Vlastnosti dřeva jako konstrukčního materiálu v porovnání s ocelí

Porovnávat dřevo a ocel ve stavebních konstrukcích lze z mnoha hledisek. Oba materiály jsou ve stavebnictví hojně využívány, mají své výhody a nevýhody a jejich výběr závisí především na způsobu užití a konkrétních požadavcích dané stavby. Důraz je v dnešní době kladen zejména na ekonomické a environmentální dopady. Volba materiálu by tedy měla být založena na zohlednění všech relevantních faktorů, ať již technických, ekonomických, nebo ekologických.

DŘEVO A OCEL VE STAVEBNICTVÍ

Ocel je z důvodu počátečních, technologicky náročných procesů výroby a zpracování nerostných surovin řazena mezi stavební materiály s vysokými pořizovacími náklady. Se zvýšenými nároky na vysoké teploty při výrobě a zpracování je spojena také větší počáteční energetická spotřeba, a tím i emise skleníkových plynů do ovzduší. Své použití má zejména v těch oblastech, kde jsou vysoké nároky na odolnost a pevnost. Proto se s ní můžeme setkat nejvíce u železobetonových konstrukcí.

Oproti tomu dřevo je jako konstrukční materiál ekonomičtější z pohledu využití lokálních a dostupnějších surovin v místě stavby. Těžba a zpracování dřeva udržitelným způsobem současně přispívá k menšímu dopadu stavebnictví na životní prostředí. Dřevo je také materiál, který většinou pozitivně působí na okolí, lidské zdraví a zlepšuje tepelnou pohodu v interiéru z důvodu dobré tepelně-akumulační schopnosti.

TECHNOLOGICKÉ MOŽNOSTI

S rozvojem technologií současně vzrůstají možnosti způsobu použití dřeva ve stavebnictví. Bariéry použití dřeva pouze u nízko až středně podlažních staveb jsou odstraňovány a jejich začlenění do výškových staveb každým rokem celosvětově roste. Z hlediska výhod použití dřeva ve stavbě je nutné brát v úvahu celý životní cyklus výrobku. V případě fáze likvidace stavby je dřevo prokazatelně výhodnějším materiálem, které lze snadno ze stavby demontovat a plně recyklovat nebo druhotně využít. Oproti tomu ocel je energeticky náročným materiálem pro recyklaci. Pro opětovné využití jsou potřeba energeticky náročné technologické zásahy.

HOŘLAVOST

Dřevo je sice hořlavým materiálem, ale na základě dostupných zkušeností je ověřeno, že u dřevěných konstrukcí nedochází při požáru k náhlé ztrátě pevnosti. Příkladem může být laboratorní zkouška požární odolnosti srubové stěny, která dosáhla 60 minut, nedošlo u ní ke zborcení a stále plnila nosnou funkci.

Z hlediska požární odolnosti dřevo splňuje základní požadavky na stavby. Na rozdíl od oceli se jedná o přírodní materiál, jenž může být ohrožen napadením biologickými škůdci, jako jsou dřevokazný hmyz nebo dřevokazné houby. Musí být proto ve stavbě využito s rozmyslem za využití konstrukční ochrany dřeva.

Ocel bez pravidelné údržby je zase náchylná na degradační procesy koroze, kterou způsobuje vlhkost. Dřevo je v tomto případě do určité míry schopno vlhkost absorbovat a následně ji uvolňovat.

Míra degradace konstrukcí souvisí vždy s individuálními podmínkami konkrétní stavby.

UHLÍKOVÁ STOPA

Použití dřeva, nejlépe v kombinaci s jinými ekologicky šetrnými stavebními materiály, může pomoci ke snížení uhlíkové stopy stavby. Konstrukce na bázi dřeva splňují srovnatelné, v některých případech i lepší, tepelnětechnické vlastnosti a snižují energetickou náročnost budov. Při správném návrhu, způsobu použití a užívání mají konstrukční prvky na bázi dřeva dlouhou životnost, téměř srovnatelnou s ocelovými konstrukcemi. Dřevěné konstrukce mají příznivý vliv na ekologický dopad staveb na životní prostředí.

Uhlíková stopa stavebního výrobku závisí na mnoha faktorech, které je třeba zohlednit při volbě daného materiálu do stavby. Na výrobek je proto nutné nahlížet v celém životním cyklu již od surovinových zdrojů, dopravy, výrobních procesů, zabudování do stavby až po údržbu a likvidaci.

Při výrobě oceli existuje vyšší riziko znečištění vodních zdrojů nebo emisí do ovzduší. Intenzivní těžba dřeva může na druhou stranu negativně ovlivnit lokální ekologický dopad.

VYHODNOCENÍ DOPADŮ NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Environmentální dopady různých typů materiálů a konstrukcí z nich postavených se dají hodnotit na základě posuzování životního cyklu LCA (Life Cycle Assessment) a výpočtu analýzy nákladů životního cyklu LCC (Life Cycle Costing).

Analýza všech procesů produktu hodnotí potenciální dopady stavebního materiálu (a staveb) na životní prostředí v různých kategoriích, například využití fosilních surovin, globální oteplování, spotřeba vody, toxicita ekosystému nebo třeba dopady na lidské zdraví.

Výstupy z výpočtů LCA jsou podkladem pro deklarování vlivu produktu na životní prostředí pomocí jedné z existujících metodik.

Jednou z nich je metodika Evropské komise EF 3.0 (Product Environmental Footprint), která používá sadu indikátorů kategorií dopadu na životní prostředí.

Druhou metodikou je zpracování environmentálního prohlášení o produktu (EPD) dle normy ČSN EN 15804+A2 Udržitelnost staveb – Environmentální prohlášení o produktu – Základní pravidla pro produktovou kategorii stavebních produktů. V některých aspektech jsou si první dvě metodiky podobny. Metodiky ale nepřihlížejí v daných kategoriích například k pozitivnímu vlivu růstu přírodnin, takže mohou zkreslit výsledky. Například u dřevěných konstrukcí je proto třeba vzít v úvahu i takové parametry, jako jsou Land Use (využití půdy) a Particulate Matter.

Další použitá metodika vychází z normy ČSN EN ISO 14067 Skleníkové plyny – Uhlíková stopa produktů – Požadavky a směrnice pro kvantifikaci, 2019. Tato metodika má výrazně odlišné indikátory kategorií dopadu a zaměřuje se hlavně na emise skleníkových plynů. Na růst přírodních materiálů pohlíží z hlediska využití půdy a emisí s tím spojených pozitivně. Oproti tomu přírodní stavební materiály mají pochopitelně výrazně vyšší hodnoty biogenních emisí. Ovšem v konečném hodnocení odstraňují přírodní materiály biogenní emise větší měrou, než je produkují.

Obecně lze k výstupům LCA říci, že většinou mají materiály a konstrukce se zastoupením přírodních materiálů (myšleno dřevo a podobné produkty) výrazně nižší dopady na životní prostředí.

Dřevo se svými vlastnostmi i nízkou mírou negativního dopadu na životní prostředí řadí mezi stavební materiály s velkou perspektivou pro budoucnost udržitelných staveb.