Budownictwo drewniane a innowacje

Budownictwo drewniane a innowacje

Zdjęcia: https://we.tl/t-CCBfh7QFqY27uxDy źródło: materiały własne Ekoinbud

Ekologia, wytrzymałość, szybkość, zdrowie i jakość. Metody budowlane wykorzystujące drewno wydają się być na fali wznoszącej, a dane z krajów ościennych pokazują, że prawdziwy boom w tej branży dopiero przed nami. Innowacje i nowe technologie mogą jeszcze przyspieszyć ten proces.

Udział prefabrykacji w polskim budownictwie pozostaje niewielki i różni się w zależności od segmentu rynku. W budownictwie mieszkaniowym technologia ta nadal odpowiada jedynie za niewielką część nowych realizacji. Budownictwo drewniane to nawet mniejsza część rynku technologii prefabrykacji.  Dla porównania, w Niemczech ponad 20% nowych domów wykorzystuje konstrukcyjne elementy drewniane, a w Szwecji udział prefabrykowanych konstrukcji drewnianych w budownictwie jednorodzinnym sięga około 90%. Co przemawia za wykorzystaniem drewna w prefabrykacji? Szybkość, wytrzymałość, ekologia, cechy prozdrowotne to jednak tylko niektóre z jego przewag.

Technologie

Produkcja komponentów budynków w fabrykach daje szereg możliwości nadzoru produkcji, optymalizacji, przewidywania i testów jeszcze przed tym, jak element opuści fabrykę i wyruszy w świat. Dzięki temu każdy element przyszłych budynków przechodzi weryfikację pod okiem kontrolerów jakości, pracujących w oparciu o jednolity standard. Precyzję i jakość zapewniają nowoczesne technologie produkcji, praca w oparciu o cyfrowe rozwiązania, automatyzację i nowoczesne oprogramowanie. Poza doświadczeniem coraz większą rolę odgrywa zatem sztuczna inteligencja i analizy przeprowadzane jeszcze przed rozpoczęciem prac w oparciu o metodologię BIM. Building Information Modeling to praca z danymi pochodzącymi z cyfrowego projektu i taka ich optymalizacja, aby możliwe było stworzenie znacznie lepszych budynków pod względem jakości, efektywności energetycznej i ekologii. BIM pozwala na optymalizację wykorzystania surowców, odpowiedniego dobrania ich parametrów, zaplanowanie produkcji i logistyki, aby budynki powstawały szybciej, były wyższej jakości i zapewniały komfort życia przez lata ich wykorzystania. Praca w BIM i wykorzystanie cyfrowych modeli budynków pozwala na zaprezentowanie inwestorowi projektu w wersji cyfrowej w najdrobniejszych szczegółach i dokładnie wyliczenie kosztów jeszcze przed wbiciem pierwszej łopaty. Praca projektanta w ostatnich latach mocno się zmieniła – podkreśla Piotr Godlewski, BIM Manager/ Specjalista ds. Transformacji Cyfrowej, w firmie Ekoinbud. Proste, ale czasochłonne procesy zostały zautomatyzowane, dzięki czemu projektanci – eksperci w swoich dziedzinach – poświęcają czas na optymalizację projektowanych obiektów zamiast na rysowaniu kresek i ręcznym zliczaniu elementów na rysunku. Dzisiaj można uruchomić symulacje nasłonecznienia, siły wiatru czy hałasu na tym samym modelu, z którego powstanie dokumentacja do urzędu, rysunki na budowę i pliki do wysyłki do maszyn w fabryce.  Modelowanie pozwala na optymalizację parametrów także w takim obszarze jak dobór optymalnego rozwiązania pod względem ogrzewania, wentylacji i cyrkulacji wody w poszczególnych częściach obiektu, co umożliwia wprowadzenie odpowiedniej technologii do budynku. Praca w metodologii BIM w połączeniu z prefabrykacją dają jeszcze kolejne korzyści: Firmie takiej jak EKOINBUD daje to niesamowite możliwości kontroli procesu i optymalizacji czasu oraz kosztów, dzięki czemu jesteśmy w stanie wykonywać duże projekty, takie jak szkoła, w ciągu kilku-, kilkunastu miesięcy od wygrania przetargu – mówi Piotr Godlewski. Wcześniej takie tempo prac było nieosiągalne nawet przy prefabrykacji, a co dopiero przy zastosowaniu tradycyjnych technik budowlanych. Zaplanowanie i wykonanie takich inwestycji nie byłoby możliwe bez informacji, które generujemy w procesie projektowania.

Dyskusja o wkładzie nowoczesnych technologii do rozwoju potencjału przedsiębiorstw nie może nie uwzględniać także możliwości, jakie daje sztuczna inteligencja. I nie chodzi wyłącznie o moce obliczeniowe czy możliwość szybkiego generowania wizualizacji budynków czy ich wnętrz. Rozwój AI tworzy zupełnie nowe możliwości. Dla naszej firmy jej wykorzystanie oznacza możliwość tworzenia własnych narzędzi dopasowanych idealnie pod nasze procesy, automatyzowanie skomplikowanych procesów przy pomocy skryptów pisanych bez wsparcia programistów czy lepsza analiza dużych zbiorów danych – mówi Piotr Godlewski. Żeby wycisnąć z AI jak najwięcej potrzebne są dobrej jakości informacje, co idealnie komponuje się z modelami BIM, które są kompletną bazą danych o budynku. Ich połączenie daje niesamowite możliwości optymalizacji i zdecydowanie poprawia wydajność i jakość pracy.

Budownictwo długo prezentowało się jako bardzo tradycyjna branża niechętna nowym technologiom. To kolejny powód, dla którego prefabrykacja była postrzegana, jako mało atrakcyjna forma stawiania budynków, jednak coraz szybciej się to zmienia – na budowy wkraczają maszyny wspierane cyfrowymi czujnikami np. koparki z GPSem, drony, które pomagają przy mierzeniu stanu zaawansowania prac, analizowaniu działek lub kamery i aparaty 360 do dokumentowania postępów. Branża zaczęła także korzystać ze sztucznej inteligencji w pracy biurowej i projektowej, ale w połączeniu z danymi z budów ma szanse zrewolucjonizować sposób zarządzania i prowadzenia prac budowlanych. Sztuczna inteligencja pozwala analizować sytuację na budowie w czasie rzeczywistym, a to pozwala na szybsze reagowanie i podejmowanie lepszych decyzji – mówi Piotr Godlewski. Należy pamiętać, że stawianie każdego budynku obecnie wiąże się z koniecznością przetwarzania gigantycznych ilości danych, które są zbierane przez kamery zamontowane na placu budowy, a nawet na kaskach pracowników. Maszyny pracujące na obiekcie mają zamontowane czujniki, które pozwalają monitorować każdy ich ruch. Sztuczna inteligencja pomaga także w projektowaniu. Możemy dzięki temu optymalizować konstrukcje i ilość zużywanych materiałów, a także analizować jednocześnie wiele wariantów i mieć możliwość wyboru najlepszego – do tej pory analizowano kilka, teraz mogą to być setki. Nowoczesne technologie to także większa automatyzacja i przyspieszenie pracy. Kolejnym obszarem, który wspierają nowoczesne technologie jest BHP i ochrona ludzkiego zdrowia i życia. Ciągłe monitorowanie placu budowy pozwala na informowanie o pojawieniu się niebezpieczeństwa na budowie zanim nastąpi wypadek (np. brakująca barierka przy głębokim wykopie albo pracownik, który pracuje bez kasku). W naszej sytuacji przełożenie, które możemy uzyskać z cyfryzacji i unowocześniania jest jeszcze większe – podkreśla Piotr Godlewski. Jako firma prefabrykująca już teraz mamy wyższy wskaźnik cyfryzacji niż tradycyjne firmy – jeżeli cyfryzacja przyspiesza, to prefabrykacja w naturalny sposób przyspiesza razem z tym trendem. Łatwiej jest nam przyswajać nowe technologie i wdrażać je do codziennej pracy, gdyż od lat pracujemy w oparciu o wysoce zaawansowane oprogramowanie, a nasze projekty nie dość, że powstają cyfrowo, to również produkcja opiera się na danych zaciąganych z programów projektujących. To w pewnym sensie DNA naszej technologii i całej firmy.

Ekologia

Sektor budynków i budownictwa odpowiada za około 37% globalnych emisji CO₂ związanych ze zużyciem energii i procesami przemysłowymi. Skala ta pokazuje jak ważnym i pilnym tematem jest odpowiednie zarządzenie tym segmentem gospodarki, aby znacznie mądrzej wykorzystywać zasoby naturalne. Drewno należy do grona odnawialnych surowców, co odróżnia je od cementu, którego tona wymaga emisji od 0,8 do 1 tony CO2 do atmosfery. Z uwagi na pochłanianie dwutlenku węgla w czasie wzrostu drewno posiada ujemny ślad węglowy, określany na -600 do -900 kg CO2. Drewno jest także materiałem odnawialnym, charakteryzuje się lepszą izolacyjnością cieplną, niższą energią wbudowaną, potrzebną do jego wykorzystania w trakcie budowy. Dodatkowo jest znacznie lżejsze od betonu, co powoduje mniejszą emisję CO2 w trakcie jego transportu, nie wymaga tak ciężkiej konstrukcji i pozwala na stawianie lżejszych obiektów, o cieńszych przegrodach, a zatem także na zaproponowanie większej powierzchni lokali w budynkach, w których ściany i konstrukcja nośna mogą być lżejsze i zapewniać większą przestrzeń. Wątek ekologii jest równie istotny jak jakość obiektów – podkreśla Tomasz Łubkowski, główny technolog w firmie Ekoinbud. Drewno magazynuje węgiel biogeniczny, a w wielu analizach LCA konstrukcje drewniane mają zdecydowanie niższy ślad węglowy niż warianty stalowe w zakresie etapów materiałowych i transportu na budowę. Przykładowo, w porównaniu konstrukcji masywno‑drewnianej do stalowej, wykazano niższe emisje w analizowanym zakresie A1–A4, czyli od pozyskania drewna, do dostarczenia gotowego produktu na plac budowy. Dodatkowo prefabrykacja ogranicza odpady, zwiększa dokładność, skraca czas na budowie i zmniejsza uciążliwość procesu.              Jakość i wytrzymałość

Praca nad przygotowaniem części budynków w fabrycznych warunkach pozwala na lepszą kontrolę procesów, sprawdzenia parametrów prefabrykatów i wytrzymałości materiałów. Do tego produkcja ścian, stropów czy elementów konstrukcyjnych w zakładzie pozwala na precyzyjne dobranie i dopasowanie materiału, kontrolę jakości i poprawki. W przypadku betonu lanego na placu budowy taka możliwość w zasadzie nie istnieje. Budownictwo drewniane zmieniło się w ostatnich latach jakościowo – mówi Tomasz Łubkowski, główny technolog w Ekoinbud. Dziś już nie chodzi tylko o tradycyjne, „gołe” drewno w postaci słupów i belek, tylko o systemy inżynierskie, czyli prefabrykowane elementy ścian i stropów z konstrukcją drewnianą, izolacją, warstwami uszczelniającymi oraz okładzinami ogniochronnymi, które mają jasno określone, ale przede wszystkim, przebadane parametry. W Ekoinbud pracujemy właśnie w tym modelu: dostarczamy gotowe panele, przygotowane w kontrolowanych warunkach produkcyjnych, dzięki czemu uzyskujemy powtarzalność detali i wysokie klasy odporności ogniowej przegród, dochodzące nawet do REI 120. Oznacza to, że budynki drewniane charakteryzują się porównywalną odpornością ogniową jak budynki stawiane w tradycyjnej technologii. Nowelizacja Warunków Technicznych obowiązująca od 15 sierpnia 2024 r. realnie poszerzyła zastosowanie elementów drewnianych w kontekście bezpieczeństwa pożarowego, m.in. poprzez dopuszczenie określonych drewnianych elementów konstrukcyjnych w budynkach niskich, z zachowaniem warunków – minimalny wymiar przekroju 14 cm i odporność ogniowa co najmniej R 30, oraz poprzez dopuszczenie drewna w wybranych rozwiązaniach warstwowych przegród pod jasno określonymi wymaganiami – dodaje Tomasz Łubkowski.

Szybkość

Najważniejszym z wyróżników budynków prefabrykowanych jest krótszy czas ich powstawania. Uśredniając budynki te powstają o połowę szybciej niż w przypadku tradycyjnej metody budowania z wykorzystaniem lanego betonu. Konsekwencją produkcji fabrycznej jest jeszcze jeden czynnik: procesy te są niezależne od warunków pogodowych. Stawianie poszczególnych komponentów budynków może odbywać się zarówno w czasie mrozów, jak i wysokich temperatur w miesiącach letnich. Uniezależnienie się od pogody i szybkość produkcji komponentów budynków ma największe znaczenie dla budynków komercyjnych, które zamiast np. po trzech latach budowy mogą przynosić zysk inwestorowi nawet 1,5 roku szybciej. Tę różnicę dostrzegają inwestorzy obiektów hotelowych, sektora PRS, akademików czy budynków biurowych.

Zdrowie

Drewno używane w konstrukcji budynków to zaledwie część składowych budynków. Na zdrowie ich użytkowników wpływają także materiały zastosowane do budowy ścian działowych i ich wypełnienia, a także materiały wykończeniowe, które również mogą należeć do grupy proekologicznych i prozdrowotnych. Technologia, którą stosujemy w Ekoinbud obejmuje w całości drewniane materiały, które sprzyjają odprowadzeniu wilgoci na zewnątrz budynków – mówi Tomasz Balcerowski, prezes zarządu Ekoinbud. Ściany działowe poszczególnych pomieszczeń wypełniamy drewnianą wełną, która zapewnia ich dyfuzyjność, a zatem pozwala na coś, co możemy przyrównać do „oddychania” ścian. Wilgoć nie pozostaje w pomieszczeniach, co przeciwdziała powstawaniu pleśni i grzybów. W ten sposób zapewniamy zdrowe i bardzo komfortowe warunki życia we wnętrzach produkowanych przez nas budynków.

Przyszłość

Rozwój budownictwa drewnianego może zaskakiwać, tak samo jak jego możliwości. Najwyższy budynek w pełni drewniany, jaki dotychczas zbudowano sięga 85 metrów wysokości i powstał w 2019 roku w miejscowości Brumunddal w Norwegii. Na 18 kondygnacjach budynek zapewnia 11,3 tys. m.kw. powierzchni, a znajdują się w nim biura, apartamenty, sale konferencyjne, a także restauracje i taras widokowy, zajmujący 18 piętro. Najczęściej jednak wysokie budynki powstają w technologii hybrydowej i dają nawet większe możliwości realizacyjne. Jeśli chodzi o skalę możliwości, drewno i rozwiązania hybrydowe udowodniły już, że mogą działać także w obiektach wielokondygnacyjnych – przykładem jest Ascent w Milwaukee: 25 kondygnacji i ok. 87 m wysokości w konstrukcji hybrydowej z masywnego drewna – mówi Tomasz Łubkowski. Natomiast w praktyce rynkowej najczęściej liczy się nie rekord wysokości, tylko przewidywalność realizacji: szkoły, przedszkola, budynki mieszkalne, obiekty opieki, biura – tam prefabrykacja daje największą przewagę czasową i jakościową. Patrząc w przyszłość, spodziewam się dalszego rozwoju budownictwa prefabrykowanego i hybrydowego. Drewno nie zastąpi wszystkiego, ale tam, gdzie liczy się czas, jakość, powtarzalność i środowisko – będzie jednym z kluczowych materiałów, a Ekoinbud jest dokładnie w tym nurcie– podkreśla Tomasz Łubkowski.