Znanje in strokovnost sta vodilo razvoja trajnostne gradnje

Promet, potrošnja in industrija močno onesnažujejo planet, a med največje onesnaževalce sodita tudi arhitektura in gradbeništvo. Ključno je, ali so materiali naravni ali umetni in koliko fosilne energije se porabi za njihovo proizvodnjo, saj ta povzroča izpuste toplogrednih plinov, predvsem CO2. Trajnostna gradnja temelji na lokalno dostopnih naravnih materialih, a danes prevladujejo beton, jeklo, opeka in aluminij, medtem ko uporaba lesa počasi narašča.

Besedilo: dr. Bruno Dujič
Fotografije: arhiv podjetja CBD, d. o. o.

SLOWOODLIFE_CBD_gradnja

Izrazoslovje »trajnostno« in »trajno«

V vsakdanjem izrazoslovju se srečamo z izrazoma »trajnostno« ali angleško »sustainable« in pridevnikom »trajno« ali angleško »durable«, kar pa je v slovenščini zaradi podobnosti obeh izrazov mnogokrat napačno interpretirano in razumljeno, kaj pomeni izraz »trajnostna gradnja«.
Trajnostno obnašanje pomeni izbor materialov, ki čim manj obremenijo okolje. Tako se v največji možni meri uporabi razpoložljive naravne vire in materiale, s katerimi se zadosti potrebe sedanjega človeškega rodu, ne da bi s tem izborom vplivali na okolje in ogrozili možnosti prihodnjih rodov, da zadovoljijo svoje potrebe (Gro Harlem Brundtland, 1987). Gradbeništvo kot panoga ima zelo visok prispevek k onesnaževanju okolja in izpustu toplogrednih plinov. Okolijski odtis stavbe je največji v obdobju gradnje in po koncu njene življenjske dobe. Je celo tako velik, da niti s še tako trajnostnimi in energetsko varčnimi sistemi v obdobju njenega obstoja in obratovanja ne moremo izničiti škode, ki je nastala v procesu gradnje in končnega rušenja.

Les kot gradbeni material je trajnostna izbira za potrebe gradbeništva, a kot naravni material ni trajen, če se v procesu snovanja, projektiranja in vgradnje ne upošteva možnosti propada lesa pod vplivom vlage. Les kot naravni material v določenih pogojih razpade in na tak način ne obremenjuje okolja. Pri uporabi lesa v gradbene namene, še posebej konstrukcijske, se tako mnogokrat zanemarja, da vlaga zelo negativno vpliva na nosilnost lesa in na njegovo trajnost.

Izraz trajnost tako definira obstoj gradbenih materialov glede na njihove lastnosti v daljšem časovnem obdobju glede na robne dejavnike, ki vplivajo na njihov propad. Tako se je potrebno zavedati, da lahko v procesu projektiranja in izvedbe trajnostne gradnje izbor nekompetentnih projektantov in izvajalcev povzroči takšne napake, ki izjemno zmanjšajo trajnost objekta, kar pa privede do velike ekonomske škode in posledično do tega, da takšen projekt ni več trajnosten, temveč netrajen z ekonomskimi, okolijskimi, družbenimi in socialnimi posledicami.

Predvsem je potrebno v gradbeništvu izpostaviti pretirano uporabo armiranega betona v stanovanjski gradnji. Za pripravo armiranega betona sta potrebna jeklo in cement, za njuno pridelavo pa je potrebne veliko energije. Končni rezultat procesa, ko se z betonom zalije jekleno armaturo, je strjen nenaraven kompozitni material, ki je proizveden z veliko porabo energije, obenem pa predstavlja veliko vgrajeno konstrukcijsko maso na planetu, ki povzroča velik okolijski vpliv v smislu odpadkov in razgradnje tudi po odsluženi življenjski dobi objekta.
Študije kažejo, da zgolj proizvodnja cementa povzroči do 8 % globalnih izpustov toplogrednega plina CO2 (Danyang Cheng idr., 2023). Težava pa ni le v proizvodnji posameznih materialov, temveč tudi v transportu, vgradnji in predvsem v njihovi reciklaži. Ob vse večji ozaveščenosti prebivalstva postaja jasno, da bo ključno vlogo v prihodnosti igral izbor primernih in okolju bolj prijaznih gradbenih materialov.

Lesena in hibridna gradnja

Lesena gradnja je ključna za razvoj trajnostnega gradbeništva prihodnosti. V primeru stanovanjske gradnje se pri izvedbi konstrukcije povprečne enodružinske hiše neto velikosti 200 m2, če je ta armiranobetonska in ima dve etaži, vgradi okoli 200 ton armiranega betona. Če se takšna hiša izvede z leseno konstrukcijo, se vanjo vgradi okoli 50 ton lesa. Prednost izbire lesa kot naravnega materiala za izvedbo konstrukcije je ta, da je les material, v katerem je pri rasti drevesa s fotosintezo uskladiščen CO2, zato se ta ne sprosti v ozračje, dokler je konstrukcija v funkciji in služi svojemu namenu. Tako lesena konstrukcija z vidika materialne osnove ne prispeva k izpustom CO2, k temu prispeva le obdelava lesa, njegovo zlepljenje v konstrukcijsko strukturo, transport in vgradnja, kar pa je zanemarljivo glede na količino CO2, ki jo lesena konstrukcija skladišči v času uporabe objekta. V primeru 200-tonske armiranobetonske konstrukcije se v procesu transporta, vgradnje in proizvodnje sprosti približno tona CO2 na tono armiranega betona (G. Habert in N. Roussel, 2009). Tako je razlika med armiranobetonsko in leseno konstrukcijo izjemno velika, saj pri leseni konstrukciji praktično ni emisij, pri armiranobetonski pa se glede na njeno težo v okolje prosti okoli 200 ton CO2.

Tako lahko investitorji največ za okolje naredijo s smiselno in razumno izbiro konstrukcijskega materiala. Vsekakor je armirani beton eden boljših materialov, s katerim se je začel preporod svetovnega gradbeništva in visoko-gradnje, a se je potrebno zavedati vplivov na okolje, ki ga njegova pretirana in nepremišljena uporaba v vseh vrstah objektov in v vseh konstrukcijskih segmentih povzroča. Kombinacija različnih konstrukcijskih materialov glede na dejanske potrebe v stavbah glede na robne okoliščine je edina prava pot razvoja sodobnega gradbeništva, kjer bodo vedno bolj v ospredje prihajale hibridne konstrukcije in projektantski timi, ki bodo prepoznali smiselnost uporabe različnih naravnih in nenevarnih materialov v njihovi optimalni kombinaciji.
Pri pripravi projektov bi se investitorji in arhitekti morali zavezati varovanju okolja z jasnimi podatki o tem, koliko naravnih in koliko nenaravnih materialov bo vgrajenih v objekt ter kakšna bo končna CO2 bilanca stavbe ter posledično s tem vpliv na okolje. V ta seštevek je potrebno všteti tudi vpliv, ki ga ima posamezen material ob reciklaži, ko stavba odsluži svojemu namenu. Dandanes je ta vidik odstranitve objekta prav tako pomemben kot gradnja, saj posamezne objekte rušimo že po nekaj desetletjih uporabe zaradi nefunkcionalnosti. 

Tudi v tem pogledu imajo leseni konstrukcijski elementi prednost, saj konstrukcije, kot je lesena, lažje preoblikujemo in ponovno uporabimo.
Dokler ima les zadostno trdnost in ohranja svoje mehanske lastnosti, ga je mogoče ponovno uporabiti. V končni fazi pa se ga lahko uporabi kot gorivo oziroma kurivo, pri čemer se sprosti CO2, ki ga je drevo v času svoje življenjske dobe uskladiščilo. Torej v primeru AB konstrukcije je pri povprečni stanovanjski hiši potrebno razgraditi 200 ton klasične gradbene konstrukcije, kar v primeru armiranega betona pomeni, da je potrebno ločiti armaturno jeklo od betonske matrice, da ga lahko recikliramo, beton pa zdrobiti in uporabiti za nasutja in nasipe. A tudi v tej fazi procesa se sprosti še dodatnih 100 ton izpustov zaradi same razgradnje in je tako skupna bilanca v življenjskem ciklu AB konstrukcije povprečne stanovanjske hiše okoli 300 ton CO2 izpustov, pri leseni pa je najprej možnost njene ponovne uporabe, v končnem ciklu pa se lesena konstrukcija uporabi za energent, kjer se prosti 50 ton CO2. Tako je razlika okoli 6 x večji CO2 izpust pri armiranobetonski konstrukciji v primerjavi z leseno. Teh vrednosti pa ni mogoče izničiti v času uporabe objekta s pridobivanjem zelene energije niti s fotovoltaiko, niti s toplotno črpalko niti z drugimi okolju bolj prijaznimi tehnologijami.

Primeri dobrih praks uporabe lesenih konstrukcij

S pomočjo sodobnih tehnologij lahko velikoformatne lesene križno lepljene plošče po odsluženi življenjski dobi ponovno uporabimo. V primeru težjih konstrukcij, kakršne so recimo armiranobetonske, pa rušenje predstavlja precejšen vpliv na okolje. Primer dobre prakse sta slovenski paviljon na svetovni razstavi EXPO 2015 v Milanu in paviljon za Nordijsko svetovno prvenstvo v Planici 2023, kjer sta bili obe leseni konstrukciji po začasni uporabi v času dogodkov ponovno uporabljeni. Paviljon EXPO je bil iz Milana prestavljen v Mursko Soboto, kjer sedaj kot paviljon EXPANO predstavlja »Vrata v Pomurje«. Paviljon za Nordijsko svetovno prvenstvo v Planici pa je bil razstavljen, njegovi konstrukcijski elementi pa so bili v celoti uporabljeni v drugih konstrukcijah objektov, ki jih je podjetje CBD, d. o. o., izvedlo v letu 2023.
V prihodnosti bo potrebno veliko pozornosti posvetiti prenovi obstoječega stavbenega fonda. Trenutno je najslabši okoljski scenarij, da se star objekt v celoti poruši, na njegovem mestu pa se zgradi stavba, ki ima v celoti armiranobetonsko konstrukcijo.

Nadgradnja obstoječe dvoetažne večstanovanjske stavbe

Tako je potrebno v centru Ljubljane izpostaviti primer dobre prakse, kjer se je investitor odločil, da namesto rušenja dvoetažne zidane večstanovanjske stavbe le to ustrezno ojača in nadgradi s tremi etažami v leseni konstrukciji (Slika 1). V prvi fazi se je obstoječa zidana konstrukcija sanirala, kjer so se zunanje zidane stene obbetonirale z armiranobetonskimi stenami, pod njimi so se okoli objekta izvedli novi temelji in se povezali z obstoječimi, na vrhu nosilnih zidanih sten pod strešno konstrukcijo pa se je izvedla armiranobetonska vez, s katero so se povezali vsi glavni zidovi obstoječega objekta. Vse to se je izvedlo še pred odstranitvijo štirikapne strehe. Nato se je odstranila streha, takoj za tem pa se je v istem dnevu obstoječi objekt pokril z lesenimi masivnimi križno lepljenimi ploščami, nanje pa so se v zelo kratkem času v nekaj dneh zmontirale tri etaže z leseno masivno X-Lam CLT konstrukcijo.

Tako se je obstoječa konstrukcija uporabila kot fundament za novo. S tem konceptom prenove se je prihranilo 300 ton gradbenih odpadkov, saj se dvoetažna stavba ni porušila, hkrati pa se nova pet-etažna stavba ni izvedla v armiranem betonu, kar bi predstavljalo dodatnih 600 ton vgrajenega neekološkega materiala. S takšnim pristopom porušitve in izvedbe nove stavbe v armiranem betonu bi bil skupni okolijski odtis okoli 700 ton CO2 izpustov. Namesto tega je bil izbran trajnostni pristop z vgradnjo minimalne količine armiranega betona za ojačitev obstoječe zidane konstrukcije in temeljenja, za zgornje tri etaže pa se je uporabilo 150 ton lesa, s čimer naj bi se v času trajanja stavbe uskladiščilo okoli 150 ton CO2. Rezultat uspešnosti projekta je negativna bilanca CO2 izpustov, pri čemer je bila nadgrajena dvoetažna obstoječa zidana stavba za dodatne tri etaže, v kateri so v času rekonstrukcije in nadgradnje stanovalci ves čas bivali. Takšen pa je prednostni pristop za prihodnost, če želimo v gradbeništvu povzročit čim manjšo škodo za okolje.

Slika 1:
Nadgradnja obstoječe dvoetažne večstanovanjske stavbe z dodatnimi tremi etažami z leseno masivno X-Lam CLT konstrukcijo.

LEVO: stavba pred rekonstrukcijo in nadgradnjo
DESNO: nadgradnja z eno etažo in postavitev dvigalnega jaška preko pet etaž v leseni konstrukciji
LEVO SPODAJ: stavba po rekonstrukciji in nadgradnji s tremi etažami
DESNO SPODAJ: zaključena pet etažna stavba
(Foto: arhiv CBD, d. o. o.)

Vpliv stroke na trajnostni razvoj

V prihodnosti bodo najbolj napredne projektantske rešitve prav hibridne konstrukcije stavb, kjer bodo izkušeni projektantski timi znali izkoristiti prednosti vsakega materiala, kar pa bo predstavljalo uspešno inženirstvo, ki bi mu morala biti na račun trajnosti nekoliko podrejena tudi estetika, saj je pri vključevanju naravnih materialov kot je les in lesena konstrukcija potrebno spoštovati ukrepe za zaščito lesa pred vplivom vlage. V sodobnem gradbeništvu je ključno pomanjkanje strokovnjakov, ki so sposobni kvalitetno sprojektirati in tudi koordinirati projekte trajnostne oziroma hibridne gradnje. Pri vseh teh strokah pa je znanja o trajnostni oziroma hibridni gradnji premalo. 

V prvi vrsti so odgovorni vodje projektov (OVP) pri stavbah arhitekti, ki pa morajo v tim vključiti pooblaščene inženirje (PI) statike, konstruktorje, eksperte za gradbeno fiziko, akustiko, požar ter nenazadnje pooblaščene projektante za strojne in elektro inštalacije.

Hibridno gradnjo se izpostavlja zaradi tega, ker je težko sprojektirati stavbo izključno iz naravnih materialov in v leseni konstrukciji. Tako je potrebno preudarno v optimalni konstrukcijski zasnovi uporabiti tako armirani beton (lahko tudi opeko), jeklo in les.
V uredbi o zelenem javnem naročanju (ZeJN, 2023) je obvezen delež uporabe naravnih materialov v javnih stavbah 30 % ali več. 

Z analizami na preprosti dvoetažni stavbi je bilo prikazano, da je pri vgradnji vseh potrebnih materialov težko zahtevati večji delež lesa in lesnih tvoriv oziroma naravnih materialov kot 30 %.  Tako je iz tega deleža izključena temeljna konstrukcija, saj so lahko temeljna tla zelo raznolika in so pogoji za temeljenje lahko specifični. Zato je vse, kar je pod koto terena izključeno iz tega deleža, saj je edino pravilno in logično, da je konstrukcija, ki je pod koto terena armiranobetonska. Pri preostalem delu stavbe nad koto terena pa je ponovno možen odpustek, da se lahko tudi del teh zahtevanih 30 % procentov biogenih oziroma naravnih materialov nadomesti z delom nebiogenih, ki izkazujejo okoljsko odličnost. V tem primeru se lahko s takšnim materialom nadomesti do 1/3 oziroma do 10 % zahtevanega deleža biogenih materialov v prostornini zgrajenega objekta.

SLOWOODLIFE_CBD_gradnja

Slika 2:
Izračun deležev konstrukcijskih slopov za določitev primernega deleža naravnih materialov pri sprejemanju uredbe o Zelenih javnih naročilih (vir: CBD, d. o. o.).

Tako bi bilo smiselno v medsebojni povezavi fakultet, kot so arhitektura, gradbeništvo in biotehniška fakulteta, pripraviti program, ki bi izobraževal kader, ki je nujno potreben tako za projektiranje kakor tudi v nadaljnjih procesih gradnje. Trenutno je pri projektiranju najenostavneje ponuditi najnižjo ceno v primeru, ko se projektira klasično grajen objekt, ki je v celoti iz armiranega betona. To je pot, kjer je potrebno vložiti najmanj dela, »človeške« energije in truda tako pri projektiranju kakor tudi pri izvedbi.
V praksi je pri ZeJN potrebno upoštevati zahteve po vključevanju naravnih trajnostnih materialov v kompozicije stavb, zaradi česar je potrebno v tim vključiti strokovnjake različnih strok, zato izbor po kriteriju najnižje cene ni pravilen in je lahko celo zelo škodljiv.

Kompleksnih in hibridnih projektov, kjer je poleg splošnih gradbenih praks potrebno poznati tudi specifičnosti, ki so vezane na uporabo ekoloških oziroma trajnostnih materialov in konstrukcij, se ne da uspešno izvesti po kriteriju najnižje cene, saj so potrebna komplementarna znanja več strokovnjakov, ki pri klasični neekološki gradnji večinoma niso potrebna. Tako so projekti izdelani po kriteriju najnižje cene večinoma slabše kakovosti, gradnja je lahko precej dražja in nepredvidljiva, pride lahko do napak in posledično tudi do manj trajnih objektov. Napake se večinoma kažejo v neekonomičnih konstrukcijskih zasnovah lesenih konstrukcij, nepravilnem projektiranju detajlov, kot so toplotni mostovi, odvodnjavanja, nepravilnih rešitev na zunanjem ovoju stavbe predvsem pod zunanjim terenom, nesmiselnosti pri konceptu razvoda mokrih inštalacij in nedefiniranjem kontrolnih točk v primeru izliva vode.

Vse te napake pa lahko resno ogrozijo trajnost lesene konstrukcije, ki lahko v primeru dolgotrajne izpostavljenosti vlagi tudi propade.
V tem primeru pride do degradacije lesenih lamel, ki tvorijo lesene konstrukcijske elemente, le te izgubijo na trdnosti, kar privede do problemov pri nosilnost in stabilnosti objekta. Zaradi propadanja lesena struktura postane bolj deformabilna, leseni konstrukcijski elementi pa se na lokalnih mestih začnejo pod večjimi obtežbami mečkati in tako zaznamo poškodbe objekta, ko lesena konstrukcija že precej izgubi na nosilnosti. V tem primeru so rekonstrukcije in sanacijski ukrepi izredno dragi in lahko v določenih primerih dosežejo ali celo presežejo vrednost celotne investicije. V takih primerih pa to ni več trajnostna gradnja, saj je zelo omejeno trajanja konstrukcije privedlo do velike ekonomske škode in do večjega okolijskega problema, kot če objekt ne bi bil trajnostno zasnovan z leseno konstrukcijo.  

Zaključek

Netrajnostno obnašanje in prekomerna uporaba nenaravnih materialov, ki zelo vplivajo na okolje, je vedno bolj neopravičljivo dejanje. Ohranitev okolja je postala upravičena vsesplošna družbena skrb, saj uničeno okolje nima cene. Tako je potrebno za razvoj sodobnega trajnostnega gradbeništva izobraziti projektante in izvajalce, ki bodo lahko kakovostno izvrševali naloge, ki jih vgradnja in nega naravnih materialov, še posebej, če so ti uporabljeni v konstrukcijske namene, potrebuje. Potrebno je izpostaviti, da je znanje in komplementarnost številnih strok, ki sodelujejo pri razvoju trajnostnega projekta, nujna, pri čemer premišljen trajnostni projekt ne more biti cenejši od projekta v klasični gradnji z neekološkimi materiali.
Tako je izbira kompetentne projektantske ekipe, uveljavitev zahtev po potrebnih kvalifikacijah izvajalskih ekip in nadzornika nujna, da bo trajnostno načrtovana in izvedena stavba tudi trajna in bo s svojo funkcionalnostjo in kvaliteto bivanja nudila uporabniku zanesljivost, nosilnost in stabilnosti v predpisni življenjski dobi trajanja objekta.

dr. Bruno Dujič, direktor in vodja razvoja v podjetju CBD, d. o. o.

O avtorju:
Dr. Bruno Dujič je strokovnjak za projektiranje in konstruiranje lesenih objektov, nosilec posebnih patentov za X-Lam plošče in eden vodilnih strokovnjakov na področju gradnje z lesom v srednjeevropskem prostoru.

SLOWOODLIFE_dr._ Bruno_Dujič

Literatura
Gro Harlem Brundtland, (1987). Poročila komisije Brundtlandove.
G. Habert, N. Roussel (2009). Study of two concrete mix-design strategies to reach carbon mitigation objectives. Cement and Concrete Composites, Volume 31, Issue 6, July 2009, Pages 397-402.
Danyang Cheng, David M. Reiner, Fan Yang, Can Cui, Jing Meng, Yuli Shan, Yunhui Liu, Shu Tao & Dabo Guan (2023). Projecting future carbon emissions from cement production in developing countries. https://www.nature.com/articles/s41467-023-43660-x
ZeJN – Uredba o zelenem javnem naročanju; Uradni list RS, št. 51/17, 64/19, 121/21 in 132/23

Morda vas zanima tudi:

SLOWOODLIFE_Matej_Gašperič

‘Gozdarski’ arhitekt: “V mojem srcu ima les posebno mesto.”

Arhitekt Matej Gašperič pri svojem delu stavi na spoštovanje; »Arhitektura za spoštljive ljudi« je zato slogan njegovega arhitekturnega biroja. Ne le, da svojim naročnikom pozorno prisluhne pred snovanjem njihovega doma, ampak si vseskozi prizadeva za pozitivno in konstruktivno sodelovanje. Sprva ni imel nagnjenja do kakega specifičnega materiala – sam pravi, da je imel raje barve –, pozneje pa ga je les popolnoma prevzel. Celo do te mere, da njegov biro danes skoraj izključno snuje le objekte, grajene v tem čudovitem materialu.

SLOWOODLIFE_strokovno_jelovica_leska

Hiša Leska – biografija lesa in arhitekture

Načrtovanje enodružinske hiše predstavlja za arhitekta poseben izziv, saj ob celovitem snovanju zahteva še poistovetenje z načinom bivanja naročnika. Izkušnja pa postane še za kanček bolj zanimiva in kompleksna v primeru, ko se arhitekt sooči z nalogo zasnove lastne hiše. Hišo Leska je zasnovala izr. prof. dr. Vesni Žegarac Leskovar, dekanica Fakultete za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo v Mariboru. Predstavljamo vam nastanek njenega projekta vse od prve skice do zasnove interierja in ureditve okolice; kako se je znašla v vlogah naročnika, investitorja in ustvarjalca v eni osebi.

SLOWOODLIFE_zavod

Lesena gradnja in inovativne rešitve za družbeno odgovorno delovanje

V Starošincah, naselju v občini Kidričevo, najdete majhno nevladno organizacijo, ki opravlja veliko delo in ima velike načrte, ti pa vključujejo tudi navdihujočo leseno gradnjo. Spoznajte Zavod Nazaj na konja in njihovo čudovito poslanstvo.