Jak budowano drewniany biurowiec w Wielu? Zastosowanie technologii CLT ograniczyło ślad węglowy o 25 procent

Dlaczego drewno? Surowiec o niemal negatywnym śladzie węglowym odpowiedzią na globalne ocieplenie?

Już od dawna ambicją naszej pracowni było wzniesienie nowoczesnego budynku biurowego o szkieletowej konstrukcji z drewna klejonego. Po kilku nieudanych próbach możemy z dumą opowiedzieć o powstawaniu takiego obiektu – biura firmy Sylva w Wielu koło Kościerzyny, którego budowa właśnie dobiega końca.Aby zrozumieć, jak był on realizowany, warto zaznaczyć, dlaczego wybraliśmy drewno i jakie były nasze założenia. Opowiadanie o tym, jak nowoczesne jest budownictwo drewniane, wydaje się nieco dziwne: jest to przecież jeden z najstarszych surowców wykorzystywanych jako konstrukcja. Jednak przez wieki konsekwentnie przypinano mu łatkę materiału może i przyjaznego, ale jednak gorszego (narażonego na pożary, gnicie).

Kryzys klimatyczny, powodowany głównie poprzez emisję gazów cieplarnianych do atmosfery, postawił przed ludzkością nie lada wyzwanie. A zwłaszcza przed architektami, których działania niestety w dużym stopniu przyczyniają się do globalnego ocieplenia – sektor budowlany odpowiada za około 37% emisji CO2 w kraju. Skoro zatem, jako architekci, musimy myśleć o tym, jaki ślad węglowy tworzą materiały budowlane, drewno powraca tryumfalnie, stanowiąc surowiec o niemal negatywnym śladzie węglowym (podczas wzrostu drzewa pochłaniają CO2 i przechowują go, dopóki nie zostaną spalone lub nie zgniją). Równolegle udoskonalono technologię produkcji drewna klejonego krzyżowo (CLT – cross laminated timber).

Dzięki niej mogą powstawać duże elementy konstrukcyjne o znakomitych i jednorodnych właściwościach nośnych. Klejenie z niewielkich listew powoduje efektywne wykorzystanie surowca, a wady typu sęki są eliminowane, znika również problem uzależnienia właściwości nośnych od kierunku włókien.Pojawienie się CLT spowodowało rozkwit budownictwa drewnianego za granicą – pionierami są np. Skandynawia czy Austria. My również postanowiliśmy spróbować. Ponieważ specjalizujemy się m.in. w projektowaniu biur, założyliśmy, że celem jest stworzenie nowoczesnego technologicznie obiektu, który będzie spełniał wszystkie kryteria użytkowe takiej współczesnej przestrzeni – musi być elastyczny w urządzaniu i użytkowaniu; nie będzie znacząco droższy od klasycznej konstrukcji żelbetowej; będzie drewniany, eksponując ten materiał wewnątrz i na zewnątrz, a przede wszystkim będzie dobrą architekturą. Staraliśmy się przekonać do tej technologii potencjalnych właścicieli, argumentując, że drewno to materiał odnawialny, pochodzenia naturalnego oraz magazynujący CO2. CLT to 99% drewna (certyfikowanego PEFC lub FSC) i tylko 1% kleju, a prefabrykacja konstrukcji oznacza oszczędność czasu na budowie, a także ograniczenie ilości odpadów, które przerabiane są na inne elementy lub pellet.

• Przeczytaj także: Przeszklona fasada kryje całkowicie drewnianą konstrukcję. Biurowiec z CLT w Wielu pod Kościerzyną skończony>>

Wyzwania technologii CLT 

Rozmawiając z klientami, nie ukrywaliśmy wyzwań, jakie ta nowa – przynajmniej w Polsce – technologia stawia przed projektantem czy wykonawcą. Po pierwsze szkieletowa konstrukcja w celu zapewnienia nośności czy odporności ogniowej generuje znacznych rozmiarów elementy łączone węzłami przegubowymi. Po drugie, stropy z CLT nie są w pełni zintegrowane z belkami go podtrzymującymi, więc trudnością jest zapewnienie sztywności konstrukcji. W przypadku szklanej elewacji (ponieważ estetyka starzenia się drewna klejonego, składającego się z materiału organicznego i kleju syntetycznego jest nieprzewidywalna, zależało nam na ekspozycji drewna na zewnątrz, ale tak, by nie narażać go na korozję biologiczną) trzeba pamiętać o starannym przemyśleniu konstrukcji budynku tak, by z natury plastyczne drewno nie spowodowało spękań fasady.

Kolejnym wyzwaniem było ukrycie instalacji, które stanowią znaczną powierzchnię budynków biurowych. Zależało nam na wyeksponowaniu drewnianego stropu, a nie przesłanianiu go rurami, kanałami czy korytkami kablowymi, nie mówiąc już o suficie podwieszonym, pod którym zazwyczaj ukryte są instalacje w tradycyjnym „betoniaku”. Dodatkowo uwidocznione wewnątrz powierzchnie drewniane są gładkie, odbijają dużo dźwięków, stwarzając niekorzystne warunki akustyczne.

Trudnym tematem okazały się kwestie właściwości pożarowych drewna jako materiału budowlanego, i to nie tyle ze względu na rzeczywiste problemy, ile na niedostosowanie polskich przepisów do tej technologii. Wiele wyzwań, których na etapie projektowania nie byliśmy do końca świadomi, pojawiło się dopiero podczas realizacji obiektu.

• Przeczytaj także: Budowlana hybryda, czyli żelbetowe klatki schodowe i drewniane prefabrykaty z CLT. Znamy szczegóły konstrukcji pierwszego w Polsce biurowca z drewna>>

Budynek w którym wszystkie elementy wykonane są z drewna klejonego

Ze względu na użycie nowej technologii każdy krok projektowy musiał być konfrontowany z przepisami. Warunki techniczne zmuszały nas do szeregu kompromisów. Na szczęście budynek, który powstał w Wielu, jest już naszym trzecim projektem tego typu. To kolejny krok po poprzednich porzuconych z różnych przyczyn na późnych etapach projektowania, które mimo wszystko nauczyły nas dużo.

Pierwszy z projektów, największy, biurowiec w Gdańsku o powierzchni ponad 6000 m², na charakterystycznej dla budynków biurowych siatce 8,1 x 8,1 m. Przy niechęci klienta do skośnych elementów usztywniających musieliśmy wprowadzić kompromisowy żelbetowy masywny trzon, który usztywniał całość. Nie udało się przy tym uniknąć bardzo masywnych elementów szkieletu.

Drugi obiekt, nad którym pracowaliśmy, był mniejszy (rozpiętość w jedną stronę nie przekraczała 6 m) i bardziej już dostosowany do technologii CLT. Ale i w tym przypadku nie odważyliśmy się, by usunąć trzon żelbetowy. Dopiero w biurowcu dla firmy Sylva udało się zrealizować prawie wszystkie założenia. Bardzo pomogła w tym bezkompromisowa postawa szefów francuskiej firmy Piveteaubois (do której należy Sylva). Nie tylko aprobowali nasze założenia, ale i podsuwali kolejne rozwiązania.

W rezultacie na żelbetowym podium, mieszczącym pomieszczenia pomocnicze, powstał dwukondygnacyjny budynek, w którym wszystkie elementy wykonane są z drewna klejonego. Drewniany, usztywniający trzon z płyt CLT otoczony jest obwarzankiem otwartej przestrzeni biurowej. Ścianę zewnętrzną stanowią drewniane słupki w rozstawie co 135 cm. Między trzonem a ścianą rozpięty został strop z płyt CLT. Rozmiary elementów są tak dobrane, by w pełni wykorzystać standardowe fabryczne wymiary płyt – dzięki temu ilość odpadów jest zminimalizowana, układ jest w pełni sztywny, a ugięcia przenoszone na fasadę są minimalne. Tu posługiwaliśmy się zdobytą wiedzą i doświadczeniem litewskiego konsultanta, doktora Sauliusa Kavaliauskasa, właściciela i głównego inżyniera firmy Timber Design LT, który był współtwórcą koncepcji konstrukcji budynku.

Do kwadratowej głównej bryły przylega trzon komunikacyjny. Taki układ umożliwi łatwą rozbudowę o planowany drugi etap. Prawie wszystko jest tu drewniane, łącznie z szybem windowym. Jedynym żelbetowym elementem są stopnie i spoczniki schodów, mocowane zresztą do drewnianej obudowy klatki schodowej. Tu przepis warunków technicznych był bezwzględny – stopnie ewakuacyjne muszą być niepalne. Poza tym zapewnienie zgodności z przepisami pożarowymi, dla tej wysokości obiektu, nie było trudne. Budynek stanowi jedną strefę pożarową (mniejszą od dopuszczalnej). Odporność ogniową elementów zapewniono poprzez odpowiednie ich wymiarowanie zgodne z Eurokodem, a parametr nierozprzestrzeniania ognia – dzięki impregnacji preparatami na bazie wody.

• Przeczytaj także: To nie jest kraj dla drewnianych prefabrykatów. Co sprawia, że nie decydujemy się na tę technologię?>>

Projektowanie z warunkami technicznymi w ręku

Nieco kłopotu sprawił nam przepis paragrafu 219 warunków technicznych, który nakazuje oddzielenie użytkowego poddasza, przeznaczonego na cele biurowe, od palnej konstrukcji przykrycia dachu przegrodami o klasie odporności ogniowej EI30. Próby przekonania rzeczoznawców, że to wcale nie jest poddasze, a najwyższe piętro, spełzły na niczym. Już wyobraziliśmy sobie nasz piękny drewniany sufit obity płytami gipsowo-kartonowymi, kiedy wpadliśmy na pomysł, by jako przegrodę zastosować odpowiednio zwymiarowane płyty CLT.

Tak jak wspomnieliśmy, naszym imperatywem było manifestacyjne eksponowanie drewna. Pełne przeszklenie oznaczało m.in. wysokie parametry szklenia fasady, zróżnicowane ze względu na orientacje i nasłonecznienie.

Aby dochować wierności temu imperatywowi, wewnątrz wykorzystaliśmy ciekawy sposób prowadzenia instalacji. Zastosowaliśmy wysoką na 50 cm podłogę podniesioną, tak by uniknąć zasłonięcia drewnianego sufitu – a właściwie spodu stropu – licznymi kanałami wentylacyjnymi i korytkami kablowymi. Instalacje obsługujące dane piętro są prowadzone slalomem między słupkami podłogi podniesionej nad stropem nad tym piętrem i przebijają się w dół tak, że od spodu widoczne są tylko wypusty i kratki. Takie projektowanie wymagało wielkiej uwagi, pomysłowości, pełnego trójwymiarowego modelowania BIM i precyzji dużo większej niż przy projektowaniu tradycyjnym. Trzeba pamiętać, że konstrukcja ze wszystkimi otworami i węzłami produkowana jest z milimetrową dokładnością w zakładzie produkcyjnym (w naszym przypadku niestety aż we Francji). Na budowie nie ma możliwości ani czasu – montaż jest błyskawiczny – na wprowadzanie poprawek. A wszystkie doróbki i przeróbki rażą jakościowym kontrastem z przygotowaniem fabrycznym. Ta milimetrowa dokładność bywa też źródłem kłopotów na nielicznych stykach z elementami żelbetowymi i ciągle należy pamiętać o jedno- czy dwucentymetrowych tolerancjach betonów. W kilku przypadkach mieliśmy z tym niewielki kłopot.

Jak poradzić sobie z akustyką w drewnianej konstrukcji?

Akustykę przegród zapewniły sandwichowe ścianki działowe i izolacja pokryta jastrychem w przypadku stropów. Wylewka ta stanowi również remedium na małą bezwładność cieplną budynków o konstrukcji drewnianej, stanowiąc naturalny rezerwuar ciepła i chłodu w przypadku nagłych zmian warunków.Przygotowaliśmy również projekt tłumiących elementów akustycznych – rozwiązań gotowych do instalacji, gdyby pomiary i praktyka wykazały zbyt wysoką odbiciowość gładkich drewnianych przegród we wnętrzach biurowych.

Jeszcze jest za wcześnie na wnioski z eksploatacji, nie mamy też zestawienia kosztów i różnic między budynkiem tradycyjnym a powstającym. Pokusiliśmy się natomiast na analizę wytworzonego śladu węglowego. Zagadnienie to zbadała jedna z naszych architektek – Aleksandra Przywózka – w ramach pracy doktorskiej. Zespół złożony z przedstawicieli APA Wojciechowski Architekci (Aleksandra Przywózka, Anna Wojcieszek) oraz Buro Happold (Wiktor Kowalski, Paweł Michalczuk) opracował dwa warianty realizowanego budynku, różniące się konstrukcją oraz wykończeniem i zbadał wbudowany ślad węglowy, wykazując, że osiągnęliśmy redukcję o 25% w stosunku do tradycyjnego obiektu; redukcja byłaby jeszcze większa, gdybyśmy zrezygnowali z żelbetowej piwnicy – bazy naszego budynku.

• Przeczytaj także: Osiedle Eko Berensona. Pionierska prefabrykacja w okowach urbanistyki łanowej i grzechach polskiej deweloperki>>

Panaceum na problemy polskiego budownictwa i kryzys klimatyczny

Mamy wrażenie i nadzieję, że rezultat – prosty, a zarazem nowoczesny biurowiec – spełni oczekiwania nasze i inwestora. Wiemy, że wznoszenie budynków drewnianych nie jest panaceum na problemy polskiego budownictwa ani na kryzys klimatyczny. Taka recepta nie istnieje; nic w pełni nie zastąpi betonu, stali i aluminium. Dlatego ważny jest każdy ruch w dobrą stronę, oraz nawet niewielkie ograniczenie śladu węglowego. I jesteśmy dumni, że wykonaliśmy jeden z pierwszych kroków w tym kierunku.

Metryka

Siedziba firmy Sylva  Wiele, powiat kościerski  Autorzy: APA Wojciechowski Architekci, architekci Szymon Wojciechowski, Magda Rachuta, Ewa Sroczyńska, Aleksandra Brzezińska-Kowalewska, Paulina Pawlikowska, Izabela Kubicka, Marcin Witkowski, Karolina Klaczyńska  Konstrukcja i branże: Fort Polska  Koncepcja konstrukcji drewnianej: Saulius Kavaliauskas Timber Design  Projekt fasady: Studio Profil  Generalny wykonawca: Allcon Budownictwo  Inwestor: Sylva  Pow. terenu: 10 207 m²  Pow. użytkowa: 1312 m²  Pow. zabudowy: 507 m²  Projekt: 2023  Planowane zakończenie: 2025

Posłuchaj podcastu z Szymonem Wojciechowskim, liderem APA Wojciechowski

Dziękujemy, że tu jesteś. Zachęcamy do wysłuchania podcastu: 

Dlaczego jedna z największych polskich pracowni architektonicznych zakończyła zeszły rok na solidnej stracie? Jak wygląda rynkowa gra na architektonicznym rynku i jakie czynniki są w niej decydujące? Jakie miejsce w strategii biznesowej architekta zajmuje poczucie misji i społeczna odpowiedzialność realizowanych projektów?