Innowacyjne drewno CLT, czyli rewolucja na rynku budowlanym

Jak grzyby po deszczu, na całym świecie wyrastają kolejne drewniane osiedla, wieżowce, szkoły, mosty czy hale sportowe – tu wszędzie wykorzystuje się drewno.

Wiele z nich to swoiste dzieła sztuki architektonicznej. Cywilizacja wraca do naturalnego materiału łączącego tradycję z nowoczesną technologią. Nie jest to żadną fanaberią wąskiej grupy naukowców lub wizjonerów, ale dynamicznie rosnący sektor rynku, wspierany przez najważniejszych światowych decydentów i pozytywnie postrzegany społecznie.

Jeśli nasz poziom życia ma nadal rosnąć, to ludzie będą potrzebować coraz więcej przestrzeni. Budynki stawiane do tej pory z betonu i stali, osiągną w tym czasie rekordową emisję dwutlenku węgla do atmosfery. Natomiast budowa drewnianych obiektów dla nowych mieszkańców miast mogłaby przechowywać CO2. Rachunek jest więc prosty. Niemcy chcą być neutralne klimatycznie do 2045 r. W budownictwie już dzisiaj wymagana jest od inwestorów o 30 proc większa efektywność energetyczna budowli – jedni to osiągają, instalując fotowoltaikę, inni budując z drewna. Nawet cena nie stanowi przeszkody. 

Nadchodzi era drewna CLT

W ostatnich latach badania inżynieryjne w zakresie ochrony przeciwpożarowej, izolacji akustycznej, rozwoju materiałów oraz oprogramowania technicznego i nowych metod produkcji otworzyły zupełnie nowe możliwości w projektowaniu drewnianych budynków. W hamburskim HafenCity kończy się obecnie budowa najwyższego w Niemczech budynku o wysokości 65 metrów, w którym znajdzie się 128 apartamentów. A w berlińskiej dzielnicy Tegel powstanie osiedle z około 5 tys. mieszkań dla ponad 10 tys. osób. Ma być ono zbudowane głównie z drewna i neutralna dla klimatu. W norweskim Brumunddal w 2019 r. swoje podwoje otworzył Mjøstårnet, drewniany budynek o wysokości ponad 85 metrów, a w Eindhoven w Holandii powstaje wieżowiec, który połączy dwie części miasta.

Znany brytyjski architekt, orędownik urbanistyki drewnianej i pedagog stwierdził, że “19. wiek był erą stali, 20. wiek przebiegał w imię betonu, ale w 21. wieku na pierwszy plan wysuwa się nowoczesne drewno”. Kończą się złoża surowców, w tym ropy i węgla, który wydobywamy coraz głębiej, a nawet betonu, ponieważ do jego produkcji potrzebujemy piasku, bowiem wydobywany z dna morza zaburza gospodarkę wodną. Choć wydawałoby się, że mamy jego nadmiar, np. na Saharze, to piasek pustynny nie wiąże się z wodą i nie da się z niego budować. Nawet najwyższy budynek na świecie, Burj Khalifa, został zbudowany de facto z piasku sprowadzonego z Australii. Tymczasem drewno „hodowlane” będzie zawsze i można je wykorzystywać właśnie do potrzeb przemysłowych, chroniąc dające nam tlen lasy równikowe.

Technologie CLT trafiły do Polski

Nowoczesne konstrukcje w technologii CLT zawitały też do Polski. Dwa lata temu Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (99% akcji) oraz Bank Ochrony Środowiska (1% akcji) powołał firmę deweloperską Polskie Domy Drewniane (PDD) budującą energooszczędne budynki mieszkalne i usługowe wykonywane w technologiach drewnianych z wykorzystaniem krajowego potencjału przemysłu drzewnego i budowlanego. Jej celem jest budowa trwałych, zdrowych, ekologicznych i energooszczędnych, a tym samych tanich w utrzymaniu mieszkań.

Jeszcze kilka lat temu materiał był nieznany nawet wśród architektów. Obecnie zyskuje coraz szersze grono miłośników. Po pionierskich inwestycjach w budownictwie jednorodzinnym zaczęły pojawiać się pierwsze inwestycje w sektorze publicznym. Doskonałym przykładem jest projekt realizowany przez Lasy Państwowe w Ogrodzie Botanicznym w Gdyni. Dostawcą całej konstrukcji jest firma OMFO – wyłączny przedstawiciel firmy KLH w Polsce. Obiekt z drewna klejonego krzyżowo ma być oddany do użytku w przyszłym roku. Inwestycja pozwoli poszerzyć ofertę Leśnego Ogrodu Botanicznego „Marszewo”. Bryła powstaje w myśl projektu, który zwyciężył w przeprowadzonym kilka lat temu konkursie. Jego celem było wprowadzenie w istniejący obszar ogrodu zabudowy szanującej leśny krajobraz. Będzie mieć dwie kondygnacje, a powierzchnia użytkowa wyniesie łącznie 321 m. kw. Na tej przestrzeni znajdą się m.in.: ogólnodostępna sala wystawowa, punkt informacyjny, sala integracyjna dla odwiedzających oraz pomieszczenia administracyjne. Obiekty podzielono na dwa skrzydła połączone łącznikiem. Całość pokryje odważna czerń opalonego drewna.

W centrum Łodzi powstaje natomiast drewniany Hotelu Breath-In, którego twórcami są architekci z pracowni Makaa. Ma być ekologiczny i nowoczesny. Koncepcja architektów opiera się na stworzeniu drewnianej kamienicy, dopasowującej się do istniejącego już w okolicy stylu, a jednocześnie stosującej nowoczesne rozwiązania wizualne przyszłości.

Na niedawnym poświęconym ekologicznym kierunkom w całej branży budowlanej sympozjum zorganizowanym przez Polskie Stowarzyszenie Budownictwa Ekologicznego, które skupia architektów, producentów oraz firmy z branży budowlanej, trudno było znaleźć prelekcję czy panel dyskusyjny, w którym nie było wzmianki o budownictwie drewnianym, a zwłaszcza CLT. Drewno laminowane krzyżowo coraz częściej staje się również głównym bohaterem innych podobnych wydarzeń. Jednak wciąż na przeszkodzie rozwoju tego typu budownictwa w naszym kraju stoi niska świadomość przyszłych inwestorów z korzyści jakie niesie za sobą np. akumulacji ciepła. W ostatnimi czasie wraz z rosnącym popytem powstaje również spora ilości nie doświadczonych firm "garażowych", co z biegiem czasu może przełożyć się na niską jakość ich realizacji i popsuć wizerunek budynków w technologii drewnianej. Pierwszą styczność inwestora z budową ma architekt, uznając, że doradzi inwestorowi w pełnym zakresie od projektu po wybór właściwej technologii. Bardzo istotna jest więc dobra i wszechstronna edukacja przyszłych architektów na etapie studiów z zakresu dostępnych rozwiązań.

Drewniane miasta, biurowce i mosty

Architekci podkreślają, że każdy materiał budowlany ma swoje słabe punkty. Dla przykładu drewno jest odporniejsze od stali, gdy ta już dawno się stopi, ono będzie stało. Stal jest podatna na ogień, więc owijamy ją płytą gipsową lub innymi niepalnymi materiałami. Beton jest nadprzewodzący termicznie, więc musimy go izolować, aby zapobiec przewodzeniu zimna i ciepła. CLT pali się bardzo powoli, a każdy segment zabezpiecza warstwa, która dodatkowo jeszcze opóźnia ten proces. Budowlańcy twierdzą, że praca z naturalnym drewnem ma dobroczynny wpływ na samopoczucie pracowników.

Jeśli nasz poziom życia ma nadal rosnąć, to ludzie będą potrzebować coraz więcej przestrzeni. Budynki stawiane do tej pory z betonu i stali, osiągną w tym czasie rekordową emisję dwutlenku węgla do atmosfery. Natomiast budowa drewnianych obiektów dla nowych mieszkańców miast mogłaby przechowywać CO2. Rachunek jest więc prosty. Niemcy chcą być neutralne klimatycznie do 2045 r. W budownictwie już dzisiaj wymagana jest od inwestorów o 30 proc większa efektywność energetyczna budowli – jedni to osiągają instalując fotowoltaikę, inni budując z drewna.

W ostatnich latach badania inżynieryjne w zakresie ochrony przeciwpożarowej, izolacji akustycznej, rozwoju materiałów oraz oprogramowania technicznego i nowych metod produkcji otworzyły zupełnie nowe możliwości w projektowaniu drewnianych budynków. W hamburskim HafenCity kończy się obecnie budowa najwyższego w Niemczech budynku o wysokości 65 metrów, w którym znajdzie się 128 apartamentów. A w berlińskiej dzielnicy Tegel powstanie osiedle z około 5 tys. mieszkań dla ponad 10 tys. osób. Ma być ono zbudowane głównie z drewna i neutralna dla klimatu. W norweskim Brumunddal w 2019 r. swoje podwoje otworzył Mjøstårnet, drewniany budynek o wysokości ponad 85 metrów, a w Eindhoven w Holandii powstaje wieżowiec, który połączy dwie części miasta.

Znany brytyjski architekt, orędownik urbanistyki drewnianej i pedagog stwierdził, że “19. wiek był erą stali, 20. wiek przebiegał w imię betonu, ale w 21. wieku na pierwszy plan wysuwa się nowoczesne drewno”. Kończą się złoża surowców, w tym ropy i węgla, który wydobywamy coraz głębiej, a nawet betonu, ponieważ do jego produkcji potrzebujemy piasku, bowiem wydobywany z dna morza zaburza gospodarkę wodną. Choć wydawałoby się, że mamy jego nadmiar, np. na Saharze, to piasek pustynny nie wiąże się z wodą i nie da się z niego budować. Nawet najwyższy budynek na świecie, Burj Khalifa, został zbudowany de facto z piasku sprowadzonego z Australii. Tymczasem drewno „hodowlane” będzie zawsze i można je wykorzystywać właśnie do potrzeb przemysłowych, chroniąc dające nam tlen lasy równikowe.

Zalesianie to przetrwanie

Surowiec dla masowych drewnianych budowli powinien pochodzić z zalesienia. CO2 byłby najpierw wiązany w rosnących drzewach, a następnie magazynowany w zbudowanych z nich ekologicznych obiektach. Ta transformacja jest jednak możliwa pod dwoma istotnymi warunkami: ścinane lasy są zarządzane w sposób zrównoważony oraz, że dwutlenek węgla, który jest magazynowany w wykorzystujących surowiec konstrukcjach, będzie też w jakiejś formie zachowywany, po wyburzeniu tych budynków. Nie możemy po prostu wycinać lasów i spalić zbudowanych z nich obiektów po ich wyeksploatowaniu – bo to spowodowałoby, że CO2 z powrotem trafi do atmosfery. Zamiast tego drewno musi zostać poddane recyklingowi, na przykład jako deski podłogowe w kolejnych nowych domach.

Tony Rinaudo jest australijskim agronomem, powszechnie znanym jako „twórca lasu”. Od wielu lat mieszkając i pracując w krajach afrykańskich, odkrył i zastosował w praktyce rozwiązanie problemu skrajnego wylesiania pustynnego regionu Sahelu, tj. wzdłuż południowych obrzeży Sahary. Dzięki prostym metodom zarządzania farmerzy mogą zregenerować oraz chronić istniejącą tam roślinność, co znacznie wpłynęło na poprawę warunków życia milionów ludzi. Jego naturalna metoda regeneracji wprowadzona przez lokalnych rolników przywróciła planecie 50 tys. km kw. ziemi z ponad 200 mln. drzew w samym Nigrze, położonym w Afryce Zachodniej na Saharze. Metoda Tony Rinaudo ma potencjał do odtworzenia obecnie zdegradowanych suchych tropikalnych terenów o powierzchni wielkości Indii. To, co stworzył, to znacznie więcej niż technika rolnicza, ponieważ jednocześnie zainspirował ruch kierowany przez tamtejszych rolników. Naukowiec w 2018 r. otrzymał tzw. alternatywną Nagrodę Nobla tj. Right Livelihood Award za zademonstrowanie na dużą skalę, jak suche tereny można zazieleniać przy minimalnych kosztach, poprawiając warunki życia milionów ludzi.

Nowoczesne drewno

Nowoczesne drewno budowlane ma niewiele wspólnego z wiekowymi konstrukcjami, np. znanymi z Podlasia. W ciągu ostatnich kilku dekad produkcja innowacyjnych drewnianych kompozytów przekształciła ten starożytny surowiec budowlany w najnowocześniejszy budulec konstrukcyjny. Technologia drewna klejonego warstwowo i poprzecznie, zwana fachowo CLT (Cross Laminated Timber) ma liczne zalety jako odporny i trwały materiał o szerokim zastosowaniu. CLT jest monolitem - to znaczy, że jest to w rzeczywistości jeden kawałek drewna, z małą zawartością zaledwie 0,6 proc. ekologicznego kleju. Gotowy element jest w stanie wytrzymywać duże obciążenia i napięcia w wielu kierunkach, jest ognioodporny, posiada doskonałe właściwości termoizolacyjne i akustyczne. Reguluje wilgotność powietrza wewnątrz budynku, tworząc komfortowy i zrównoważony klimat - zarówno latem, jak i zimą.

Dla przykładu nowoczesne drewniane wieżowce wykorzystują drewno klejone krzyżowo. To jakby sklejka o dużej skali, wykonana ze sklejonych ze sobą od dwóch do czterech arkuszy, a następnie odwróconych o 90 stopni i przyklejonych takich samych na górze. W rezultacie tego procesu otrzymujemy kawałek drewna, który pod względem rozmiaru i sposobu może być używany podczas projektowania bardzo podobnie do płyty betonowej tylko waży 20 proc jej ciężaru.

CLT jest stosunkowo lekkim materiałem budowlanym, a więc nie wymaga tak mocnych fundamentów, a dźwigi wymagane na miejscu pracy mogą być mniejsze niż te potrzebne do podnoszenia cięższych konstrukcji żelbetonowych. Cechy te zapewniają również możliwość wznoszenia budynków CLT na terenach, które w innym przypadku są niedostępne dla cięższych projektów.

Historia produktów CLT

Obecnie wiodącymi europejskimi rynkami produktów Cross Laminated Timber są Austria, Niemcy, Szwajcaria, Szwecja i Norwegia. Produkcja drewna w technologii CLT rozpoczęła się w Lozannie w Szwajcarii na początku lat 90. XX w., ale przez wymogi patentowe i prawne rozwój tego produktu przez dekadę pozostawał w stagnacji.

Dynamicznego tempa nabrał dopiero w 2000 r., gdy jego wykorzystanie wzrosło. Częściowo dzięki rosnącemu znaczeniu zrównoważonego rozwoju i zmianom w wymaganiach konstrukcyjnych. Jednocześnie wielki biznes zauważył, że drewno CLT nie jest tylko eksperymentalnym i innowacyjnym systemem dla garstki szaleńców. W tym samym czasie pierwsi europejscy producenci spełnili wymogi norm masowego stosowania dla Europejskiego Obszaru Gospodarczego.

Wielki przełom nastąpił pod koniec 2019 r., kiedy po raz pierwszy u filozofki i członkini rady nadzorczej Siemensa Nathalie von Siemens zebrała się grupa założycielska w nadmorskim kurorcie Caputh pod Berlinem, gdzie Albert Einstein miał swój zbudowany z drewna ponad sto lat temu wakacyjny domek. To właśnie ta grupa stała się wielkim ambasadorem ekologicznego projektu. Do jej orędowników należą, prócz von Siemens, znani naukowcy i architekci, a także minister kultury Monika Grütters (CDU). W 2020 r. wystartowała organizacja non-profit rodzinny Brenninkmeijer, której imperium bazuje na tradycji sześciu pokoleń przedsiębiorców i filantropów. Natomiast główny pomysłodawca, jest nazywany w Niemczech “papieżem klimatu” prof. Hans Schellnhuber. urodził się ponad siedemdziesiąt lat temu w drewnianym domu w Dolnej Bawarii. Od dawna najbardziej prominentną propagatorką jego idei jest posłanka do Bundestagu i współprzewodnicząca Zielonych, Annalena Baerbock. Swoje koncepcje przedstawił również Ursuli von der Leyen, a Przewodnicząca Komisji Europejskiej zaprezentowała mu własną inicjatywę, która ma na celu wdrożenie w lokalnych projektach Europejskiego Zielonego Ładu.

Nowoczesne drewno jest niezwykle odporne

Obecny powrót w zastosowaniu drewna wcale nie oznacza cofnięcia się do epoki przedindustrialnej, a wręcz przeciwnie. Pamiętne pożary, które zniszczyły m.in.: w 1666 r. ponad połowę powierzchni Londynu, w 1812 r. aż 75 proc. w większości drewnianej zabudowy Moskwy, a w 1850 r. olbrzymi obszar Krakowa czy miasta, takie jak San Francisco (1906 r.) oraz Chicago (1871 r.) Te wielkie katastrofy były silną motywacją do zmiany budulców. Nowoczesne miasta przemysłowe zostały dosłownie zbudowane ze stali i betonu. Te łatwo dostępne materiały dawały budynkom nowe możliwości, które pozwalały wznosić drapacze chmur i w przeciwieństwie do ówczesnego drewna nie zapalały się od upuszczonej lampy naftowej.

Mogłoby się wydawać, że niczym w historycznych czasach w przypadku pożaru wystarczy niewiele czasu, aby z drewnianego miasta nic nie zostało. Nic bardziej mylnego. W przypadku wybuchu pożaru drewniane narożniki i słupy pozostają stabilne nawet dłużej niż konstrukcje betonowe. Przepisy prawne i normy wymagają w wielu miejscach tych obiektów stosowania np. betonowych klatek schodowych, bo uznawane są za bezpieczniejsze i zazwyczaj wskazywana jest tu kwestia odporności przed ogniem. Nie ma również potrzeby stosowania niebezpiecznych środków chemicznych do ochrony drewna, np. przed termitami. CLT to rodzaj produktu z drewna konstrukcyjnego składającego się z warstw klejonej tarcicy wymiarowej, które również zwiększają integralność strukturalną paneli i odporność na wilgoć.

Imponujące inwestycje drewniane

Jak w kalejdoskopie zmienia się zestawienie powstających na całym globie nowych, coraz wyższych drewnianych drapaczy chmur. Cały czas rośnie też długa lista planowanych do realizacji imponujących projektów. Podczas, gdy betonowe konstrukcje od dziesięcioleci zdominowały panoramę miast, przyszłość zrównoważonego projektowania wydaje się leżeć w najstarszym na świecie materiale budowlanym, czyli drewnie. Do jego wyraźnych zalet konstrukcyjnych należą również zmniejszona waga oraz wysoka wydajność termiczna i akustyczna.

Szwedzkie miasto Skelleftea liczy 35 tys. mieszkańców i zostało zbudowane z drewna, od domów i bloków mieszkalnych, po szkoły oraz inne budynki użyteczności publicznej. Jest również w całości zasilane energią odnawialną. Drewniana jest nawet infrastruktura drogowa, między innymi mosty i parkingi. Znajduje się tam też jeden z najwyższych budynków na świecie. Entuzjaści pomysłu na budowę drewnianego miasta twierdzą, że przyszłość należy do właśnie takich projektów.

Oddany do użytku w 2019 r. wieżowiec HoHo pod Wiedniem w Austrii jest obecnie drugim co do wysokości drewnianym wieżowcem na świecie o wysokości 84 m i 24 kondygnacjach. Elewacja budynku wykonana jest w 75 proc. z drewna i posiada betonowy rdzeń. Na wewnętrzne ściany i sufity zastosowano naturalny świerk, który jest pokryty cienką warstwą betonu. Budowa budynku trwała trzy lata. Szacuje się, że dzięki wykorzystaniu drewna architekci zapobiegli emisji 2,8 tys ton CO2.

Innym przykładem może być najwyższy funkcjonujący drewniany wieżowiec w USA. Konstrukcja w Portland była pierwszą w tym kraju w całości drewnianą, a także pierwszą w Ameryce Północnej z odsłoniętym drewnem i została oddana w 2019 r. Budynek zużywa 60 proc. mniej energii niż jego tradycyjny odpowiednik o podobnej wielkości i funkcji oraz oszczędza ponad 30 proc. wody. Natomiast jego budowa zaoszczędziła nam ponad 1,8 tys. ton emisji dwutlenku węgla, co odpowiada zniknięciu z dróg ok. 350 samochodów osobowych.

Z kolei Brock Commons Tallwood House jest 18-to kondygnacyjnym akademikiem Uniwersytetu British Columbia w Kanadzie. W momencie jego otwarcia w 2016 r. była to najwyższa konstrukcja z masywnego drewna na świecie. Zbudowany został w ramach inicjatywy Tall Wood Building Demonstration Initiative - Natural Resources Canada, która w październiku 2017 r. doprowadziła do ustanowienia programu Green Construction Through Wood. Na 53 m. wysokości obiekt może pojemność mieszkania dla 404 studentów, każdy o pow. ok 15 m kw. Jego ostatnie piętro jest przeznaczone na salon widokowy. Konstrukcja drewniana jest wyłożona płytami kartonowo-gipsowymi dobranymi tak, aby spełniały przepisy przeciwpożarowe.

Wielkie drewniane ambicje ma też Berlin, który wkrótce wybuduje w dzielnicy Kreuzberg najwyższy 98 m. drewniany wieżowiec w Europie. Ma on być również testem dla modelu niedrogiego budownictwa mieszkaniowego w tym mieście. Kosztujący 90 milionów euro, 29 piętrowy budynek, zostanie wykonany z drewna klejonego krzyżowo. Nazwany został WoHo, a w jego konstrukcji wyłącznie rdzeń i piwnica ma być ze zbrojonego betonu. Inwestor projekty firma UTB, koncentruje się nad zrównoważonym rozwojem obszarów miejskich. Jej prezes Thomas Bestgen nazwał budynek „Anti-Amazon Tower”, odnosząc się do kontrowersyjnego komercyjnego biurowca, który gigant handlu internetowego Amazon wznosi we wschodnim Berlinie.

Ascent w Milwaukee to kolejny rosnący wieżowiec, który po ukończeniu budowy w przyszłym roku w USA będzie najwyższą konstrukcją z masywnego drewna na świecie. Mierzący 25 pięter obiekt pomieści 259 luksusowych apartamentów, specjalny poziom wellness z basenem na szóstym piętrze oraz poziom socjalny na najwyższej kondygnacji. Do budowy drewnianego drapacza chmur w technologii CLT konstrukcję dostarczyła austriacka firma KLH.

Drewniane budownictwo może ocalić planetę

Ponieważ przemysł budowlany odpowiada aż za 40 proc. zużycia energii i 1/3 emisji dwutlenku węgla, bez zmian tego stanu, nie powstrzymamy globalnego ocieplenia. Wapno spalane jest w ekstremalnych temperaturach w celu wytworzenia cementu, uwalniając związany w nim dwutlenek węgla. W efekcie coraz większej liczby procesów przemysłowych produkowany jest również żelbet, potem często transportowany statkami lub ciężarówkami z silnikami diesla na duże odległości, a na koniec instalowany na budowach przy pomocy innych zanieczyszczających klimat maszyn. Powrót do drewna jako głównego materiału budowlanego może okazać się najważniejszym wkładem w walkę ze skutkami globalnego ocieplenia. Im więcej zbudujemy drewnianych konstrukcji, tym więcej zatrzymujemy CO2. Dla przykładu metr sześcienny drewna wiąże 88 kg dwutlenku węgla, jest to ujemny ślad węglowy wypracowany przez lata, gdy drzewo rosło. Dla porównania 1 m betonu emituje aż 82 kg CO2 do atmosfery.

Czytaj także: Drewno – ile zużywają go Polacy? Leśnicy tłumaczą

fot, nerwseria