Nowa odsłona prefabrykacji

Przykładów jest wiele. Meble, w większości przypadków, kupujemy w formie zwartych, prefabrykowanych, gotowych do montażu, płaskich elementów umieszczonych w opakowaniach transportowych, które w prosty sposób składa się w przestrzenną całość. W podobny sposób mogliśmy lata temu, ale i obecnie nabyć dom wykonany w technologii 2D, wybierając z katalogu gotowych rozwiązań. Skoro tego typu rozwiązania się sprawdziły, to część producentów zdecydowała się zrobić krok dalej i produkują budynki w postaci gotowych, przestrzennych i pasujących do siebie elementów, wykonanych w technologii 3D, czego przykłady można odnaleźć również w przeszłości. Generalnie chodzi o wykorzystanie przewagi jaką daje bardziej zautomatyzowany proces produkcji, powtarzalne i komfortowe warunki pracy, możliwość skutecznej kontroli produkcji i eliminacji błędów, niższy ślad węglowy, itp. Ktoś po prostu dostrzegł możliwości i je wykorzystuje. To trochę jak z globalizacją, która rozpoczęła się na dobre od potrzeby zoptymalizowania kosztów, czyli zapełnienia czymkolwiek, pustych kontenerów wracających do kraju wysyłki, po dostarczenie sprzętu wojskowego podczas konfliktu koreańskiego.

Była więc potrzeba, ktoś miał pomysł, który zrewolucjonizował wymianę handlową na świecie. Tak też jest w przypadku prefabrykacji, szczególnie w tym współczesnym wydaniu, która jest czymś więcej niż powszechnie znana prefabrykacja elementów nośnych w formacie 1D lub 2D, bo wytwarza rozwiązania 2D i 3D, uwzględniając wszystkie podstawowe wymagania, poczynając od nośności, przez bezpieczeństwo pożarowe a kończąc na aspektach fizyki budowli. W przypadku najbardziej zaawansowanych technicznie rozwiązań 3D+ obejmuje również ich wykończenie.

Żegnaj “Wielka Płyto”?

Produkcja materiałów budowlanych od lat jest uprzemysłowiona. Większość dostępnych na rynku rozwiązań budowlanych występuje w formie gotowych do użycia materiałów lub prostych do wykorzystania prefabrykatów, które należy jedynie wbudować w odpowiednio zaprojektowany obiekt. Najczęściej proces ten ma miejsce na budowie, co ma swoje ograniczenia (lokalizacyjne, atmosferyczne, związane z dostępem do wykwalifikowanej kadry czy automatyzacji procesów, utrudnionego zarządzania odpadami, bhp, itp.). Taki jest dominujący standard działalności w budownictwie, co powoduje że ciągle odstaje ono od innych branż produkcyjnych. Oczywiście należy wziąć pod uwagę również skalę inwestycji, gabaryty budowanego obiektu, ale jak się okazuje również z tym współcześnie radzimy sobie coraz lepiej.

Prefabrykacja związana jest z budownictwem od samego początku jego uprzemysłowionego istnienia, przy czym procesy, które dzisiaj obserwujemy daleko wykraczają poza dotychczas spotykane standardy, gdy prefabrykowano głównie elementy nośne. Doświadczenia XX wieku związane z prefabrykacją przez duże „P”, do której należy przede wszystkim zaliczyć technologię „wielkiej płyty” najczęściej charakteryzują się dobrym stanem technicznym konstrukcji i będą służyły jeszcze przez wiele lat, pod warunkiem wykonania ich termomodernizacji dostosowującej do współczesnych wymagań. 

Oczywiście pomimo nie ekscytującej estetyki i przesytu przytłaczającego formą. Mowa tu o budynkach powyżej 10 kondygnacji, tworzących betonowe, anonimowe blokowiska, choć można znaleźć również pozytywne wyjątki. 

Technologia „wielkiej płyty” dotyczyła głównie żelbetowych elementów konstrukcyjnych (stropy, ściany), ale również elementów pełniących funkcję osłonową, np. ściany zewnętrzne. To stanowiło kolejny krok w rozwoju prefabrykacji. Jej największą wadą była niedokładność wykonania co przenosiło się na spasowanie elementów, ich ciężar oraz niewystarczające właściwości termiczne przegród. Niemniej jednak w tamtych latach była ona powiewem nowości, pozytywnie zweryfikowanym przez czas. Potwierdzają to aktualne rozwiązania, co do idei tożsame do w/w, produkowane przez producentów żelbetowych elementów prefabrykowanych, np. osiedle przy ul. Jasielskiej w Poznaniu czy nagrodzona kamienica przy ul. Sprzecznej 4 w Warszawie.

Współczesną odmianą w/w systemów są konstrukcje oparte o masywne elementy drewniane, np. stropy, ściany wykonane z CLT. Na świecie jest to w wielu miejscach bardzo popularne i lubiane rozwiązanie. Również w Polsce powstają już budynki w tej technologii, chociaż do dnia dzisiejszego, z braku fabryki tego typu elementów w Polsce (w niedalekiej przyszłości ma powstać), prefabrykaty te są importowane, co stanowi istotne ograniczenie.

Co z technologią szkieletową?

Począwszy od lat 70-XX wieku, w przypadku budownictwa o niewielkiej kubaturze, mogliśmy również korzystać z prefabrykowanych rozwiązań wykorzystujących przede wszystkim szkielet drewniany. Słynna w tamtych czasach fabryka domów w Ciechanowie, oparta na szwedzkiej licencji domów pod klucz – system STOLBUD 1 i 2 z powodzeniem prefabrykowała elementy, które potem na placu budowy były montowane w całość. Na mniejszą skalę lub specjalizując się w konkretnych elementach, dostępne były również rozwiązania systemu NAMYSŁÓW, ścian osłonowych SON, SOL czy PROGOR. Pomimo, że przedsiębiorstwa te nie wytrzymały problemów związanych z przełomem zmian systemowych w Polsce i upadły, to wybrane realizacje, które są użytkowane do dnia dzisiejszego, zarówno te krajowe jak i zagraniczne, bo część produkcji była eksportowana np. do Tetlow pod Berlinem, świadczą o tym, że chociaż na mniejszą skalę, to spełniły one swoje zadanie.

Ta retrospekcja, odnosząca się przede wszystkim do budownictwa mieszkaniowego na terenie Polski, ma nam jedynie uświadomić, że obecny „boom” na prefabrykację to jedynie jej renesans, związany z większymi możliwościami, nowocześniejszymi materiałami, większą wiedzą, udoskonalonymi technologiami, itp. Możliwości te wprowadzają prefabrykację na jeszcze wyższy poziom uprzemysłowienia, z czym wiążą się zarówno zalety jak i ograniczenia, często niezależne od producenta.

Ograniczenia i zalety technologii szkieletowych 2D i 3D

Koncentrując się na najpowszechniej spotykanych w Polsce rozwiązaniach bazujących na szkielecie stalowym lub drewnianym, warto się przyjrzeć ograniczeniom na jakie natrafiają zarówno technologie 2D jak i 3D, przy czym należy zdawać sobie sprawę, że obydwie technologie, pomimo pewnej klasy konstrukcji rywalizują ze sobą mimo, że tak naprawdę celują w różnych odbiorców. Rozwiązania panelowe 2D bazujące na szkielecie to przede wszystkim budynki niskie, najczęściej 1-2 kondygnacyjne, dla których np. wymagania pożarowe są łagodniejsze niż w przypadku budynków wyższych. Może się oczywiście zdarzyć, że elementy tej technologii np. ściany osłonowe znajdą zastosowanie w wyższych budynkach, niemniej stanowią tam jeden z elementów większej całości budynku o konstrukcji hybrydowej. Modułowe rozwiązania 3D to z kolei budynki wielokondygnacyjne, z powtarzalnym układem konstrukcyjnym, w których można wykorzystać cały potencjał tej technologii.

Oczywiście powstają w niej również budynki parterowe czy 2 kondygnacyjne, ale kluczowym przeznaczeniem wydaje się dla nich budownictwo wielokondygnacyjne. Wielką zaletą tej technologii, poza aspektami czysto budowlanymi związanymi z przewagami prefabrykacji nad technologiami tradycyjnymi wymienionymi powyżej oraz jeszcze większą redukcją czasu realizacji inwestycji bezpośrednio na placu budowy, czy zmniejszeniem niezbędnego zaplecza budowy, jest możliwość wytworzenia niemalże gotowego produktu już w zakładzie prefabrykacji, nie tylko w aspekcie konstrukcyjnym ale i wykończeniowym czy wręcz wyposażenia wnętrz. Powyższe oznacza, że tworzy się gotowy, „skończony” produkt, a nie półfabrykat wymagający dalszej czasochłonnej obróbki. Z tego punktu widzenia zaawansowanym technologicznie producentom budynków w technologii modułowej bliżej jest do producentów takich wyrobów jak samochody, niż do klasycznych deweloperów, sprzedających „skorupę”, którą trzeba w jakiś sposób wykończyć i wyposażyć.

Ma to swoje znaczące zalety, bo wraz z tą technologią tworzymy produkt kompletny, w którym oprócz funkcjonalnej konstrukcji, sprzedaje się podłogi (płytki ceramiczne, parkiety, wykładziny), farby, oświetlenie, wyposażenie łazienek czy kuchni z pełnym AGD. Wystarczy wstawić swoje meble i można mieszkać, bez konieczności prowadzenia wielomiesięcznego procesu uzdatniania zakupionego mieszkania ze stanu deweloperskiego do stanu umożliwiającego zamieszkanie. 

Kupujesz, wchodzi i mieszkasz - jak chcesz

Kwestią czasu będzie, kiedy powszechne stanie się, że w konfiguratorze będzie można od razu wybrać sobie odpowiedni sposób i standard wyposażenia, dobierając kolor ścian, rodzaj podłóg, typ zabudowy kuchennej, wyposażenia łazienki, itp. Jest tutaj wielkie pole do popisu dla architektów wnętrz z niebanalną wyobraźnią, by powtarzalne moduły przekształcić w pomieszczenia o indywidualnym charakterze, tak oczekiwane przez nabywców. Kiedyś można było wybrać dom z katalogu, który był dostarczany w paczkach (rozwiązania angielskie, amerykańskie) do samodzielnego złożenia, dzisiaj oprócz domu czy mieszkania, możemy wybrać sobie również elementy wykończenia wnętrza i wyposażenia, które zastaniemy na miejscu pierwszy raz otwierając drzwi do nowego mieszkania. Kupujesz, wchodzisz i mieszkasz podobnie jak z samochodem: kupujesz, wsiadasz i jedziesz.

Do największych ograniczeń własnych technologii 3D należą maksymalne gabaryty jakie można skutecznie wykonać i przetransportować z fabryki do miejsca wbudowania, przy czym właśnie transport najczęściej określa te ograniczenia. Nie oznacza to, że nie da się tego problemu przezwyciężyć, niemniej trzeba mieć ten aspekt na uwadze już na etapie projektowania jako jeden z kluczowych, oprócz tych ogólnobudowlanych. Innym ograniczeniem jest znikoma możliwość ingerencji w budynek po wykonaniu projektu, dlatego też rozwiązania tego typu muszą być przemyślane i zweryfikowane przede wszystkim pod względem funkcjonalności i eksploatacji. Ma to też dobre strony, bo nic nie pozostawia się przypadkowi, a to zawsze oznacza większą niezawodność.

Brak spójnej technologii - problem?

Omawiana technologia budownictwa prefabrykowanego bazująca na szkielecie stalowym lub drewnianym (polska firma buduje budynki na szkielecie drewnianym nawet do 8 kondygnacji nadziemnych, co stawia ją wśród liderów w tej dziedzinie na świecie) jest rozwijana przez poszczególne podmioty niezależnie. Oczywiście konkurujące przedsiębiorstwa „podglądają” zarówno krajową jak i światową konkurencję, niemniej nie udało się wypracować spójnej technologii, czy uzgodnić standardów. Ma to swoje negatywne strony patrząc z punktu widzenia architekta – projektanta ale i dostawcy rozwiązań.

Ograniczeniem dla architekta jest to, że nie można tych gotowych, zaawansowanych rozwiązań pobrać z katalogu, wymieszać z innymi technologiami czy konkurencyjnymi rozwiązaniami w sposób dowolny dający większą swobodę projektowania. To jeszcze nie są na tyle kompatybilne elementy by bez problemu można było je wpinać w koncepcję projektową niczym „wtyczkę do gniazdka” i budować dowolne konstrukcje jak z „klocków Lego”. Z pewnością uzgodniony standard znacznie pomógłby w rozpropagowaniu tych rozwiązań. Może to jest jakiś pomysł na przyszłość, bo skoro UE ujednolica wtyczki do telefonów, to może z czasem zaproponuje również rozwiązania w tym zakresie.

Wyzwania dla producentów

Problemy producentów mają również innych charakter. O ile zarówno konstrukcję stalową czy drewnianą można bez problemów zwymiarować wg uzgodnionych norm z serii Eurokody, co nie wymaga prowadzenia dodatkowych badań laboratoryjnych w tym zakresie, to już same przegrody firmy „X” czy „Y” podlegają badaniom przy opracowywaniu dokumentów dopuszczających do wbudowania. Z technicznego punktu widzenia nie ma to sensownego uzasadnienia, ponieważ wszyscy producenci korzystają z katalogu tych samych okładzin wielokrotnie przebadanych przez ich producentów. Przegrody różnią się najczęściej nieistotnymi detalami, które nie mają większego wpływu na uzyskany wynik badania, niemniej z w/w powodów każdy z producentów ponosi wysokie koszty takich badań, uzyskując bardzo zbliżone do konkurencji wyniki. Takie podejście podwyższa próg wejścia na rynek, a więc spowalnia rozwój branży.

O ile na powyższe producenci mają teoretycznie wpływ, to niezależny od nich problem pojawia się przy realizacji inwestycji. W przypadku tradycyjnej budowy, do dokumentacji powykonawczej załącza się całe tomy deklaracji, świadectw, certyfikatów, klasyfikacji, krajowych czy europejskich ocen technicznych, itp. Oddzielne dla ścian, stropów, itd. Każdy dostawca jakiegoś elementu, wyrobu czy materiału takie dokumenty udostępnia i ma sprawę teoretycznie z głowy. 

Producenci modułów 3D nie dostarczają tylko przegród, oni dostarczają całe budynki, a co za tym idzie muszą skompletować w/w dokumentację. Muszą odpowiadać na pytania np. o połączenia, które do dostawców ścian czy stropów nie są kierowane. Do tego dochodzą np. uszczelnienia złączy liniowych czy przejść instalacyjnych, które najczęściej weryfikowane są w konstrukcjach masywnych (murowanych lub betonowych), a nie np. w stropach modułowych. Takich elementów jest więcej np. schody, szachty, montaż stolarki, itp. Tego typu problemy uwidaczniają się szczególnie podczas odbioru prowadzonego przez Straż Pożarną i bardzo często wymagają wyjaśnień, dodatkowych opracowań, bo nie wszystkie kwestie są oczywiste i literalnie zapisane. Tak naprawdę większość z tych niejasności wynika z nowatorskiego charakteru rozwiązań, do których oceniający muszą przywyknąć, a przepisy powinny za tymi rozwiązaniami nadążyć. Taki już los pionierów, którzy wytyczają nową ścieżkę w każdej dziedzinie, szczególnie wyboistą w przypadku, gdy stawianych jest tak wiele wymagań jak w budownictwie.

Podsumowując, poczynając od XVII wieku kiedy Anglicy wysłali pierwszy prefabrykowany dom do Ameryki, poprzez liczne osiągnięcia XX wieku, z których będziemy korzystali jeszcze przez wiele lat, a przechodząc do czasów współczesnych, wyraźnie widać, że prefabrykacja nieustannie się rozwija, dostarczając coraz bardziej wyrafinowane, a jednocześnie funkcjonalne i trwałe rozwiązania. To już nie są elementy wyłącznie konstrukcyjne, to nie są nawet kompletne przegrody, które szybko się montuje na miejscu wbudowania, ale to są już gotowe do użytkowania, w pełni funkcjonalne rozwiązania systemowe, które można postawić i użytkować przez dziesięciolecia, a w przypadku takiej potrzeby bez problemu zdemontować i przenieść w inne miejsce. Uwzględniając potrzeby oraz dynamikę zmian na świecie, ale również inicjatywę Nowego Europejskiego Bauhausu, tego typu rozwiązania wydają się przyszłością, z którą nie jest w stanie konkurować żadna z technologii tradycyjnych.

Polskim przykładem możliwości tej technologii była budowa szpitala modułowego w celu zapobiegania i przeciwdziałania COVID-19 w jednym z miast. W zaledwie 2 zimowe miesiące, podczas których często procesy budowlane spowalniają, udało się wyprodukować, postawić i oddać do użytkowania szpital o powierzchni prawie 2000 m², wyposażony w 96 łóżek dla chorych i całe niezbędne zaplecze.

Zaawansowana prefabrykacja to już dzisiaj teraźniejszość a w najbliższej przyszłości jedna z lepiej rozwijających się dziedzin budownictwa, o czym świadczą liczne inwestycje w zakłady produkcyjne, już nie tylko pasjonatów tej technologii, ale i firm zakorzenionych w budownictwie tradycyjnym, które zauważyły drzemiący w tej dziedzinie potencjał. Dostrzegli to już dawno architekci sukcesywnie dzieląc się swoim optymizmem w tym zakresie, w aktualizowanym co kwartał cyklu European Architectural Barometer - Prefab in construction. Jak wiadomo wszystko zaczyna się od idei, od ludzi zdolnych, niebanalnych, wytrwałych i odważnych, z artystycznymi duszami, przełamujących stereotypy myślowe, dostrzegających niewidoczne dla innych zależności, którzy twardo stąpając po ziemi, dostrzegają możliwości tworząc trendy, które naśladują inni. Analiza danych archiwalnych z w/w Barometru wskazuje, że taki trend w przypadku prefabrykacji już istnieje i z roku na rok jego zasięg rośnie.

Źródło: Trendy Budowlane.