A fenntartható faépítészet előnyei: CLT és BSH technológiák az energiatakarékos építésben

Bevezetés

A faépítészet az emberiség egyik legrégebbi építési technológiája, amely az évezredek során jelentős fejlődésen ment keresztül. Az ősi civilizációk, mint például a kínai Hemudu kultúra, már 7000 évvel ezelőtt alkalmaztak fa szerkezeteket épületeikben, ahol a fából készült vázszerkezetek és a csapolt illesztések alapvető szerepet játszottak. A középkor végére a faépítészet továbbra is meghatározó maradt, különösen a vidéki területeken, ahol a helyi erdők biztosították az építőanyagot. A középkori katedrálisok építésénél is fontos szerepet játszott a fa, elsősorban a hatalmas tetőszerkezetek, a zsaluzatok és az állványzatok kialakításában, amelyek nélkül a grandiózus kőépítmények nem jöhettek volna létre.

A faépítészet az idők során különböző szerkezeti típusokat alakított ki, amelyek igazodtak a technológiai fejlődéshez és a környezeti adottságokhoz. A favázas építészet (pl. a német Fachwerk, az angol Tudor-stílus és a francia Colombage) Európa-szerte elterjedt, ahol a fa vázszerkezet közötti részeket vályoggal vagy téglával töltötték ki, hogy erős és jól szigetelő épületeket hozzanak létre.

Az oszlopos-gerendás szerkezetek Japánban és Észak-Amerikában voltak népszerűek, mivel lehetővé tették nagyobb belső terek kialakítását, például templomok és mezőgazdasági épületek esetében. A rönkházak, amelyeket főként Skandináviában, az Alpokban, Oroszországban (izba) és Észak-Amerikában használtak, vastag rönkökből épültek, amelyek kiváló hőszigetelést biztosítottak a hidegebb éghajlaton.

A 19. században az ipari forradalom hatására az acél és a beton előtérbe került, háttérbe szorítva a fa használatát a nagy léptékű építkezéseknél. Azonban a 20. század végén és a 21. század elején a fenntarthatósági szempontok előtérbe kerülésével a faépítészet újjáéledt. A modern mérnöki technológiák, mint például a keresztirányú rétegelt fa (CLT) kifejlesztése lehetővé tették magas épületek, úgynevezett "plyscraperek" építését, amelyek csökkentik a szén-dioxid-kibocsátást és elősegítik a környezetbarát építési gyakorlatokat.

Klímapolitikai és környezetvédelmi célok

Az Európai Unió klímapolitikai stratégiája kiemelt célként kezeli a karbonsemlegesség elérését 2050-re, amelyet a Zöld Megállapodás (European Green Deal) és a „Fit for 55” intézkedéscsomag keretében valósít meg. E programok célja az üvegházhatású gázok kibocsátásának jelentős csökkentése, különös tekintettel az energiaintenzív iparágakra, mint az építőipar.

A fenntartható építészet és az energiahatékonyság növelése kulcsfontosságú tényezők az építőipar dekarbonizációjában. Ennek érdekében ösztönzik az alacsony szén-dioxid-kibocsátású építőanyagok, például a fa alkalmazását, amely a gyártási folyamat során lényegesen kisebb környezeti terhelést jelent, miközben szénmegkötő képessége révén aktívan hozzájárul a légköri CO₂ csökkentéséhez.

A Körforgásos Gazdaság Cselekvési Terv további fenntarthatósági szempontokat vezet be az építőipari anyagok életciklusának optimalizálása érdekében. A cél az építési hulladék csökkentése és a fa, mint természetes erőforrás újra felhasználásának és újra hasznosításának elősegítése. Ez magában foglalja a moduláris építési technológiák támogatását, az építési anyagok másodlagos felhasználásának ösztönzését, valamint a hulladékminimalizálási stratégiák bevezetését.

Fenntartható erdőgazdálkodás és nyersanyagpolitika

A fenntartható faépítészet alapja a felelős erdőgazdálkodás, amely biztosítja, hogy a fa, mint építőanyag megújuló forrásból származzon, anélkül, hogy veszélyeztetné az ökoszisztémák egyensúlyát. Az FSC (Forest Stewardship Council) és a PEFC (Programme for the Endorsement of Forest Certification) tanúsítványok igazolják, hogy az építőiparban felhasznált fa fenntartható erdőgazdálkodásból származik, elősegítve az illegális fakitermelés visszaszorítását és a biodiverzitás védelmét.

Az Európai Unió Erdőstratégiája (EU Forest Strategy) kiemelt célja az erdők klímavédelmi szerepének erősítése, az ökoszisztéma-szolgáltatások fenntartása és a fenntartható faalapú gazdaság előmozdítása. Az egyes országok különböző ösztönzőkkel támogatják a faalapú építési technológiák elterjedését, például zöld hitelek, adókedvezmények és állami beruházások formájában. Skandináviában már kötelezővé tették a fa alkalmazását bizonyos középületek építésénél, ezzel csökkentve az építőipar szén-dioxid-kibocsátását.

A faépítészet technológiai fejlődése érdekében kutatási és fejlesztési programok támogatják az innovatív faalapú szerkezetek, például a keresztirányú rétegelt fa (CLT) és a rétegelt furnérfa (LVL) szélesebb körű alkalmazását. Az EU Horizon Europe program, valamint nemzeti innovációs alapok segítik az új generációs faépítési technológiák fejlesztését, különös tekintettel az energiahatékonyságra, a szerkezeti teljesítményre és a tűzbiztonságra.

Faanyag-ismeret

A fa alapanyag tulajdonságai nagyban függenek attól, hogy keményfáról vagy puhafáról van szó, illetve hogy milyen ipari módosításon esett át (pl. rétegelt lemez, OSB).

Keményfa (lombos fák)

• Jellemző fafajták: tölgy, bükk, juhar, akác, dió, cseresznye
• Tulajdonságok: nagy szilárdságú, ellenálló, sűrű szerkezetű, hosszú élettartamú
• Felhasználás: bútorgyártás, parketta, exkluzív burkolatok, szerkezeti elemek

Puhafa (tűlevelű fák)

• Jellemző fafajták: fenyő (luc, vörösfenyő, erdei fenyő), cédrus, jegenyefenyő
• Tulajdonságok: könnyebb, puhább, rugalmasabb, gyorsan növő fafajtákból származik
• Felhasználás: épületszerkezetek, gerendák, lambéria, fa padlóburkolatok

Rétegelt lemez

• Összetétel: több rétegben ragasztott falemezekből áll, keresztirányban rétegzett szerkezet
• Tulajdonságok: erős, mérettartó, könnyen megmunkálható, ellenáll a vetemedésnek
• Felhasználás: bútorok, belsőépítészeti elemek, szerkezeti panelek

OSB (Oriented Strand Board)

• Összetétel: préselt faforgács rétegek műgyantával ragasztva
• Tulajdonságok: nagy teherbírás, alacsony ár, könnyen vágható és szerelhető
• Felhasználás: falburkolatok, tetőpanelek, padlóburkolatok

A faanyag élettartama és minősége nagyban függ a megfelelő szárítástól, kezeléstől és tárolástól.

Szárítási eljárások

• Levegőn szárítás: természetes folyamat, amely hónapokig vagy akár évekig is eltarthat
• Kamrás szárítás: szabályozott hőmérséklet és páratartalom mellett gyorsított szárítás
• Vákuumszárítás: speciális módszer, amely a leggyorsabb és a legkíméletesebb módja a fa nedvességtartalmának csökkentésére

Faanyag-kezelési eljárások

• Gomba- és rovarvédelem: impregnálás különböző vegyi anyagokkal
• Tűzállósági kezelés: égéskésleltető anyagokkal való kezelése
• Hőkezelés (Thermowood): a fa hővel történő módosítása, amely javítja ellenálló képességét és mérettartását

Tárolási szabályok

• A faanyagokat száraz, jól szellőző helyen kell tárolni
• A tárolás során keresztlécekkel kell biztosítani a megfelelő szellőzést
• A faanyagokat víztől és párától védeni kell, hogy elkerüljük a vetemedést és a gombásodást

Fa építési termékek

A korszerű faanyagok, mint a keresztirányú rétegelt fa (CLT), a hossztoldott építőfa (KVH) és a rétegelt-ragasztott gerenda (BSH), új távlatokat nyitnak a fenntartható és nagy szilárdságú faszerkezetek alkalmazásában. Ezek az anyagok jelentős mechanikai stabilitást, mérettartósságot és tűzállóságot biztosítanak, miközben hozzájárulnak a környezetbarát építési gyakorlatokhoz.

1. A CLT (Cross-Laminated Timber) egy többrétegű, keresztirányban ragasztott faszerkezet, amely nagy teherbírású és jól ellenáll a hajlító-, nyíró- és nyomóerőknek. Ezen tulajdonságai miatt magas épületek és nagy fesztávolságú szerkezetek építésére is alkalmas.

2. A KVH (Konstruktív hossztoldott építőfa) egy szilárd, műszakilag szárított és precízen megmunkált tömörfa, amelyet főként fal-, födém- és tetőszerkezetekhez alkalmaznak. Hossztoldott szerkezete révén hosszabb és stabilabb faelemeket tesz lehetővé, miközben csökkenti a vetemedés és a repedések kialakulásának esélyét.

3. A BSH (Brettschichtholz) rétegelt-ragasztott gerenda, amelyet nagy fesztávú tartószerkezetek kialakítására használnak. Az egyes rétegek ragasztása biztosítja a magas teherbírást és a repedésállóságot, így hidak, sportcsarnokok és ipari épületek szerkezeti elemeiként is alkalmazható.

Tervezési és szerkezeti ismeretek

Statikai számítások és teherbírási követelmények

A CLT panelek maximális mérete általában 16,5 méter hosszú és 3,5 méter széles, ezért hosszabb vagy karcsúbb falpaneleknél merevítő bordák, acélkeretek vagy további rétegelt szerkezetek szükségesek a kihajlás elkerülése érdekében.

Nagy fesztávok esetén vagy pontszerű terhelések (oszlopok, rögzítési csomópontok) esetében helyi átlyukasztási megerősítés alkalmazása is indokolt a stabilitás fenntartásához.

Fa szerkezetek csomópontjainak megoldásai

A CLT szerkezetek összekapcsolása különböző mechanikai kötőelemekkel (pl. önmetsző csavarok, acéllemezes kapcsolók, dűbelek) és ragasztott kötéstechnikákkal történik. A csavarozott és acéllemezes kapcsolatok nagy teherbírást és szerkezeti stabilitást biztosítanak, míg a ragasztott kötésekkel rejtett, merev kapcsolatok hozhatók létre.

A modern Rothoblaas, SFS és Simpson Strong-Tie kötőelemek lehetővé teszik a CLT szerkezetek gyors és biztonságos összeszerelését, biztosítva a hosszú távú stabilitást.

Az alkalmazott kötési technológia mindig az építési követelményekhez, a terhelési viszonyokhoz és az esztétikai elvárásokhoz igazodik.

Kivitelezési technikák

A kivitelezési technikák között fontos szerepet kapnak az asztalos- és ácsmunkák precíz végrehajtása. A gépi és kézi szerszámok használata lehetővé teszi a faanyagok pontos megmunkálását. Emellett a felületkezelési eljárások, mint a festés, lakkozás és olajozás, hozzájárulnak a faanyag tartósságának és esztétikai megjelenésének javításához.

Építési szabályok és előírások a faépítészetben

A faházak tervezése és kivitelezése számos jogszabály és szabvány betartását igényli a biztonság, fenntarthatóság és tűzvédelem érdekében. Az új Településrendezési és Építési Követelmények Alapszabályzata (TÉKA), amely 2025. július 1-jétől lép életbe, szabályozza az építmények elhelyezését és méreteit, így annak figyelembevételével kell eljárni a faházak tervezésekor és kivitelezésekor.

Ezen kívül az Országos Tűzvédelmi Szabályzat (OTSZ), amely az épületek tűzvédelmét biztosítja, valamint a legújabb tűzvédelmi műszaki irányelvek (pl. a 2023. évi LXX. törvény), biztosítják a faházak tűzbiztonságát. A MSZ EN 1995-1-1 szabvány, amely a faépületek tervezésére vonatkozó alapvető műszaki követelményeket tartalmaz, valamint a MSZ EN 14732 és az MSZ EN 14081 szabványok, amelyek a faanyagok és szerkezeti elemek minőségét és biztonságát szabályozzák, szintén fontosak a tervezési folyamat során.

A 101/2023. (XII. 29.) BM rendelet a tűzvédelmi szabályzat készítésére vonatkozó előírásokat tartalmazza, amelyeket szintén be kell tartani a faházak kivitelezésekor.

Karbonlábnyom

A fa alapú építési termékek karbonlábnyoma alapvetően alacsonyabb, mint a beton vagy acél termékeké, köszönhetően a fa szén-dioxid-megkötő tulajdonságainak és a viszonylag kisebb feldolgozási energiaigénynek. A karbonlábnyom-adatok elsődleges forrásai az EPD-k (Environmental Product Declaration), amelyek átfogó és hitelesített információkat nyújtanak az adott termék környezeti hatásairól, beleértve a karbonkibocsátást. Ezeket az alábbi helyeken kereshetjük:

• Nemzetközi tanúsítványi szervezetek adatbázisaiban: IBU (Institut Bauen und Umwelt), EPD International, Global EPD, natureplus
• Gyártók honlapján: Nagyobb faépítési termékeket gyártó cégek, mint például Stora Enso, Binderholz, Metsä Wood, Swelite rendszerint közlik az EPD-jüket.
• Nemzeti tanúsító szervezeteknél: Például az ÉMI (Magyarország) vagy a PEFC adatbázisaiban.
• Független környezetvédelmi nyilatkozatokat gyűjtő platformokon: Ilyen például a thinkstep Gabi vagy a One Click LCA adatbázis.

Az alábbiakban néhány gyakran használt fa építési termék karbonlábnyomát mutatjuk be:

Keresztirányú rétegelt fa (CLT)

Karbonlábnyoma jellemzően 50–200 kg CO2e/m³ között mozog. Az értékek a CLT gyártójának energiaforrásaitól és a származási hely fenntarthatósági gyakorlataitól függenek.

Rétegelt-ragasztott gerenda (BSH)

Általában 250–400 kg CO2e/m³ értékű karbonlábnyommal rendelkezik.

Oriented Strand Board (OSB)

A karbonlábnyom körülbelül 350–450 kg CO2e/m³, a gyártás során használt energiaforrások és az alkalmazott ragasztóanyagok függvényében.

Fa szigetelőanyagok (például farost lapok)

Ezek karbonlábnyoma 100–250 kg CO2e/m³ között alakul.

Összehasonlításként nézzünk meg hagyományos építőanyagokat is:

Beton (C25/30, normál)

Kb. 250–400 kg CO₂e/m³, szintén a cementtartalomtól és gyártási körülményektől függően.

Acél (újrahasznosított tartalommal)

Kb. 500–2000 kg CO₂e/m³, attól függően, hogy milyen mértékben használnak újrahasznosított anyagokat, illetve hogy milyen típusú acélt alkalmaznak.

**Alumínium (újrahasznosított tartalommal) **

Akár 4000–10 000 kg CO₂e/m³ is lehet, bár az újrahasznosított alumínium jelentősen csökkenti az értékeket az elsődleges alumíniumhoz képest.

Hogyan segíthet az Equinox szervezetüknek?

Az Equinox elkötelezett a fenntartható és innovatív építészeti megoldások iránt, ezért kiemelten ajánlja a fa alapú kivitelezést ügyfeleinek. A fa, mint építőanyag nemcsak környezetbarát, hanem gazdaságilag is versenyképes alternatívát kínál, amely hosszú távon fenntartható és esztétikailag is kiemelkedő eredményeket biztosít.

Legyen szó fenntartható faépítésről, modern mérnöki faszerkezetekről (CLT, LVL), passzívház megoldásokról vagy előregyártott faépítészeti rendszerekről, szakértő csapatunk segít Önnek megtalálni a legoptimálisabb és környezetbarát megoldást.

Ajánlatkéréshez szükséges információk

Annak érdekében, hogy projektjére a legpontosabb ajánlatot tudjuk elkészíteni, kérjük, adja meg az alábbi adatokat:

• Épület típusa (családi ház, középület, ipari létesítmény stb.)
• Szerkezet típusa (favázas, CLT, LVL, rönkház stb.)
• Telek és helyszín adottságai
• Energiahatékonysági és fenntarthatósági követelmények
• Tervezett kivitelezési idő

Vegye fel velünk a kapcsolatot, és dolgozzunk együtt egy fenntarthatóbb jövőért!

Hivatkozott és további szakirodalom

Könyvek

• Kaufmann, H., & Nerdinger, W. (2011). Building with timber : paths into the future.
• Benson, T. (1981). The Timber Frame Home: Design, Construction, Finishing. Taunton Press.
• Breyer, D. E., Fridley, K. J., Pollock, D. G., & Cobeen, K. E. (2014). Design of Wood Structures – ASD/LRFD (7th ed.).McGraw-Hill Education.

Tudományos cikkek

• El-Shorbagy, A. (2020). Wood shapes the future of sustainable architecture. 2020 Advances in Science and Engineering Technology International Conferences (ASET), 1-6.

Szakpolitikák

• European Commission. (2021). 'Fit for 55': Delivering the EU's 2030 Climate Target on the Way to Climate Neutrality. consilium.europa.eu
• European Commission. (2021). New EU Forest Strategy for 2030.
• Forest Stewardship Council. (n.d.). FSC Standards and Certification. https://fsc.org/en/certification
• Programme for the Endorsement of Forest Certification. (n.d.). PEFC Standards and Implementation.
• European Parliament and Council of the European Union. (2018). Directive (EU) 2018/844 on the Energy Performance of Buildings.