instytut Materiałów Zrównoważonych Athena. To sprawia, że szkielet drewniany jest nie tylko metodą konstrukcyjną, ale strategią klimatyczną wbudowaną bezpośrednio w projekt budynku.
Oprócz magazynowania dwutlenku węgla budynki o konstrukcji drewnianej oferują krótszy czas budowy, niższy poziom energii wbudowanej i odnawialność, której beton i stal po prostu nie mogą dorównać.
Sekwestracja węgla i zalety energii ucieleśnionej
Drzewa pochłaniają dwutlenek węgla przez cały cykl wzrostu, który pozostaje magazynowany we włóknie drzewnym nawet po zbiorze i zmieleniu. W przypadku budownictwa oznacza to, że budynki o konstrukcji drewnianej funkcjonują raczej jako długoterminowe zbiorniki dwutlenku węgla, a nie źródła emisji.
Porównanie energii ucieleśnionej w materiałach konstrukcyjnych
Wyprodukowanie jednego metra sześciennego tarcicy iglastej wymaga mniej więcej 460 megadżuli ucieleśnionej energii w porównaniu z około 1700 megadżulami w przypadku betonu i ponad 20 000 megadżulami w przypadku stali konstrukcyjnej o równoważnej nośności. Ta luka wynika z intensywnych procesów cieplnych i chemicznych wymaganych do produkcji betonu i stali w porównaniu ze stosunkowo niskoenergetyczną mechaniczną obróbką drewna.
Tabela 1: Porównanie energii ucieleśnionej i węgla w typowych materiałach konstrukcyjnych | Materiał | Energia ucieleśniona (MJ/m3) | Wpływ netto na emisję dwutlenku węgla |
| Drewno iglaste | 460 | Ujemny pod względem emisji dwutlenku węgla |
| Beton | 1700 | Pozytywny pod względem emisji dwutlenku węgla |
| Stal konstrukcyjna | 20 100 | Pozytywny pod względem emisji dwutlenku węgla |
Dane te pokazują, dlaczego projektanci budynków coraz częściej decydują się na konstrukcje drewniane, gdy cele w zakresie emisji dwutlenku węgla stanowią część wymogów zgodności projektu z wymogami ochrony środowiska.
Szybkość budowy i efektywność kosztowa
Zrównoważony rozwój nie dotyczy tylko materiałów – dotyczy także efektywnego wykorzystania zasobów podczas samego procesu budowy. Budynki o konstrukcji drewnianej są zazwyczaj prefabrykowane poza placem budowy lub szybko montowane na miejscu, co pozwala ograniczyć ilość odpadów, godziny pracy i zużycie energii związane z przedłużonymi harmonogramami budowy.
Krótszy czas budowy Zmniejsza marnotrawstwo zasobów
Standardowy dom jednorodzinny o konstrukcji drewnianej można zamknąć konstrukcyjnie w ciągu zaledwie 4 do 6 tygodni w porównaniu z 3–4 miesiącami w przypadku równoważnej konstrukcji murowej lub o konstrukcji stalowej. Krótsze terminy przekładają się bezpośrednio na mniejsze zużycie paliwa przez sprzęt, mniejszą emisję gazów cieplarnianych w miejscu pracy i mniejsze psucie się materiałów w wyniku długotrwałego narażenia na warunki atmosferyczne.
Niższe całkowite koszty projektu
Według Krajowego Stowarzyszenia Budowniczych Domów, szkielet drewniany zazwyczaj kosztuje 10% do 15% mniej niż porównywalne konstrukcje o konstrukcji szkieletowej stalowej dla budynków mieszkalnych i lekkich obiektów komercyjnych, głównie ze względu na dostępność materiałów, łatwość modyfikacji na miejscu i mniejsze zapotrzebowanie na specjalistyczną siłę roboczą.
Rozwiązywanie problemów związanych z bezpieczeństwem pożarowym i trwałością konstrukcji
Powszechnym błędnym przekonaniem jest to, że budynki o konstrukcji drewnianej są z natury mniej bezpieczne niż konstrukcje stalowe lub betonowe. Nowoczesna inżynieria i zgodność z przepisami zasadniczo wypełniły tę lukę.
Wydajność ogniowa poprzez tworzenie warstwy zwęglenia
Ciężkie drewno i elementy konstrukcyjne palą się w przewidywalny sposób, tworząc ochronną warstwę zwęglenia, która izoluje wewnętrzny rdzeń konstrukcyjny. Pokazują to testy przeprowadzone przez American Wood Council duże belki laminowane klejem mogą zachować integralność strukturalną przez 60 do 90 minut pod wpływem ognia , często przewyższając stalą niezabezpieczoną, która szybko traci wytrzymałość po osiągnięciu krytycznych temperatur około 550°C.
Odporność sejsmiczna
Budynki o konstrukcji drewnianej są lekkie i elastyczne, dzięki czemu pochłaniają energię sejsmiczną skuteczniej niż sztywne konstrukcje murowane. Badania przeprowadzone po trzęsieniu ziemi w Kalifornii i Japonii konsekwentnie pokazują niższy współczynnik zawalenia się odpowiednio zaprojektowanych budynków mieszkalnych o konstrukcji drewnianej w porównaniu z niezbrojonymi konstrukcjami murowymi podczas umiarkowanych wstrząsów sejsmicznych.
Systemy certyfikacji wspierające zrównoważone pozyskiwanie drewna
Zrównoważony rozwój konstrukcji o konstrukcji drewnianej zależy w dużej mierze od odpowiedzialnych praktyk leśnych. Szereg ram certyfikacji pomaga zapewnić, że drewno wykorzystywane w budownictwie pochodzi z zarządzanych, odnawialnych źródeł.
- Rada ds. Gospodarki Leśnej (FSC): Certyfikat odpowiedzialnej gospodarki leśnej z rygorystycznymi wymogami dotyczącymi pozyskiwania i ponownego sadzenia.
- Inicjatywa na rzecz zrównoważonego leśnictwa (SFI): Koncentruje się na ochronie różnorodności biologicznej i długoterminowym stanie zdrowia lasów w Ameryce Północnej.
- Program Zatwierdzenia Certyfikacji Leśnej (PEFC): Największy na świecie system certyfikacji lasów, szeroko stosowany w Europie i Azji.
Określanie certyfikowanego drewna pozwala deweloperom zdobywać punkty w systemach oceny budynków ekologicznych, takich jak LEED i BREEAM, wzmacniając związek między konstrukcją o konstrukcji szkieletowej a formalnymi certyfikatami zrównoważonego rozwoju.
Praktyczne zastosowania w nowoczesnym budownictwie wielopiętrowym
Postęp w produktach z drewna konstrukcyjnego rozszerzył konstrukcję konstrukcji drewnianej daleko poza domy jednorodzinne. Systemy drewna klejonego krzyżowo (CLT) i drewna masowego wspierają obecnie konstrukcje średnie, a nawet wysokie.
Wybitne projekty z drewna masowego
- Mjøstårnet w Norwegii, 18-piętrowa wieża z drewna masywnego uznawana za jeden z najwyższych drewnianych budynków na świecie.
- Ascent MKE w Milwaukee w USA: 25-piętrowy wieżowiec mieszkalny z drewna masowego, wykazujący opłacalność konstrukcyjną na dużą skalę.
- Brock Commons Tallwood House w Vancouver, 18-piętrowa rezydencja studencka wykończona przy użyciu hybrydowej konstrukcji drewniano-stalowo-betonowej.
Projekty te pokazują, że systemy o konstrukcji szkieletowej i drewnie masywnym nie są już ograniczone do niskich budynków i mogą spełnić wymagania konstrukcyjne, przeciwpożarowe i wytrzymałościowe gęstej zabudowy miejskiej, zachowując jednocześnie znacznie niższą zawartość węgla w porównaniu do alternatywnych rozwiązań ze stali lub betonu.
Kluczowe wnioski dla deweloperów i architektów
Zespołom projektowym oceniającym systemy konstrukcyjne konstrukcja o konstrukcji szkieletowej oferuje rzadkie połączenie efektywności środowiskowej, efektywności kosztowej i elastyczności projektowania. Zmniejszona emisja dwutlenku węgla, szybsze harmonogramy budowy oraz wysoka odporność ogniowa i sejsmiczna wspólnie pozycjonują drewniane ramy jako praktyczny, domyślny wybór w budownictwie mieszkaniowym i coraz częściej w budownictwie komercyjnym. W miarę doskonalenia się systemów certyfikacji i produktów z drewna konstrukcyjnego, budynki o konstrukcji drewnianej będą odgrywać jeszcze większą rolę w osiąganiu globalnych celów w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla w sektorze budowlanym.
