Krótszy czas, niższe ryzyko, lepsza jakość - Co budownictwo modułowe zmienia w procesie inwestycyjnym

Niniejszy artykuł omawia technologię modułową z perspektywy jej specyfiki konstrukcyjnej, właściwości użytkowych i zasadności ekonomicznej z odniesieniem do danych rynkowych i zrealizowanych projektów.

Definicja technologii i klasyfikacja systemów

Technologia modułowa polega na wytwarzaniu przestrzennych, wolumetrycznych segmentów budynku - modułów - w zakładzie produkcyjnym, a następnie ich transporcie i montażu w miejscu docelowym. Stopień prefabrykacji modułu jest znacznie wyższy niż w budownictwie płytowym: gotowy element opuszcza fabrykę z zamontowanymi instalacjami elektrycznymi i sanitarnymi, wykonaną izolacją termiczną i akustyczną, a w zależności od przyjętej specyfikacji z wykończonymi powierzchniami ścian, podłóg i sufitów, stolarką okienną i drzwiową, a nawet armaturą sanitarną.

Systemy modułowe klasyfikuje się przede wszystkim według rodzaju konstrukcji nośnej:

Szkielet drewniany - dominuje w budownictwie mieszkaniowym i obiektach użyteczności publicznej niskiej i średniej wysokości. Oferuje korzystny stosunek wytrzymałości do masy własnej, dobrą izolacyjność termiczną i możliwość osiągania standardów niskoenergetycznych przy stosunkowo prostej technologii przegród. Drewniana konstrukcja szkieletowa (timber frame) lub z drewna klejonego warstwowo (CLT) umożliwia osiąganie wartości współczynnika przenikania ciepła U poniżej 0,18 W/(m²·K) standardowo, a przy zwiększonej grubości pakietu izolacji - wartości właściwe dla budynków pasywnych.

Szkielet stalowy - stosowany w obiektach wielokondygnacyjnych, komercyjnych i wymagających większych rozpiętości. Wyższa masa własna w porównaniu z drewnem przekłada się na większe wymagania fundamentowe, lecz profil stalowy pozwala na uzyskanie większej swobody w kształtowaniu układu przestrzennego.

Konstrukcje betonowe i hybrydowe - stosowane w projektach specjalistycznych, gdzie priorytetem jest odporność akustyczna, ogniowa lub mechaniczna.

Parametry techniczne - co determinuje wybór systemu

Przy ocenie modułowej technologii budowlanej z perspektywy technicznej kluczowe są cztery grupy parametrów: wymiarowe, cieplne, akustyczne i przeciwpożarowe.

Parametry wymiarowe. W odróżnieniu od systemów seryjnych, nowoczesne fabryki modułów operują w szerokim zakresie gabarytowym. Szerokość modułu może się wahać od 1,8 do 5,4 m, długość od 3 do 16,5 m, a wysokość w zakresie 3,0–3,6 m. Fakt, że każdy projekt wymiarowany jest indywidualnie - bez narzuconej siatki modularnej - stanowi istotną różnicę w stosunku do starszej generacji systemów prefabrykowanych, które były ograniczone do kilku standardowych konfiguracji.

Parametry cieplne. Fabryczna precyzja montażu eliminuje lub istotnie redukuje mostki termiczne przy złączach warstw przegród i okien - jeden z głównych powodów, dla których budynki wznoszone tradycyjnie nie osiągają deklarowanych w projekcie wartości U. W systemach drewnianych, dzięki naturalnemu charakterowi materiału, uzyskuje się jednocześnie korzystny mikroklimat wewnętrzny: drewno reguluje wilgotność powietrza i wykazuje niższą termiczną masę akumulacyjną, co przekłada się na szybsze i mniej energochłonne dogrzewanie pomieszczeń po okresach nieużytkowania.

Parametry akustyczne. W budynkach wielorodzinnych i obiektach publicznych izolacyjność akustyczna przegród wewnętrznych jest jednym z kluczowych wymagań. Odpowiednio zaprojektowane systemy modułowe osiągają wartości izolacyjności akustycznej właściwej przybliżonej R'A1 rzędu 50–55 dB dla ścian między-mieszkaniowych, przy możliwości uzyskania wyższych wartości dla zastosowań specjalistycznych.

Odporność ogniowa. Drewniany charakter konstrukcji nie jest równoznaczny z niską odpornością ogniową - co jest jednym z najtrwalszych nieporozumień w dyskusji o budownictwie szkieletowym. Dzięki opracowanym i certyfikowanym rozwiązaniom przegrodowym - opartym na badaniach przeprowadzonych m.in. w laboratoriach Instytutu Techniki Budowlanej - osiągalne są klasy odporności ogniowej REI 90, a w przypadku wybranych rozwiązań REI 120. Dokumentacja obejmuje Europejskie Oceny Techniczne (ETA) oraz aprobaty techniczne, stanowiące podstawę do uzyskania pozwolenia na budowę i przeprowadzenia odbioru technicznego.

Realizacja inwestycji - etapy i ich specyfika

Proces inwestycyjny w budownictwo modułowe różni się od tradycyjnego przede wszystkim równoległością kluczowych etapów. Producent przystępuje do wytwarzania modułów równocześnie z wykonywaniem fundamentów na placu budowy. W praktyce oznacza to, że łączny czas od uzyskania pozwolenia na budowę do odbioru obiektu może być o 40–60% krótszy niż przy analogicznej inwestycji realizowanej metodami tradycyjnymi.

Posadowienie budynków modułowych odbywa się na standardowych ławach lub płytach fundamentowych, których wymiarowanie jest zbieżne z konwencjonalnymi metodami obliczeniowymi - z tym że mniejsza masa własna drewnianych modułów pozwala na redukcję przekrojów i głębokości posadowienia, co jest szczególnie istotne na terenach o trudnych warunkach gruntowych, w tym obszarach pogórniczych.

Montaż na placu budowy, realizowany z użyciem dźwigu, trwa w przypadku budynków wielorodzinnych kilkanaście godzin dla jednej kondygnacji. Prace wykończeniowe na budowie ograniczają się do wykonania połączeń między modułami, uszczelnienia styków i podłączenia instalacji do przyłączy zewnętrznych.

Technologia ta jest certyfikowana jako właściwa dla obiektów trwałych. Certyfikat ETA zakłada standardowy okres trwałości wynoszący 50 lat - taki sam jak dla budynków wzniesionych metodami tradycyjnymi, bez względu na materiał konstrukcyjny.

Zakres zastosowań i przykłady realizacji

Zakres obiektów możliwych do realizacji w technologii modułowej jest szeroki. W segmencie mieszkaniowym są to domy jednorodzinne, budynki szeregowe i wielorodzinne - w tym wielokondygnacyjne, dochodzące do ośmiu kondygnacji. W segmencie publicznym dominują żłobki, przedszkola, szkoły i obiekty ochrony zdrowia, gdzie kryterium terminowości realizacji ma charakter nadrzędny. W segmencie komercyjnym - biurowce, hotele, akademiki i obiekty wojskowe.

Zrealizowane w Polsce projekty obejmują m.in. rozbudowę Zakładu Opiekuńczo-Leczniczego w Zgorzelcu, przedszkole z oddziałem żłobkowym w Mielnie, budynki wielorodzinne w Barwicach, Wasilkowie, Lubawce, Złocieńcu i Będzinie, a także obiekt wielorodzinny w Kielnie (gmina Szemud). Polskie fabryki modułowe realizują jednocześnie projekty na rynkach zachodnioeuropejskich - przykładem są budynki wielorodzinne we Frankfurcie nad Menem.

Aspekty zrównoważonego budownictwa

Budownictwo modułowe wpisuje się w politykę ograniczania emisyjności sektora budowlanego z kilku powodów. Drewno jako główny materiał konstrukcyjny jest jedynym powszechnie stosowanym materiałem budowlanym, który pochłania CO₂ przez cały okres użytkowania budynku. Produkcja fabryczna ogranicza ilość odpadów budowlanych o szacowane 80–90% w stosunku do placu budowy. Ograniczenie ruchu ciężkiego na terenie inwestycji redukuje uciążliwość budowy dla otoczenia i emisje transportowe.

Wymienione właściwości wpisują się w wymagania taksonomii UE oraz przyszłych regulacji wynikających z nowelizowanej dyrektywy EPBD - zarówno w zakresie charakterystyki energetycznej budynku, jak i emisyjności wbudowanej materiałów (embodied carbon).

Warunki efektywnego zastosowania technologii

Technologia modułowa nie jest rozwiązaniem uniwersalnym w sensie bezwarunkowym. Jej efektywność jest najwyższa przy projektach charakteryzujących się powtarzalnością jednostek, odpowiednią logiką dostępu do działki i brakiem ograniczeń wynikających z infrastruktury drogowej dla transportów wielkogabarytowych.

Inwestor powinien upewnić się przed wyborem technologii, że projekt posiada certyfikację ETA lub równoważną, a producent dysponuje kompletną dokumentacją techniczną i doświadczeniem w polskich procedurach administracyjnych. Istotne jest również wczesne skonsultowanie wybranej technologii z instytucją finansującą - część banków hipotecznych ma wypracowane procedury dla obiektów modułowych, część wciąż jest w trakcie ich wypracowywania.

Jedną z wiodących firm na polskim rynku budownictwa modułowego jest Unihouse S.A., spółka należąca do Grupy Unibep. Zakład produkcyjny zlokalizowany w Bielsku Podlaskim jest w stanie wytwarzać około 2 000 modułów rocznie, a nowoczesne linie produkcyjne umożliwiają firmie realizację konstrukcji dochodzących do ośmiu kondygnacji. Moduły produkowane przez spółkę trafiają na budowy w Norwegii, na Islandii, w Niemczech, Szwecji, Danii i Polsce. Tak duża skala działalności sytuuje Unihouse w czołówce europejskich przedsiębiorstw sektora budownictwa modułowego i jest dobrym przykładem tego, jak rodzimy potencjał produkcyjny w tej branży przekłada się na realną pozycję na wymagających rynkach zagranicznych.