Analiza odporności ogniowej i szczelności powietrznej budynku zeroenergetycznego – kluczowe wnioski

Budynki zeroenergetyczne w konstrukcji modułowej stają się coraz bardziej popularnym rozwiązaniem w nowoczesnym budownictwie. I nic w tym dziwnego, bowiem rosnące wymagania dotyczące wzrostu efektywności energetycznej budynków połączonej z założeniami wynikającymi z zasad zrównoważonego rozwoju wymuszają poszukiwanie nowych rozwiązań spełniających coraz bardziej restrykcyjne normy. W ramach projektu „Budynek zeroenergetyczny w konstrukcji modułowej” współfinansowanego przez Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Podlaskiego na lata 2014- 2020 zaprojektowaliśmy panele ścienne przeznaczone dla konstrukcji szkieletowych budynków drewnianych w różnych konfiguracjach geometrycznych i konstrukcyjnych, a następnie przeprowadziliśmy dla nich badania odporności ogniowej i szczelności powietrznej. Poniżej prezentujemy wyniki oraz płynące z nich wnioski istotne dla przyszłości konstrukcji zeroenergetycznych.

Badanie odporności ogniowej ścian zewnętrznych budynku zeroenergetycznego

Podczas tego badania wykonano dwa rodzaje badań pożarowych: badanie nośności, szczelności i izolacyjności oraz stopnia rozprzestrzeniania ognia przez elewację. Badania REI obejmowały początkowo 3 grupy ścian, po 3 rodzaje w każdej grupie:

• ściany zewnętrzne typu A REI 30/ REI 60/REI 90,
• ściany zewnętrzne typu B R REI 30/ REI 60/REI 90
• ściany zewnętrzne z dobitką REI 30/ REI 60/REI 90.

Plan został następnie zmodyfikowany o badania z obu stron działania ognia. Przyczyną zmian były obowiązujące w Polsce przepisy wymagające izolacyjności i szczelności ogniowej również od strony elewacji.

Wyniki badania i wnioski

Już pierwsze badanie wykazało, że w rzeczywistości ściany mają dużo większą odporność ogniową, niż to zakładano na etapie projektowania. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że głównym celem projektu było stworzenie rozwiązania przeznaczonego na rynek skandynawski, jednak na potrzeby polskiego ustawodawcy konieczne było dostosowanie testowanej konstrukcji do bardziej restrykcyjnych norm. Wyniki badań jasno pokazały, że panele ścienne w oryginalnym projekcie charakteryzują się odpowiednią odpornością ogniową, a dodatkowo modyfikacja ścian do wymagań polskiego prawa pozwoliła nam stworzyć ulepszony standard na Polskę.

Badania szczelności powietrznej ścian zewnętrznych budynku zeroenergetycznego

Badania szczelności powietrznej paneli ściennych przeprowadzono zarówno na etapie produkcji niektórych modułów, jak i w poszczególnych mieszkaniach w wykończonym budynku. Celem projektu było osiągnięcie poziomu 0,6 wymian powietrza na godzinę, jednak w praktyce ten wynik nie został osiągnięty. Zmiany wprowadzone na etapie projektowania i realizacji nie przyniosły oczekiwanych rezultatów w zakresie polepszenia szczelności konstrukcji.

Ulepszenia obejmowały dodatkowe uszczelnienia poszycia klejonego do ram konstrukcyjnych. Po badaniach w trakcie produkcji każdy moduł został dodatkowo owinięty szczelną wiatroizolacją. Słabym ogniwem okazały się w tym przypadku szachty, których precyzyjne uszczelnienie wymaga drastycznej zmiany stosowanej technologii.

Wyniki badania i wnioski

Badanie szczelności powietrznej wykazało, że przy zastosowaniu obecnie dostępnych ulepszeń nie uda się osiągnąć założonego celu wynoszącego 0,6 wymian powietrza co godzinę. Pomimo zastosowania zaawansowanych technik uszczelniających, takich jak klejenie poszycia czy dodatkowe wiatroizolacje, nie udało się w pełni wyeliminować nieszczelności, szczególnie w okolicach szachtów instalacyjnych. Wyniki te wskazują na konieczność wprowadzenia gruntownych zmian w technologii budowy modułów. Zmiana wymaga zaprojektowania oraz wdrożenia innowacji technologicznych, które pozwolą stworzyć rozwiązanie ograniczające utratę ciepła, a co za tym idzie, zużycie energii na ogrzewanie i chłodzenie budynku.

Perspektywy rozwoju konstrukcji drewnianych w kontekście wyników przeprowadzonych badań – szanse i zagrożenia

Przeprowadzone analizy wskazują, że budownictwo zeroenergetyczne wykorzystujące drewniane konstrukcje modułowe ma ogromny potencjał. Dobre wyniki odporności ogniowej badanej konstrukcji w różnych wariantach udowodniły, że panele ścienne spełniają zarówno skandynawskie, jak i polskie wymagania. Dalsze badania w tym zakresie mogą pomóc w dostosowaniu rozwiązania do pozostałych krajów europejskich. Konieczne są jednak dalsze udoskonalenia w zakresie szczelności powietrznej. Kluczowym obszarem do poprawy jest eliminacja nieszczelności w szachtach instalacyjnych. Wprowadzenie nowych technologii może znacząco zredukować straty ciepła.

Szanse i zagrożenia budownictwa zeroenergetycznego w technologii modułowej

Wyniki przeprowadzonych badań podkreślają znaczenie konstrukcji drewnianych jako ekologicznej i efektywnej alternatywy dla tradycyjnych technologii budowlanych. Zastosowanie analizowanych rozwiązań umożliwia zwiększenie atrakcyjności budownictwa drewnianego w Europie. Wyniki badań odporności ogniowej dowodzą, że drewniane budynki mogą spełniać surowe wymagania norm europejskich, co umożliwia ich szerokie zastosowanie w budownictwie mieszkaniowym i komercyjnym.

Mimo obiecujących wyników badań rozwój konstrukcji drewnianych wiąże się także z pewnymi wyzwaniami i zagrożeniami. Wyniki badań wskazały na problemy z osiągnięciem wysokiego poziomu szczelności powietrznej. Parametr ten stanowi kluczowy problem w kontekście strat ciepła, na które nie można sobie pozwolić podczas konstruowania budynków zeroenergetycznych. Jeśli nie zostaną opracowane skuteczniejsze metody uszczelniania, drewniane konstrukcje mogą tracić konkurencyjność w porównaniu z innymi technologiami.

Rozwój konstrukcji drewnianych wsparty wynikami przeprowadzonych badań otwiera szerokie możliwości dla zrównoważonego budownictwa. Analizy wskazują kilka strategicznych rekomendacji dla rozwoju konstrukcji drewnianych, wśród których możemy wymienić m.in. wprowadzenie nowych materiałów izolacyjnych i uszczelnień, które poprawią szczelność powietrzną. Dobrym rozwiązaniem wydaje się być również współpraca międzynarodowa z krajami o zaawansowanym rynku budownictwa drewnianego, takimi jak Szwecja czy Norwegia. Transfer wiedzy i technologii może okazać się kamieniem milowym niezbędnym w osiągnięciu założonych celów. Wykorzystanie pełnego potencjału technologii konstrukcji drewnianych wymaga pokonania istotnych wyzwań technicznych, regulacyjnych i rynkowych.