5 motive pentru care lemnul este un material de construcție extraordinar
În acest articol vorbim despre lemn, poate cel mai greșit înțeles material de construcție, în jurul căruia s-au format nu doar păreri și opinii nefondate, dar și mituri propagate din generație în generație prin viul grai al Doreilor din șantier. Cu toate că majoritatea românilor fug de casele din lemn pentru că lemnul este un material combustibil, totuși, mai toate șarpantele și mansardele se fac tot din lemn.
Până nu demult, la noi în țară, lemnul era considerat un material de construcție inferior, utilizat în mare parte la cofrare și în construcția cabanelor și anexelor gospodărești. În occident, ingineria lemnului a atins un alt nivel și lemnul este folosit în moduri în care acum câțiva ani nici nu ne-am fi gândit. Să luăm de exemplu primul zgârie-nori din lemn, o clădire impunătoare de 85 m înălțime construită în 2019 în Norvegia.
Așadar, de ce atât tam-tam în jurul lemnului? De ce atât efort și investiții în cercetare și dezvoltare? Lămurim problema în cele ce urmează.
1. Lemnul este un material natural și regenerabil
Acesta este principalul motiv pentru care constructorul celei mai mari clădiri din lemn din lume a ales lemnul, din cauza sau datorită nepoților lui. Schimbările climatice nu mai sunt doar un subiect de discuție, sunt un fapt pe care începem să-l simțim pe propria piele: dereglarea anotimpurilor, veri secetoase cu temperaturi extreme, deșertificarea Olteniei sau lipsa apei pentru irigații sunt doar câteva dintre consecințele dereglării climei.
Sectorul construcțiilor are o pondere majoră în emisiile de gaze cu efect de seră care contribuie la schimbările climatice (40% consum de energie și 36% emisii de CO2 raportat la restul sectoarelor) iar producția materialelor de construcție consumă cantități enorme de energie, care provine din combustibili fosili. În consecință, fiecare material de construcție are o amprentă de carbon asociată.
Spre deosebire de restul materialelor de construcție, lemnul este singurul material regenerabil. Oțelul, cărămida sau betonul provin din surse epuizabile în timp ce lemnul are nevoie doar de timp, apă, soare, carbon și nutrienți din sol pentru a crește și a produce celuloza, componenta de bază care îi dă valoare ca material de construcție. În medie, un metru cub de lemn stochează între 900-1000 kg de CO2. 30% din carbon ajunge în sol în timp ce restul este utilizat ca ”hrană” în timpul creșterii. Procesele de exploatare și prelucrare a bușteanului pentru a fi transformat în chereste consumă la rândul lor energie și au o amprentă de carbon asociată, de aproximativ 200-300 kg CO2. Per total, 1 m3 de lemn stochează 600-700 kg CO2.
Dar cu toate astea, tăiem păduri ca să obținem lemnul. Este sustenabil să construim cu lemn?
2. Lemnul este un material ușor, rezistent și durabil
Este mai rezistent decât ai crede. Rezistența mecanică la compresiune a lemnului este asemănătoare cu cea a betonului și cărămizii. Spre exemplu, lemnul de rășinoase, cel mai utilizat în construcții, atinge valori de până la 250 kg forță per cm2, la o densitate proprie de 470 kg/m3. De cealaltă parte, betonul uzual (clasa C20/25) are o rezistență la compresiune de 250 kg forță/cm2 și densitate de 2200 kg/mc, iar cărămida variază între 10-80 kg forță/cm2 la o densitate de 1500 kg/m3.
Din punct de vedere structural, este foarte important să luăm în calcul greutatea suportată de material raportată la greutatea sa proprie, pentru că structura casei trebuie să suporte nu doar eforturile date de ocupanți, mobilier sau zăpadă, ci și propria sa greutate. Mai mult decât atât, forța seismică crește odată cu greutatea clădirii. O casă din beton și zidărie are nevoie de o fundație mai solidă, ceea ce presupune mai mult beton și oțel pentru a asigura rezistența necesară în cazul unui cutremur.
De cealaltă parte, o casă din lemn este de 3-4 ori mai ușoară, are nevoie de fundații mai mici, în unele situații mai neconvenționale, cum sunt micropiloții metalici înșurubați. Practic, în aceleași condiții de rezistență și stabilitate, calculate conform normelor de proiectare, lemnul asigură o comportare mult mai bună la seism și datorită faptului că este un material elastic și preia mult mai bine eforturile date de mișcările laterale ale pământului. Nu crezi? Vezi cu ochii tăi!
Lemnul mai este și un material cu durabilitate foarte mare în timp. Ca dovadă să luăm bisericile din Maramureș din secolul XVII-XVIII. Înainte de a fi pus în operă, lemnul trebuie uscat până la un conținut de umiditate <18%, pentru a preveni apariția ciupercilor, crăpăturilor, cariilor sau chiar putrezirea. Spre exemplu, la contactul cu placa de beton, un perete prefabricat se montează pe o talpă de trasare hidrofobizată, pentru a preveni transferul de umiditate din beton în lemn. În plus, lemnul este tratat insecto-fungicid pentru a preveni aceste riscuri.
3. Lemnul este foarte potrivit pentru case eficiente energetic
Din punct de vedere termic, lemnul are un avantaj față de restul materialelor structurale. Conductivitatea termică, care arată câtă căldură conduce un material, este mult mai mică față de cărămidă, beton sau oțel ușor, și se încadrează mai degrabă în categoria materialelor izolante. Un coeficient λ mic înseamnă că materialul conduce puțină căldură și vice-versa. Așadar, lemnul este de aproape 4 ori mai bun izolant decât cărămida și de 17 ori decât betonul.
Analizând graficul de mai sus, realizăm cât de importantă este izolația termică într-o construcție, mai ales în contextul standardului nZEB (nearly Zero Energy Building), pe care fiecare construcție rezidențială trebuie să îl îndeplinească începând cu acest an. Cum construim la standard nZEB?
Însă lemnul mai are un avantaj la acest capitol, și anume grosimea pereților. O casă de lemn în sistem timberframe are un raport între suprafața construită (cât ocupă casa pe teren) și suprafața utilă (cât spațiu folosim din casă) foarte bun, deoarece în grosimea peretelui portant se poate introduce izolația termică (vată bazaltică, celuloză suflată, fibră de lemn, paie).
De cealaltă parte, un perete comun din zidărie de 25 cm mai are nevoie de minim 20cm izolație pe exterior, pentru a se încadra într-un coeficient de transfer termic U corespunzător, fără să mai punem la socoteală finisajele.
4. Lemnul este foarte versatil pentru construcții prefabricate
Este un material ușor de prelucrat și manipulat, iar procesele de debitare, panotare, transport și punere în operă se pot face exclusiv mecanizat. Producția unei structuri de lemn se poate face cu utilaje specializate cum ar fi Mașinile cu Comandă Numerică (CNC) care debitează lemnul conform schemelor din proiect.
Prin prefabricare, mare parte din procese se mută în hală, unde crește productivitatea și calitatea construcției, scad costurile și riscurile. Conform acestui raport din UK, prin prefabricare:
timpul de execuție se reduce cu 65%;
costurile scad cu 45% (consum materiale, logistică, manoperă, cheltuieli neprevăzute etc)
rezultă cu 75% mai puține defecte;
Însă înainte de producția unei structuri de lemn, procesul de proiectare necesită mai multă atenție la detalii și este minuțios, pentru că în cazul unei case din lemn, fiecare milimetru și detaliu de îmbinare contează. Există softuri specializate pentru lemn, cum ar fi Cadwork, RoofCon TrussCon și Pamir pentru calculul și modelarea structurilor prefabricate din lemn, fie șarpante industrializate cu plăcuțe multicui sau structuri timberframe.
Deși proiectarea este minuțioasă și necesită mai mult timp, execuția este diametral opusă. Producția și montajul unei structuri timberframe se face precum un joc de lego la scară mare. Iei piesele mai mici (dulapi de lemn, izolație, placări), alcătuiești elemente mai mari (pereți prefabricați, ferme din lemn, planșee Posi-Strut), le transporți pe șantier și le asamblezi cu o macara după o schemă de montaj bine pusă la punct. În mai puțin de o lună poți ridica o casă la nivel semi-finisat, de cel puțin două ori mai rapid decât în varianta pe zidărie.
În plus, nu există costuri neprevăzute atunci când construiești cu lemn. Din proiectare rezultă cantitățile exacte de material ce vor fi folosite în execuția proiectului.
5. Lemnul arde dar rezistă la foc
Ajungem la cel mai controversat aspect. Este adevărat că lemnul arde, nu contestă nimeni asta. Dar contează modul în care arde și viteza de ardere. Lemnul arde cu o viteză de 0.7 mm/min iar după un anumit timp, să zicem 30 minute, se formează un strat de cenușă de 2 cm care acționează ca un izolant și protejează interiorul de flacără. Dacă la exterior, temperatura lemnului ars poate ajunge la 1000°C, în interior, unde nu a ajuns flacăra, temperatura este de 40-50°C. Cu cât lemnul este mai gros, dens și umed, va arde mai greu.
Desigur, lemnul se poate trata ignifug pentru a-i crește rezistența la foc și întârzia viteza de propagare. Noi facem ignifugarea lemnului prin imersie în soluții omologate de Inspectoratul General pentru Situații de Urgență, în baza autorizației de efectuare lucrărilor de ignifugare a materialelor combustibile. Un alt mod de a proteja la foc o clădire din lemn este prin supradimensionarea elementelor structurale. Este o practică întâlnită în clădirile publice, construite din lemn lamelar, care își păstrează integritatea structurală chiar și după 60 min de expunere la foc. Există norme care reglementează rezistența la foc a materialelor de construcție, precum Regulamentul Delegat al CE Nr. 1291/2014, Legea nr. 307/2006 și OG nr. 114/2000.
Deși unele materiale de construcție nu ard, ele sunt totuși afectate în cazul unui incendiu. Oțelul începe să-și piardă proprietățile structurale după 600°C și cedează sub propria greutate. Betonul expus la foc se exfoliază și după un anumit timp, lasă expus oțelul de armare care se deformează de la căldură.
Însă, în situația nefericită a unui incendiu, flacăra se propagă cu viteză datorită materialelor combustibile din interior, cum ar fi lacul de pe mobilier, perdele și alte accesorii din mase plastice. Până să ajungă la structura de lemn, flacăra trebuie să treacă mai întâi de placările interioare, precum gips-carton, Vidiwall, materiale incombustibile. Apoi urmează izolația termică din pereți, cum ar fi vata bazaltică care rezistă 2 ore la 1000°C.
Concluzie
Vremurile se schimbă, la fel și modul în care construim. La nivel internațional se fac eforturi de reducere a impactului asupra mediului prin modul în care construim, iar lemnul poate fi o soluție foarte bună. Dacă în ultimul secol betonul și oțelul au dominat scena, a venit rândul lemnului să-și spună cuvântul și să fie pus în operă în moduri în care nu ne-am imaginat încă. Un material de construcție extraordinar pe care natura ni-l oferă din abundență și pe care abia începem să-i descoperim adevărata valoare la noi în țară.