Średni czas produkcji jednego modułu to około 25 dni roboczych. W wypadku realizacji w Norwegii budynku składającego się z 40 modułów, czas prac zajmuje około trzech miesięcy.
Zalety drewnianego budownictwa szkieletowego dostrzegane są od wielu lat m.in. w Niemczech czy Skandynawii. Polska firma Unihouse SA, będąca jednym z prekursorów tej technologii, zrealizowała wiele inwestycji na tych rynkach – warto wymienić np. budowę mieszkań dla pracowników kliniki w Stuttgarcie czy realizację dwóch siedmiokondygnacyjnych i dwóch ośmiokondygnacyjnych budynków mieszkalnych HeimdalsPorten w Trondheim. Firma uczestniczyła również w szwedzkim programie mieszkaniowym.
Choć technologia modułowa do tej pory stosowana była głównie w sektorze mieszkaniowym, nic nie stoi na przeszkodzie, żeby służyła również w innych obszarach. Opracowano już koncepcje np. modułowych biurowców czy szkół, a także szpitali i sanatoriów. Zastosowanie drewna i prefabrykacji pozwala bowiem na przyspieszenie czasu realizacji inwestycji, a także ma pozytywny wpływ na środowisko naturalne.
– Do budowy domów o szkielecie drewnianym używa się w Unihouse kilku rodzajów drewna – wyjaśnia Kamil Litwinczuk, konstruktor i technolog w Unihouse SA z siedzibą w Bielsku Podlaskim. – Podstawowym jest drewno klasy C24, tj. drewno lite o wytrzymałości na zginanie równej 24 N/mm2. Oprócz niego stosuje się drewno KVH, które jest klejone na mikrowczepy, co pozwala uzyskać belki o dużej długości – standardowo o długości 13 m. Spółka używa również drewna LVL, czyli klejonego warstwowo z fornirów, które stosowane jest głównie do produkcji belek obwiedniowych stropów i belek nadprożowych nad otworami o dużej szerokości. Powodem jest jego duża wytrzymałość: przy ułożeniu na sztorc do 44 N/mm2, przy ułożeniu na płasko – do 50 N/mm2.
Do konstrukcji stropów wykorzystuje się belki dwuteowe, które zbudowane są z pasów z forniru klejonego warstwowo oraz środnika z twardej płyty pilśniowej. Przekrój dwuteowy pozwala otrzymać takie same właściwości wytrzymałościowe, co belka o przekroju pełnym, a jednocześnie zapewnia mniejszy ciężar, co przekłada się także na mniejsze zużycie energii pierwotnej. Umożliwia to również redukcję mostków termicznych oraz pozwala zwiększyć udział materiału izolacyjnego w przegrodzie, co poprawia współczynnik przenikania ciepła U o nawet 15 proc.
Inne materiały budowlane
Drewno nie jest jedynym surowcem stosowanym w technologii szkieletowej. Do produkcji modułów wykorzystuje się również płyty drewnopochodne – najczęściej używaną jest płyta OSB 3. Można ją stosować wewnątrz i na zewnątrz budynków, co sprawia, że jest używana jako płyta usztywniająca konstrukcje ścian i stropów. W mniejszym zakresie wykorzystuje się sklejkę, która najczęściej służy w miejscach wymagających wysokiej precyzji lub wytrzymałości na rozciąganie – są nimi np. połączenia modułów.
Od wewnętrznej strony ścian, na podłogach i sufitach stosuje się płyty gipsowo-kartonowe i gipsowo-włóknowe – oba rodzaje odznaczają się wytrzymałością na uszkodzenia, a także zapewniają bezpieczeństwo pożarowe. W modułach używa się także płyt gipsowych o podwyższonej odporności ogniowej i na działanie wody. Stosowana jest też płyta typu DEFH2IR (D – zagęszczony rdzeń, E – płyta nadająca się do stosowania jako usztywnienie w zewnętrznych ścianach technologii szkieletowej, F – odporność na ogień, H2 – odporność na działanie wody, I – ponadstandardowa twardość, R – podwyższona wytrzymałość na zginanie).
– Wymaganą izolacyjność termiczną i akustyczną osiąga się, wykorzystując wełnę mineralną, która jest też istotna w bezpieczeństwie pożarowym ze względu na swoją niepalność – mówi Kamil Litwinczuk. – Jej zastosowanie, wraz z płytami gipsowymi, zapewnia odpowiednią klasę odporności ogniowej całej przegrodzie. Inną kluczową właściwością wełny, która wpływa na bierną ochronę przeciwpożarową, jest jej gęstość – im większa, tym dłuższy czas odporności ogniowej przegrody.
Od obróbki na CNC po wyposażenie w meble
Proces produkcji modułu zaczyna się od przygotowania drewna i płyt. Drewno jest docinane do odpowiednich długości na centrum ciesielskim Hundegger, które wykonuje też nacięcia i frezowania w belkach. W tym samym czasie na maszynie CNC przycina się do pożądanych kształtów formatki płyt. Tak przygotowane elementy są dostarczane na gniazda produkcyjne.
Konstrukcje podłogi, ścian i dachu w tym samym momencie produkuje się w trzech różnych miejscach. Produkcję podłogi zaczyna się od zbicia konstrukcji, po czym uzbraja się ją w instalacje sanitarne. Następnie układa się wełnę mineralną oraz przybija płyty poszycia. Podobnie produkuje się dachy, które będą pełniły funkcję stropów międzykondygnacyjnych. W przypadku dachów, które będą także dachem budynku, układa się wełnę dachową oraz membranę dachową PVC.
Ściany produkuje się na moście wielofunkcyjnym firmy Weinmann. Po zbiciu konstrukcji za pomocą zszywek mocowane są płyty i frezowane otwory. Następnie ściana jest przewracana na drugą stronę z wykorzystaniem stołów motylkowych, po czym układa się w niej wełnę mineralną. Otwory frezowane są po przymocowaniu płyty. Tak przygotowane prefabrykaty transportuje się do miejsca montażu modułów, gdzie łączy się je ze sobą. Przygotowany w ten sposób moduł ustawia się na torowisku i przewozi do hali prac wykończeniowych.
Następnie montuje się instalacje sanitarne i elektryczne oraz okna i drzwi zewnętrzne. Kolejnym etapem jest szpachlowanie i malowanie ścian oraz sufitu, po których montuje się panele lub deski podłogowe, drzwi wewnętrzne oraz prowadzi inne prace wykończeniowe. W łazienkach układa się hydroizolację, płytki ścienne i podłogowe. Wyposaża się je także w meble, a kuchnie również w urządzenia AGD. W tym samym czasie trwają prace na zewnątrz modułu, gdzie powstaje elewacja w postaci deski lub płyty elewacyjnej. Gotowy moduł jest pakowany i zabezpieczany na czas transportu na budowę, a następnie transportowany na plac składowy.
Czas produkcji jednego modułu zależy od poziomu skomplikowania, w tym m.in. od rodzaju dachu i obecności łazienki. Średni czas produkcji to około 25 dni roboczych. W wypadku realizacji w Norwegii budynku składającego się z 40 modułów, czas prac zajmuje około trzech miesięcy. Ich przetransportowanie do portu w Gdańsku samochodami ciężarowymi z naczepami niskopodłogowymi trwa około dwóch tygodni, zaś statkiem towarowym do Norwegii – kolejne dwa dni. Ze względu na gabaryty transport i montaż odbywają się nocą – z reguły wystarczą dwie lub trzy. Ostatnimi etapami są montaż balkonów czy galerii, a także prace sanitarne i elektryczne, których nie można było wykonać w hali produkcyjnej.
Zagospodarowane odpady produkcyjne
Odpady powstające podczas produkcji są w części wykorzystywane przez nauczycieli zawodu podczas praktyk, które na terenie fabryki odbywają uczniowie szkół zawodowych i branżowych. Tworzy się z nich półki, stojaki pozwalające na utrzymanie porządku w miejscach pracy, budy dla psów ze schronisk czy budki lęgowe dla ptaków. Odpady, które nie nadają się do ponownego użytku na terenie fabryki, oddaje się do wyspecjalizowanych firm.
Produkcja odbywa się zgodnie z zaplanowanym ciągiem produkcyjnym, w którym można kontrolować i usprawniać poszczególne procesy, co wpływa na większą efektywność, a także mniejsze zużycie energii elektrycznej. Fabryka może być wspomagana zasilaniem ze źródeł odnawialnych, dzięki czemu część zużywanej energii będzie ekologiczna. Z kolei prefabrykacja pozwala na lepszą wydajność procesów budowlanych oraz zmniejszenie ilości odpadów i wpływu na środowisko.
Mniejszy ślad węglowy i wysoka odporność
Technologia szkieletowa zapewnia mniejszy ślad węglowy niż tradycyjny sposób budowy. Ekologiczność budowli szkieletowych osiąga się także poprzez zapewnienie maksymalnej efektywności energetycznej. W tym celu już na etapie projektu zwraca się uwagę na jak najniższy współczynnik przenikania ciepła U przegród – żeby go zapewnić, używa się materiałów o właściwej grubości oraz niskim współczynniku λ. Innym sposobem jest minimalizacja mostków cieplnych poprzez zachowanie ciągłości izolacji otaczającej ogrzewaną część budynku, przy jej jednolitej grubości. Także prostopadłościenny kształt modułów wpływa na zmniejszenie zużycia energii. Dba się także o wysoką szczelność budynku oraz stosuje wentylację mechaniczną. Ciepła woda użytkowa przygotowywana jest za pomocą odnawialnych źródeł, takich jak pompy ciepła czy instalacje fotowoltaiczne.
Budynki o szkielecie drewnianym cechują się także wysokim bezpieczeństwem pożarowym, czego dowiódł eksperyment pożarowy, który miał miejsce w sierpniu 2020 r. na poligonie PSP w Pionkach. Żeby zapewnić dużą odporność na działanie ognia i ciepła, elementy liniowe konstrukcji wykorzystują fakt, że drewno zwęgla się w wyniku działania płomieni – zastosowanie odpowiedniej grubości belek pozwala utrzymać stabilność konstrukcji. Elementy drewniane są fazowane i poczwórnie strugane – brak wystających części sprawia, że ogień „prześlizguje się” po powierzchni. Stosuje się też niepalne materiały budowlane, które bezpośrednio chronią przed działaniem płomieni i zapewniają wysoką szczelność, co uniemożliwia rozprzestrzenianie się pożaru.
***
Według danych Głównego Urzędu Statystycznego, w 2021 r. wybudowano 1 160 budynków o konstrukcji drewnianej, co jest niewielką liczbą wobec prawie 110 000 łącznie powstałych w tym samym czasie budynków. Może jednak napawać to pewnym optymizmem, gdyż rok wcześniej budynków drewnianych w Polsce wybudowano 905, co oznacza wzrost o prawie 30 proc. w ciągu roku. Popularność technologii modułowej oraz odnawialnych surowców rośnie m.in. ze względu na politykę klimatyczną Unii Europejskiej. Europejski Zielony Ład zakłada znaczące przekształcenia w obszarze budownictwa, które jest jednym z głównych emitentów gazów cieplarnianych i odpowiada za 38 proc. światowych emisji.
~ kor