Nad stworzeniem optymalnej przegrody budowlanej stosowanej w budownictwie szkieletowym drewnianym pracują naukowcy z Politechniki Koszalińskiej. Dzięki efektom ich badań na Pomorzu będzie mogło powstać więcej domów o takiej konstrukcji.
Przez wieki w krajobrazie Pomorza dominowały domy budowane z drewna. Właśnie ten surowiec uchodził za idealny materiał budowlany: był tani i łatwo dostępny. Drewno bez trudu poddaje się obróbce i ma odpowiednie właściwości izolacyjne. Jest najbardziej przyjaznym materiałem – ze względu na wymagania człowieka – do budowy domów mieszkalnych, a do tego szeroko dostępnym oraz całkowicie odtwarzanym przez przyrodę. Dobrze nadaje się też do recyklingu. Dlatego jest coraz bardziej popularnym budulcem. Również w Polsce budownictwo drewniane wraca do łask.
Wygląd domów z drewna zmieniał się przez lata. Dziś, patrząc z zewnątrz, trudno odróżnić je od tych budynków, które zostały wykonane z cegieł czy żelbetonu. Inna jednak jest struktura wewnętrzna i technologia wykonania budynków z drewna. Zwykle mają one szkielet drewniany, przegrody natomiast są wykonane z różnego rodzaju materiałów drewnopochodnych.
Budynek drewniany składa się z kilku warstw funkcjonalnych. Pełnią one różną rolę: elewacji zewnętrznej, ściany wewnętrznej, przegrody termoizolacyjnej, przegrody paroprzepuszczalnej czy wiatroprzepuszczalnej. Przegroda natomiast ma za zadanie odpowiednio odfiltrować z otoczenia zewnętrznego strumienie masy, energii, informacji.
Generalnie chodzi o to, by w domu nie było zbyt zimno, ciemno, zbyt sucho, lub wręcz przeciwnie – by nie panowała za duża wilgotność – tłumaczy dr hab. inż. Dariusz Tomkiewicz z Filii Politechniki Koszalińskiej w Szczecinku.
Odpowiednie wykonanie przegród i właściwy ich dobór to troska producentów materiałów budowlanych i wykonawców domów z drewna, ale także ich użytkowników. Nad tym, jak udoskonalić funkcje takich budynków, pracują także naukowcy. W Filii PK w Szczecinku, gdzie od ponad roku działa Centrum Pomiaru Fizycznych i Mechanicznych Właściwości Materiałów Drzewnych, prowadzone są badania dotyczące materiałów wykonanych z drewna. Coraz więcej firm zajmuje się też wytwarzaniem budynków z drewna lub materiałów drewnopochodnych.
Jedna z nich – ITS sp. z o. o. – postanowiła zaprosić specjalistów z Politechniki Koszalińskiej do projektu, którego efektem ma być opracowanie optymalnej dla klimatu pasa nadmorskiego otwartej dyfuzyjnie (oddychającej), wielowarstwowej ściany zewnętrznej budynku o szkielecie drewnianym.
Nie mamy własnego zaplecza naukowo-badawczego, które pozwoliłoby prowadzić takie badania. Dlatego postanowiliśmy nawiązać współpracę ze specjalistami z uczelni – wyjaśnia Adrianna Bohdan-Kowalczuk z firmy ITS.
Projekt, którego realizacja potrwa do końca tego roku, jest dofinansowywany w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Zachodniopomorskiego. Całkowita jego wartość wynosi ponad 1 mln 591 tys. zł.
Budownictwo drewniane jest oddychające, czyli dyfuzyjnie otwarte. Stwarza niemożliwy do uzyskania w innych technologiach mikroklimat wnętrza budynku. Dlatego daje większe możliwości. Stosując materiały drewnopochodne można uzyskać korzystny dla człowieka mikroklimat, ograniczając liczbę urządzeń wentylacyjnych czy klimatyzacyjnych. Realizowany projekt pozwoli udoskonalić ten rodzaj budownictwa. Założeniem jest opracowanie takiej konstrukcji ściany, która zapewni komfort przyszłym użytkownikom domów, sprawi też, że będą one jak najbardziej energooszczędne.
Pierwszym celem projektu jest zoptymalizowanie wielowarstwowej konstrukcji, z której składa się ściana zewnętrzna budynku drewnianego. Następnie zostanie zbudowany inteligentny system spełniający wymogi Przemysłu 4,0. Będzie tzw. cyfrowym bliźniakiem rzeczywistego budynku. System pozwoli monitorować warunki panujące wewnątrz ścian (wymiana ciepła i wilgoci) oraz umożliwi bieżącą kontrolę stanu ścian zewnętrznych budynku. Poinformuje także o aktualnym bilansie energetycznym budynku związanym z wymianą ciepła pomiędzy wnętrzem, ścianami i otoczeniem.
Realizacja projektu została podzielona na etapy. Pierwszy obejmował opracowanie konstrukcji ścian drewnianych, przygotowanie przegród budowlanych, sporządzenie próbek do badań. Drugi etap projektu, którego realizacja właśnie się zakończyła, obejmował przeprowadzenie badań w warunkach laboratoryjnych, opracowanie optymalnej konstrukcji przegrody oraz systemu monitorująco-diagnostycznego.
Przeprowadziliśmy badania w ekstremalnych warunkach – przy panujących na zewnątrz warunkach atmosferycznych charakterystycznych dla okresu letniego i zimowego w pasie nadmorskim oraz przy panujących wewnątrz budynku – temperaturze sięgającej 23 stopni i wilgotności 90 procent – relacjonuje prof. Dariusz Tomkiewicz, kierownik projektu. – Wnioski są obiecujące: nie ma kłopotu z transportem wody, przegrody charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi.
Tak powstał wzór przegrody budowlanej, która, według badań laboratoryjnych, jest optymalna. W następnej kolejności zostanie wzniesiony budynek demonstracyjny, który w całości posłuży do przebadania tej przegrody. Cały budynek zostanie wyposażony w dziesiątki czujników, które bezprzewodowo będą dostarczać dane do wbudowanych w budynek systemów komputerowych. Dzięki oprogramowaniu wyznaczającemu stan przegród z zastosowaniem cyfrowego bliźniaka oraz układom sztucznej inteligencji będą podejmowane decyzje dotyczące stanu przegród budowlanych, a także wytyczne dla sytemu ogrzewania i wentylacji. I na tym będzie polegał trzeci etap realizacji. Weryfikacja zachowania budynku w trakcie eksploatacji zakończy projekt. W rezultacie przyszłym użytkownikom będzie można zaproponować takie budynki, których właściwości energetyczne zostaną dogłębnie przebadane i potwierdzone, a konstrukcja dobrana optymalnie dla naszego położenia geograficznego.
źródło: PK