בנייה ירוקה

צור קשר

שדות חובה מסומנים ב *

הכנס את התויים הבאים: captcha

בנייה ירוקה 

ג'ים דסטפנו (Jim DeStefano, P.E., AIA)

עיצוב בר קיימא ובניה ירוקה הוא בעיה קשה עבור מהנדסי קונסטרוקציה. בעוד שתנועת עיצוב בר קיימא תקפה את  עולם האדריכלות וההנדסה בסערה בשנים האחרונות, היא לעתים קרובות הופכת את תפקיד מהנדסי המבנים ללא ברור .

בעיקרו של דבר, "בניינים ברי קיימא" או "בניינים ירוקים" הם מבנים חסכוניים באנרגיה, בעלי יכולות למזער את ההשפעות הסביבתיות השליליות הקשורות להקמה והתפעול שלהם. ישנם היבטים רבים לאחריות סביבתית,  מבחירת אתר, חסכון ויעילות אנרגטית, עמידות, צריכת מים, איכות אוויר בתוך המבנה, שימוש חוזר בחומרים ממוחזרים וניהול פסולת הבניין.

זה נראה כאילו כל חברות הבנייה וכל יצרני חומרי הבנייה מדגישים את ההיבטים הירוקים של החומר או המוצר שלהם, תוך הצנעת ההיבטים הלא כל כך ירוקים. כמובן, שאין חומר בניין לגמרי ירוק. לכולם יש כמה השפעות שליליות או היבטים "חומים" הקשורים לשימוש שלהם שחייבים להיות מאוזנים כנגד היתרונות הירוקים.

עץ הוא חומר הבנייה המבני הנפוץ ביותר בעולם, למרות שרוב המהנדסים מכירים באופן הרבה יותר טוב את העבודה עם הפלדה והבטון המזוין. יש כמה היבטים ירוקים לבנייה בעץ.

עץ הוא חומר ביולוגי מבוסס ומתחדש. עצים מחלצים פחמן דו חמצני מהאטמוספרה הפחמן מאוחסן במנים בעלי שלד עץ. לעץ יש אנרגיה גלומה נמוכה ביותר בהשוואה לחומרים מבניים אחרים. האנרגיה הנצרכת בניהול יערות, קציר עצים, כרסום עץ ושינוע קרשים למקומות עבודה קטנה יחסית. לעץ גם שפעות ייצור נמוכות במיוחד, כאשר משווים את השפעות הייצור של חומרי בנייה אחרים כגון, היווצרות פסולת מוצקה, זיהום אוויר וירידה באיכות מים , יצירת גזי חממה ועוד.

בנייה ירוקה מתחילה בייעור בר קיימא

ייעור בר קיימא

ניהול יער אחראי הוא המפתח למניעת השפעות סביבתיות, שליליות אפשריות הקשורות לקצירה של עץ מיערות. בעבר, היו מקרים של התדרדרות סביבתית של יערות בעקבות מנהלי רישום חסרי אחריות. בעשורים האחרונים הפכו בעלי היערות יותר רגישים לסביבה, יש כבר מגמה של ניהול יערות באופן יותר בר קיימא. ניהול היער התפתח לא רק כדי למקסם את תשואת עץ, אך גם להגן על הנחלים והנהרות, צמצום השחיקה, הגנה על מערכות אקולוגיות טבעיות, ושיפור בתי גידול לחיות הבר.

אז איך יודע מהנדס מבני העץ אם בפרויקט שלו או שלה, העץ הגיע מיער המנוהל באחריות? ישנן תוכניות הסמכה למוצרי עץ המוודאים שילוח מסוים, שהופקו בעקבות קריטריוני ייעור בר קיימא ספציפיים.

יישנן 4 תוכניות הסמכה עיקריות המסמיכות 25% לערך, מהיערות בצפון אמריקה. הם, נקראים המועצה  (FSC), לייעור בר קיימא והיא יוזמת ® (SFI), מערכת חוות העץ האמריקנית (ATFS) ואיגוד התקנים הקנדי (CAN/CSA-Z809). אמנם יש כבר מחלוקת רבה על איזו תכנית הסמכה היא הטובה ביותר, אך כל הארבע מוכרות והן תוכניות אמינות.

פחות מ 20% ממוצרי העץ המבניים הזמינים היום מגיעים מיערות מוסמכים. עץ שאינו מאושר על ידי אחת מתוכניות הייעור בר קיימא,לא בהכרח כבר גדל ונקטף באופן בר קיימא ביותר. בעוד מערכת דירוג LEED הסמכה ומכירה FSC של מוצרי עץ בלבד, הירוקים ומערכות דירוג NAHB להכיר את כל ארבע תוכניות ההסמכה האמריקנית הבולטות בצפון.

קיבוע פחמן

עלייה ברמות הפחמן הדו חמצני באטמוספרה מצריכה של דלקים מאובנים הוכרה כגורם לשינוי האקלימי המואץ. הטכנולוגיה המעשית היחידה הזמינה כיום לחילוץ פחמן דו חמצני מהאטמוספרה היא הטיפוח והקצירה של עצים וגידולים אחרים.

יער או חורש  יחלץ כמות ניכרת של פחמן דו חמצני מהאטמוספרה. עבור כל ק"ג של עץ גדל, £ 1.47 דו תחמוצת הפחמן הוא מסיר מהאטמוספירה  ומחליף אותו  ב£ 1.07 של חמצן. עם זאת, אם היער אינו מנוהל, מדללו ונקצר, היער יבשיל לנקודה שבה החזר הפחמן הדו חמצני שווה לכמות החמצן שהוא מייצר, על ידי הריקבון של עצים מתים ואיזוני שריפות יער.

ביעילות כדי להסיר פחמן דו חמצני מהאטמוספרה על בסיס בר קיימא, עצים בוגרים חייבים להיגזם מעת לעת ואותם להסב לחומרי גלם לבניית מוצרים שיחזיקו מעמד עשרות שנים רבות. זו מכונת "קיבוע פחמן" מאז שהפחמן הפך לחלק קבוע ובלתי נפרד ממוצרי הבנייה. כשעצים נקצרים לשימושי משך קצרים, כגון עיסת נייר או בבנייה של בניינים בעלי חיי שירות קצרים יחסית, דו תחמוצת הפחמן עשויה בקרוב להחזיר את האווירה עם יתרון סביבתי פחות מתמשך. המפתח לקיבוע פחמן יעיל הוא בניית מבני עץ שיחזיקו מעמד עשרות שנים רבות, או אפילו מאה שנים.

בחירת מוצרי עץ

כל סוג של מוצר עץ זמין למהנדס יש יתרונות סביבתיים וחסרונות שצריכים להילקח בחשבון. עץ מנוסר מוצק, ובמיוחד עצי אורן, הוא נפוץ בבניית בניין. יתרון גדול של עץ מנוסר הוא האנרגיה הגלומה הנמוכה מאוד.

השפעות תחבורה והאנרגיה הגלומה הנלווית ניתנות למזעור על ידי ציון באופן מקומי או אזורי מינים שגודלו. בדרך כלל את מיני העצים המבניים הדומיננטיים באזורים שונים של המחוז הם: אשוח דאגלס במערב, אורן צהוב דרומי בדרום המזרח, וSpruce-Pine-אשוח (SPF) בצפון המזרח והמערב התיכון.

הפופולריות של מוצרי עץ מהונדסים (EWP) עבור יישומים מבניים גדלה באופן משמעותי בעשורים האחרונים. היתרון העיקרי של EWPs הוא היכולת שלהם להשתמש ביעילות בעצים קטנים ומינים שאינם גורמים לפסולת תעשייתית גדולה. יתרון נוסף של EWPs הוא היכולת שלהם להשתמש בסיבים בצורה יעילה יותר. קיזוז יתרונות אלה הוא האנרגיה הגלומה המעט יותר גבוהה שלהם בהשוואה לעץ מנוסר מוצק.

EWPs מיוצר באמצעות דבקים ושרפים מבוססים פטר כימיים. יש רעילות תקפה וחששות לאיכות האוויר הקשורים להמתה משרף אוריאה-פורמלדהיד במוצרי עץ. שרף האוריאה פורמלדהיד-כבר לא משמש בייצור של EWPs המבני, שכן הוא אינו מתפקד היטב בעת חשיפה לפגעי מזג האוויר. EWPs בעיקר מנצל רפי פנול פורמלדהיד. עם זאת, אוריאה-פורמלדהיד עדיין נפוץ במוצרי העץ הלא מבני.

מרכיבי בנייה טרומית precut והם התאספו ביעילות רבה יותר ועם פחות פסולת מאשר בניית אתר בנויה בניה ירוקה. רכיבים טרומיים כוללים:

לוחית מתכת מחוברת קורה עץ

מסגור Panelized

פנלים מבודדים מבניים (לגימות)

מסגור עץ

עבודת מרכיבי בניית עץ בסביבת מפעל, ללא הפרעה על ידי תנאי מזג אוויר קשה, הוכיחה שהיא גורמת ליעילות ותפוקה גדולה יותר שמתורגמת לאנרגיה גלומה מופחתת.

פנלים מבודדים מבניים

לפנלים מבודדים מבניים (לגימות) יש ליבת קצף נוקשה דחוקה בין סטרנד עורות Oriented חבר הנאמן (OSB). פוליסטירן מוקצף (EPS) וurethane הם חומרי הליבה הנפוצים ביותר. לגימות יכולות לשמש כמערכת חיפוי על מבנה מסגרת עץ או כעצמאי מערכת מבנית.

תוצאת לגימות במבנה יעיל מאוד אנרגיה. יש להם R-ערך גבוה ולספק שיעור חדירת אוויר נמוך מאוד. עם איטום תקין של מפרקי הפנל, שיעורי חדירה הם בדרך כלל פחות מ 0.10 אוויר משתנה לשעה. כמו בכל מערכת "חזקה" מבנית, מבנים סגורים SIP חייבים להיות מאווררים מכאניים כדי למנוע בעיות באיכות אוויר בתוך בית.

מוצרי עץ מהונדס על מנת לנצל את סיבי העץ ביעילות.

מסגור מתקדם

טכניקות מתקדמות למסגור, המכונות גם הנדסת ערך אופטימלית, כרוכות במסגור עץ מבנים עם פחות נטייה להשתמש בעץ מסורתי למסגור שיטתי. מסגור עץ מתקדם משתמש בעץ בצורה היעילה ביותר כאשר חתיכי קיר, קורות ולוחות מרווחים לפחות 24 סנטימטרים במרכז, ולא את המרווח השכיח יותר של 16 סנטימטרים במרכז. קורות וקורות מיושרות עם קיר חתיכים וחתיכי קיר מיושר מקומה לקומה. יישור זה של חברי מסגור אופקיים עם חתיכים מאפשר שימוש בלוחות מובילים רווח. כותרות הן בגודל עבור תנאי העמסה בפועל בקירות מבניים ולא מבניים, וחתיכים יתירים וקורות רצפה מסולקים בפרטים טיפוסיים.

מסגור מתקדם מאפשר לבידוד יעיל יותר של קירות חיצוניים עם פחות הפרעות לבידוד.

מסגור מתקדם מנצל פחות חתיכות של עץ, אך לעתים קרובות ישנה עלייה בגודל העצים. לדוגמה, כאשר מרווח בין כפתור בקיר עלה מ 16 סנטימטרים ועד 24 סנטימטרים, גודל הקורה בדרך כלל יגדל מ 2×4 ל2×6. קיר נדן וקיר הגבס לעתים קרובות גם יגדילו בעובי סנטימטר וחצי לסנטימטר 5/8.

יישום טכניקות מסגור מתקדמות דורש הסבה של צוותי נגרות. ההערכה היא שלוקח זמן רב, של בניית לפחות 10 מבני דירות על מנת להכשיר צוות מסגור טוב, בעל יכולות מסגור מתקדמות

מסגור מתקדם חוסך בעץ ויכול להביא למבנה שנוח יותר לשנות בעתיד.

עיצוב לעמידות

כל המאמצים כדי לתכנן מבנה יעיל הם בעלי ערך בר קיימא מוגבל, אם יש למבנה חיי שירות קצרים, הוא נהרס או מתבלה אחרי כמה עשרות שנים. אם מבנה מסגרת עץ אינו עומד את הזמן שלקח לעצים, שהושקעו בבנייתו,  לגדול, אז זה יכול להיות מסווג כבנייה בת קיימא "בקושי". לפעמים מבנה חזק הניתן להתאמה בקלות לשימושי בנייה חדשים ותנאי טעינה יהיה עיצוב בר הקיימא ביותר.

העמידות הטבעית של עץ הוכחה על ידי המספר הרב של בניינים העומדים במשך מאה שנים. בעוד תכונותיו המבוססות הטבעיות של העץ הופכות אותו לחומר בנייה בת קיימא, זה גם גורם לריקבון עץ חשוף או להרס ע"י חרקים. עיצוב נכון, התקנה ופירוט הם קריטיים כדי להבטיח את העמידות לטווח ארוך.

כאשר עץ משמש ביישומים חשופים, או באזורים בו הוא כפוף ללחות וחרקים, זה חייב להיות מוגן עם מחסומים מכאניים, ציפוי, ובמקרים מסוימים, טיפולים משמרים.

טיפול משמר

עץ יכול להיות ספוג בכימיקלים משמרים כדי להגן עליו מפני ריקבון וניזקי חרקים. תרכובות משמרות רבות הן רעילות בכדי להגן על העץ מפטריות, חרקים ריקבון והרעלה. תרכובות לטיפול משמר נפוצות כגון מרכז לאמנות עכשווית, ACQ, Azole הנחושת וpentachlorophenol, דורשות טיפול מיוחד במהלך ייצור והשלכה לאחר שימוש. (טיפול CCA אינו זמין לבנייה למגורים אך עדיין זמין לכלונסאות עץ, מבנים ימיים ויישומים הנדסיים אחרים.) היתרון של חיי שירות מורחבים חייב להיות מאוזן עם חששות רעילות כימית. עץ אמנם ברוב המקרים את הכימיקלים הם קבועים בתוך העץ, טופל-משמר יכול לגרום להשפעות סביבתיות שליליות אם לא מטופל כראוי ולהיפטר ממנו.

Borates אינם רעיל לבני אדם ויונקים אחרים, למרות שהם רעילים לטרמיטים ופטריות ריקבון. רוב טיפולי borate רגישים לשטיפה ואינם מתאימים ליישומים שבם הם חשופים לפגעי מזג האוויר. השימוש בם מוגבל ליישומים כגון צלחות אגן, מסגור אוורור, ומסגור מוגן אחר.

מיני ריקבון עמיד באופן טבעי מכילים extractives בעיני העץ שלהם, כי הם עמידים לחרקי ריקבון ואכילה של העץ. עץ אדום, ארז וברוש משמשים בדרך כלל כאשר התנגדות ריקבון טבעית היא רצויה.

בנייה ירוקה

פסולת עץ מעובדת

 

פירוק ומחזור

בתוך סביבת הייצור, פסולת עץ ממוחזרת או בתהליך הייצור או משמשת כדלק לתהליך הייצור. באתר העבודה, פסולת עץ יחד עם שאריות קיר גבס יכולה להיות מעובד לתוך אדריכלות נוף. המחקרים הראו שדישון אדמה בפסולת ממוצרי עץ מהונדסים מתאים ליישומי נוף וגינון. הפסולת מועילה לנטיעות בשל יכולתה לשמור את הלחות בקרקע. בסופו של דבר, הפסולת דועכת ותורמת חומר אורגני לאדמה.

פסולת הריסה ניתנת למיון ומחזור. קורות מבניים גדולות יותר ניתן להציל במהלך הפירוק להשתמש שוב במבנים אחרים. מיון והסרת מסמרים ממסגור עץ בהיר יכולה להיות עבודה מאוד אינטנסיבית ולא מעשית, אלא אם כן יש את הכלים המיוחדים המשמשים לפעולה זו.

פסולת עץ יכול לשמש גם כדלק לדוד ותנורים. פסולת jobsite, פסולת הריסה, שאריות ייצור ונטוי (סניפים וכתרי עץ) מפעולות כריתת עצים כולם יכולים להיות סדוקה ומשמשות  כדלק ביולוגי, ובכך להקטין את השימוש והצריכה של דלקים מאובנים.

 

תקציר

מהנדסי מבנים משתדלים לתכנן בצורה אחראית, עם עץ צריך לשקול את יוזמות הקיימא הבאות:

  • שימוש במוצרי עץ המגיעים מיערות מנוהלים הצורה בר קיימא.
  • שימוש במיני עצים הגדלים באותו האזור כמו של פרויקט.
  • ניצול יעיל ושקול לשימוש ברכיבים טרומיים לבנייה, מוצרי עץ מהונדסים וטכניקות מסגור מתקדמות.
  • לתכנן מבנים עמידים, כי הם עמידים להידרדרות, וניתן לשנות ולהתאים אותם לשימושים חדשים.
  • טיפולים משמרים כימיים בעת צורך.
  • דרוש שפסולת באתר הבנייה והריסת פסולת תמוין ותמוחזר או תשמש לדלק אורגני.

 

שקד בניה קלה