Energiškai efektyvūs ir tvarūs mediniai namai

Mediniai namai Lietuvoje kai kam vis dar asocijuojasi tik su vėjų kiaurai košiamomis rąstinėmis kaimo trobelėmis. Tačiau paskutiniais metais išradus revoliucines medinės statybos technologijas ir sukūrus naujas šiltinimo ir izoliavimo medžiagas, medinė statyba išgyvena tikrą renesansą. Šiandien daugelyje išsivysčiusių pasaulio šalių medinis namas – tai energiškai efektyvus, prestižinis ir tvarus būstas. Skandinavijoje, JAV, Kanadoje, Vokietijoje iš medienos statomi ne tik šilti bei ilgaamžiai individualūs gyvenamieji namai, bet ir daugiaaukščiai gyvenamosios ir visuomeninės paskirties statiniai.

Klimato atšilimo ir ekologinių kataklizmų kontekste pamažu, bet neišvengiamai tvarumas tampa pagrindine mūsų laiko vertybe. Žinoma, svarbu ir statomo pastato kaina, statybos greitis, būsto išvaizda ir kokybė. Tačiau ne mažiau svarbu, kad pastatas būtų pastatytas naudojant atsinaujinančius išteklius, savo gyvavimo laikotarpiu būtų energiškai efektyvus, t. y. naudotų kuo mažiau išteklių, o baigus statinį eksploatuoti panaudotos medžiagos turėtų būti lengvai perdirbamos ar utilizuojamos neteršiant aplinkos. Pastato CO2 arba šiltnamio dujų emisija – dar vienas svarbus parametras, kuris nusako, kiek nuodingųjų dujų buvo išmetama į aplinką statant ir eksploatuojant statinį. Šie reikalavimai jau aktualėja ir tikėtina, bus greit įtraukti į nuolat griežtėjančius ES ir Lietuvos statybos reglamentus.

Vis garsiau kalbama ir apie būsimus CO2 mokesčius. Dėl jų ateityje neišvengiamai turės brangti statybos, kurioms naudojami dideli kiekiai cemento ir plieno, o LR Vyriausybės programoje siūloma, kad bent 50 proc. medžiagų, naudojamų naujiems visuomeniniams pastatams statyti, sudarytų mediena ir kitos organinės medžiagos. Planuojama, kad nauja tvarka administraciniams, transporto, kultūros, mokslo ir sporto pastatams įsigalios nuo 2024 m. lapkričio 1 d., o nuo 2028 metų – visiems naujos statybos visuomeniniams pastatams.

Šiuolaikiniai mediniai namai jau kuris laikas statomi itin sandarūs ir šilti – jie lengvai pasiekia A++ energinio efektyvumo klasę. Be abejo, mediniai namai šiandien yra progresyviausi tvarios statybos srityje.

Pastaraisiais metais atlikta daugybė mokslinių tyrimų šia tema. Nustatyta, kad naudojant atsinaujinančius išteklius, pavyzdžiui, medieną, vietoj medžiagų, kurioms pagaminti sunaudojama daug iškastinio kuro produktų, pvz., plieno, betono ar plastiko, nauda planetos atmosferai akivaizdi. Apskaičiuota, kad, montuojant medines grindis vietoje vinilinių, anglies dvideginio emisija gali būti net 20 kartų mažesnė, o mediniai pastatai išskiria 26 % mažiau anglies nei pastatai su plieno karkasais ir 31 % mažiau nei pastatai su betono karkasais.

Tokios išvados padarytos įvertinus ne tik medžiagų gamybos, transportavimo ir namo statybos procesą, bet ir vertinant poveikį aplinkai visą pastato gyvavimo laiką ir atitarnavusio pastato utilizacijos sąnaudas. Pavyzdžiui, lyginant mūrinio namo ir medinio karkasinio namo (įskaitant mineralinę vatą, gipso kartoną ir medieną) šiltnamio dujų emisiją, skirtumas yra apie100 kg/m2. Tarkim, lyginant 100 m2 mūrinio ir medinio karkasinio namo šiltnamio dujų emisiją, skirtumas būtų apie 10 t anglies dioksido medinio namo naudai. Tai maždaug tiek pat, kiek šiuolaikinis naujas automobilis išmeta nuvažiuodamas 80–100 tūkst. km.

Mediniai dangoraižiai – jau greitai

JAV, Švedijoje  ir Jungtinėje Karalystėje mediniai namai ypač populiarūs. Čia jie sudaro atitinkamai apie 90 %, 80 %, 48 % visų pastatomų individualių namų. Paskutiniais dešimtmečiais šiose šalyse iš medienos statomi ne tik individualūs gyvenamieji namai, bet ir daugiabučiai mediniai namai, mokyklos, bendruomenių namai, sporto salės, tiltai…

Kalbant apie šiuolaikinių medinių namų evoliuciją, verta paminėti keletą paskutinių metų didesnių medinių namų projektų pasaulyje. 2019 m. Norvegijoje medinis daugiaaukštis Mjostarnet pastatas iškilo net į 85,4 m aukštį. 2020 m. Austrijos sostinėje Vienoje iškilo medžio konstrukcijų HOHO pastatas, kuris yra 84 m aukščio. Šiuo metu JAV Milvokyje statomas 250 apartamentų gyvenamasis pastatas iškils į 86 m aukštį ir kurį laiką, matyt, bus aukščiausias medinis pastatas pasaulyje.

Visi šie aukštaūgiai namai pastatyti naudojant medines klijuotosios sluoksninės medienos (angl. Glue Laminated Timber, GLT) kolonas bei sijas ir medinius kryžmai sluoksniuotos medienos (angl. Cross Laminated Timber, CLT) skydus. Praktiškai visi tokių pastatų elementai gaminami didelėse kompiuterizuotose medžio apdirbimo gamyklose, kur kiekviena detalė pagaminama mikronų tikslumu. Gamyklose gali būti išgręžiamos visos reikiamos skylės ir išpjaunamos jungtys, tad mediniai aukštaūgiai statybų aikštelėje statomi labai kokybiškai ir greitai.

Skaičiuojama, kad tokių karkasinių-skydinių namų statyba vyksta maždaug 40 proc. greičiau nei panašių gelžbetoninės konstrukcijos namų, nes statybos gali vykti ir per didžiausius šalčius, nereikia laukti, kol sustings betono sluoksniai. Siekiant didesnio stabilumo, kai kurių tokių medinių aukštaūgių centre gali būti statomas vienas ar keli branduoliai iš gelžbetonio.

Mediniai daugiaaukščiai pastatai atlaiko stiprius žemės drebėjimus geriau nei gelžbetoniniai ir atitinka visus gaisrinės saugos reikalavimus. Tikėtina, kad ateityje daugiaaukščių medinių pastatų tik daugės, ypač tokioje šalyje, kaip Švedija, kur dar 1994 m. buvo panaikinti visi apribojimai medinių namų aukštingumui. Ko gero, tik laiko klausimas, kada ir kur pamatysime pirmuosius medinius dangoraižius – tokiais oficialiai laikomi aukštesni nei 150 m pastatai. Deja, greičiausiai tai bus ne Lietuvoje, kur dėl stipriai perdėtų gaisrinės saugos reikalavimų iki šiol galima statyti ne aukštesnius kaip keturių aukštų, riboto ploto medinius pastatus. Tiesa, šias taisykles jau kuris laikas žadama peržiūrėti.

Revoliucija medžiagų ir technologijų srityje

Pagrindinė medinės statybos įsigalėjimo daugelyje išsivysčiusių pasaulio šalių priežastis – savotiška revoliucija paskutiniais dešimtmečiais, įvykusi medinėje statyboje naudojamų medžiagų ir technologijų srityje.

Pirmiausia, tai nuolat tobulėjanti medžio apdirbimo technika ir technologijos. Džiovyklose išdžiovinti ir kompiuterinėmis CNC staklėmis apdirbami medžio ruošiniai gali būti labai tiksliai ir tvirtai sujungiami tarpusavyje – taip pasiekiamas ypatingas medinės konstrukcijos stabilumas, tvirtumas ir sandarumas, o namo statyba tampa daug paprastesnė.

Pavyzdžiui, žmogus, norintis pasistatyti medinį karkasinį ar skydinį namą, gali tiesiog nusiųsti brėžinius į medžio apdirbimo įmonę, kur visos namui reikalingos detalės bus pagamintos milimetro tikslumu. Beliks tik surinkti sužymėtą „konstruktorių“ ant sklype įrengtų pamatų. Tokiam procesui reikės daug mažiau brangiai apmokamų kvalifikuotų meistrų darbo, nei viską darant statybos vietoje, o namas bus pastatytas daug greičiau ir kokybiškiau, nei statant statybvietėje. Statant medinį namą iš gamyklose pagamintų ruošinių, taip pat išsprendžiama daugybės atliekų utilizavimo problema, o statybvietė lieka švari.

Mediniai namai visame pasaulyje buvo statomi nuo senų laikų, taip pat ir Lietuvoje – mediniai rąstiniai namai ilgus šimtmečius buvo tradicinis mūsų krašto gyvenamasis būstas, o medienos karkaso pastatai buvo daugiausia ūkiniai statiniai. Tačiau papildomai neapšiltinti šie mediniai pastatai nebuvo sandarūs ir nebuvo labai šilti.

Medžio šiluminė varža nėra labai didelė. Pavyzdžiui, norint, kad medžio rąstų siena atitiktų bent A energinio efektyvumo klasę, ji turėtų būti daugiau nei 0,5 m storio. Tačiau paskutiniais dešimtmečiais buvo atrasta daug naujų puikių šiltinimo medžiagų.

Tokios masiškai gaminamos šiltinimo medžiagos, kaip akmens vata, polistireninis putplastis, įvairios biriosios ir purškiamosios šiltinimo medžiagos, šiandien smarkiai prisideda prie to, kad mediniai namai gali lengvai pasiekti A–A++ energinio efektyvumo klasę. Įvairios plėvelės, sandarinimo juostos ir mastikos padeda ne tik pasiekti visišką sandarumą, bet ir leidžia medinėms konstrukcijoms kvėpuoti.

Siekiant medinio namo sandarumo, labai prisidėjo ir technologijos, leidžiančios gaminti ypač sandarius ir šiltus stiklo paketų langus, bei rekuperacinės vėdinimo sistemos. Visa tai papildo ir kompiuterinių technologijų bei programinės įrangos progresas. Naudojant kompiuterius šiandien valdomos medienos apdirbimo staklės, projektuojami mediniai namai, daromi konstrukciniai brėžiniai, būsimų pastatų vizualizacijos, skaičiuojama medienos išeiga.

Dėl naujausių chemijos pramonės išradimų šiandien gaminama daugybė medienos impregnantų, beicų, dažyvių, aliejų ir lakų, kurie leidžia ne tik apsaugoti medieną nuo atmosferos poveikio ir parazitų, bet ir atskleisti visą jos grožio spektrą, kartu neuždarant medžio porų ir leidžiant medienai natūraliai kvėpuoti.

Inžinerinė mediena ir kiti šiuolaikiniai medienos pramonės produktai

Paskutiniais dešimtmečiais sukurta nemažai naujų medienos produktų ir gaminių, kurie leido į naują lygmenį pakelti medinių namų statybą. Tai įvairūs išilgai ir kryžmai klijuotos medienos produktai, kartais savo savybėmis lyginami su betonu ar plienu, pvz., GLT, CLT ir LVL (sluoksninė lukštų mediena).

Visos trys šios palyginti naujos medžiagos kartu vadinamos bendru terminu – inžinerinė mediena. Tokios medžiagos leidžia projektuoti daug sudėtingesnius, beveik neribotų dydžių ir formų modernius medinius statinius. Šiandien retos statybos apsieina be įvairių iš medienos smulkinių pagamintų plokščių: orientuotųjų skiedrantų plokščių (angl. Oriented strand board, OSB), medžio drožlių plokščių (MDP), medžio plaušo plokščių (MPP), cemento drožlių plokščių (CDP). Šios plokštės gaminamos įvairiausių storių, matmenų ir savybių, yra itin gausiai naudojamos statant šiuolaikinius karkasinius ir skydinius medinius namus. Svarbu, kad šios plokštės gaminamos iš medžiagų, dar visai neseniai praktiškai laikytų medienos pramonės atliekomis: medžio pjuvenų, drožlių, medžio masyvo likučių ir dulkių. Tokiu būdu medienos resursai panaudojami tvariai.

Klijuotoji sluoksninė mediena (angl. Glued-Laminated Timber, GLT). GLT gamybos procese medienos rąstai supjaustomi ruošiniais, kurie suklijuojami išilgai patvariais ir drėgmei atspariais klijais.

GLT technologija leidžia gaminti itin didelių matmenų labai patvarius, taip pat ir lenktų formų gaminius. Pati technologija atrasta dar praėjusios šimtmečio pradžioje ir daugiausia buvo naudojama didelių visuomeninių pastatų, tokių kaip geležinkelio stotys ar oro uostai, itin didelių matmenų sijoms ir arkoms gaminti. GLT sijomis galima perdengti labai didelius atstumus.

GLT sijos ir arkos pasižymi panašiomis savybėmis kaip gelžbetoninės ar plieninės sijos ar arkos, tačiau yra daug mažesnio svorio. Todėl joms užtenka paprastesnių atraminių sienų ir pamatų, jas daug lengviau transportuoti ir montuoti. Todėl  GLT gaminių kaina yra mažesnė nei plieninių ar gelžbetoninių atitikmenų.

Be to, tai daug tvaresnis sprendimas. Šiuolaikinėje medinėje statyboje itin dažnai naudojamos GLT kolonos ir sijos, kurios taip pat yra ir išvaizdžios, todėl architektai stengiasi palikti jas matomas interjere. Kadangi galima pagaminti praktiškai bet kokios formos ir matmenų (matmenis paprastai riboja konkrečios gamyklos ir transportavimo galimybės) GLT gaminius, kurie išlieka stabilūs (nesisuka ir nesilanksto), projektuojant pastatus architektams atsiveria praktiškai neribotos galimybės.

Kryžmai sluoksniuota mediena (angl. Cross Laminated Timber, CLT) – tai dar vienas palyginti naujas gaminys, naudojamas šiuolaikinėje medinėje statyboje. CLT plokštes sudaro mažiausiai trys sluoksniai klijuotosios medienos lentų, kurių kiekvienas kitas sluoksnis dedamas 90° kampu į kitą (vienas sluoksnis išilgine, kitas – skersine kryptimi). Šie sluoksniai suklijuojami, veikiant dideliu gniuždymo slėgiu, kad būtų suformuoti stambūs ir kieti mediniai elementai.

Vienas pagrindinių CLT plokščių pranašumų yra didelis jų dydis ir laikomoji galia, medžiagos standumas ir mažas svoris, lyginant su, pavyzdžiui, betono perdangomis ar sienomis. CLT naudojama kaip konstrukcinė medžiaga statant sienų, lubų ir grindų konstrukcijas. Naudojant šią technologiją galima greitai ir paprastai gaminti skydinius namus: grindys, sienos ir lubos pagaminamos gamyklose, paskui namas greitai sumontuojamas statybos vietoje. Tokiu būdu statomi šilti A++ energinio efektyvumo klasės arba net ir pasyvūs namai. Šiltinamasis sluoksnis gali būti įrengiamas tiek CLT plokštės išorėje, tiek tarp tarp dviejų CLT plokščių. Į statybvietę taip pat gali būti pristatyti gatavi CLT sienų, grindų, lubų skydai kartu su įrengtu šiltinamosios medžiagos sluoksniu, išfrezuotomis skydų tarpusavio jungtimis ir netgi įstatytais langais.

Sluoksninė lukštų mediena (angl. Laminated veneer lumber, LVL) – moderni, ypač tvirta homogeniška konstrukcinė medžiaga, pagaminta klijuojant kelis sluoksnius medienos lukšto, kurio pluoštas išdėstytas lygiagrečiai.

LVL gali būti naudojamas visur, kur naudojama ir pjautinė mediena: karkasinių namų sąramoms, kolonoms ir sijoms, stogų gegnėms, grindų gulekšniams ir plokštėms, pamatų klojiniams, kraigų sistemoms.

LVL taip pat dažniausiai naudojama dvitėjų sijų gamyboje. Iš LVL pagamintų dvitėjų sijų privalumas tas, kad jos nėra jautrios įtrūkiams besikeičiančiomis oro drėgmės sąlygomis.

Vienas pagrindinių LVL pranašumų – galimas labai didelis gaminių ilgis. Todėl LVL kaip konstrukcinė medžiaga dažnai naudojama ir tiltų statyboje. Naudojant LVL technologiją gaminami ir skydai skydiniams namams statyti. Gamintojai siūlo kelias LVL rūšis, kurios tarpusavyje skiriasi stiprumo savybėmis.

Populiariausios yra LVL P – sluoksninė lukštų mediena, kurios visi medienos lukšto sluoksniai suklijuoti ta pačia kryptimi, ir LVL C – sluoksninė lukštų mediena, kurios 20 proc. sluoksnių suklijuoti skersai kitų sluoksnių. Gaminant LVL įvairių stiprumo klasių medžio lukštas gali būti klijuojamas tarpusavyje skirtingomis kombinacijomis. Taip gaunamos skirtingos LVL produktų stiprumo klasės.

Medinis namas CO₂ apykaitos rate

Norint įsitikinti, kad medinis namas yra daug ekologiškesnis pasirinkimas nei mūriniai ar gelžbetoniniai statiniai, verta panagrinėti, kaip gamtoje vyksta anglies (C) kaupimo ir atidavimo ciklas. Medis kaip ir visi kiti augalai fotosintezės proceso metu maitinasi vandeniu, saulės šviesa ir ore esančiu anglies dvideginiu (CO₂). Šios dujos susidaro bet kokio degimo ar puvimo proceso metu. Jas išmeta automobiliai su vidaus degimo varikliais, lėktuvai, fabrikai ir t. t. CO₂ kvėpuodami iškvepia ir žmonės, ir visi kiti gyvi padarai. Būtent medžiai ir kiti augalai fotosintezės metu maitinasi ir perdirba CO₂, savyje pasilikdami ir kaupdami anglį (C), o į aplinką išskirdami šalutinį produktą – deguonį (O₂).

Taigi, medis yra svarbus planetos ekosistemos elementas, kuris augdamas pasilieka anglies molekules, o deguonies molekules išskiria į aplinką. Degant ar pūvant medžiui, vyksta atvirkštinis procesas – medyje esanti anglis (C) susijungia su ore esančiu deguonimi (O₂) ir į aplinką vėl išskiriamas CO₂. Taip sukasi gyvybės ratas ir žmogus bei medis šioje ekosistemoje glaudžiai sąveikauja. Mes išskiriame anglies dvideginį, kuriuo maitinasi medžiai, o medžiai išskiria deguonį, kuriuo kvėpuojame mes.

Remiantis įvairias skaičiavimais, vienas medis gali patenkinti dviejų žmonių deguonies poreikius kiekvieną dieną. Tačiau jeigu medis miške miršta natūraliu būdu, jo kamienas nukrinta ant žemės ir ilgą laiką yra ardomas tūkstančių vabzdžių, paukščių, grybų ir bakterijų. Visi šie gyviai taip pat naudoja deguonį, kurį jiems gamina kiti likę gyvi miško augalai. Tyrinėtojų skaičiavimais, natūraliame miške irstant mirusių medžių kamienams, sunaudojama apie 80 % miško pagaminto deguonies, o kartu pagaminamas nemažas kiekis CO₂.

Tačiau jeigu iš medžio pastatomas pastatas, CO₂ yra kuriam laikui tarsi užkonservuojamas ir, užuot patekęs į aplinką, 50–100 ar daugiau metų saugiai tūno medinėse namo konstrukcijose. Tokiu būdu vyksta klimatui palanki anglies absorbcija. Netgi išardžius atgyvenusį medinį pastatą, sena mediena gali būti panaudota tvariai. Pelėsių ir vabzdžių nepažeista mediena gali būti naudojama dar kartą, pavyzdžiui, baldams arba kitiems medžio dirbiniams gaminti.

Prastesnė mediena gali būti naudojama taip pat labai reikalingai šilumai pagaminti, t. y. sukūrenama katilinėse ar židiniuose. Tokiu būdu CO₂ vėl sugrąžinamas į atmosferą, o nauji medžiai vėl gali augdami kaupti anglį, o deguonį atiduoti mums kvėpuoti. Paprasčiau tariant, statydami iš medienos, mes pasirenkame kaupti papildomą anglies kiekį kasdieniuose gaminiuose ir pastatuose. Jei medinis namas stovi 150 metų, jis saugos savyje anglį tol, kol suirs arba bus pakeistas. Per tą laiką miškas ataugs ir bus sukauptas papildomas medienos kiekis.

SVARBU:

Medinei statybai naudojant šiuolaikinius inžinerinės medienos produktus (GLT, CLT, LVL) taupomi ir medienos ištekliai, nes itin kokybišką konstrukcinę medieną galima gauti iš daug plonesnių medienos kamienų, nei naudojant tiesiog pjautinę vientisą medieną. Tokie medžiai ūkiniuose miškuose užauga daug greičiau.

Rytis Daraškevičius, žurnalas „SUPERNAMAI”