UTILIZAREA DEșEURILOR VEGETALE iN CONSTRUCțII

Rezumat:

Izolațiile termice eficiente sunt obligatorii pentru diminuarea consumului de caldura in cladiri și astfel pentru utilizarea energiilor neconvenționale regenerabile (eoliana, solara) care au un debit mic. Satisfacerea cerinței de reducere a consumului specific de energie finala sub limita de 120150 kWh/m².a și chiar spre 1545 kWh/m².a, preconizata spre anul 2020 (case pasive), necesara pentru o dezvoltare durabila, implica utilizarea unor mari cantitați de polistiren expandat și de vata minerala (ambele energointensive). Pentru a limita folosirea acestor materiale se incearca inlocuirea lor cu diferite sisteme termoizolante care pot avea la baza utilizarea deșeurilor, tehnologii inovatoare sau izolațiile termoreflectante. Autorul propune utilizarea deșeurilor vegetale ca materiale de construcții și prezinta, in acest articol, diverse sisteme constructive care folosesc pereții din paie sau baloți de paie, felul cum acest pereți raspund unor cerințe esențiale cum ar fi rezistența termica, infestarea cu insecte sau alte daunatoare, probleme de apariție a umezlii sau a putrezirii, considerente structurale și informații legate despre tencuieli și tipuri de armari folosite la acești pereți.

Cuvinte cheie: construcții, dezvoltare durabila, deșeuri vegetale, cladiri cu pereți din paie, eficiența energetica.

Introducere

Constructiile se realizeaza acum din zidarie, beton, metal sau lemn iar protectia termica este asigurata cu polistiren expandat, vata minerala si spuma de poliuretan. Aceste materiale au proprietati superioare dar toate necesita mari cantitati de energie pentru a fi produse si sunt scumpe. Din aceasta cauza se contureaza tendinta generala de a le inlocui cu altele mai economice provenite din deseuri. Intre acestea sunt si deseurile vegetale, paiele uscate si canepa, care fac obiectul unor programe de cercetare in SUA ("Sun and Clay Architecture"), Canada, Franta ("Craterre"), UK si Germania. De fapt, timp de multe secole in Romania, ca si in alte tari din intreaga lume, cladirile obisnuite erau si pe alocuri inca mai sunt realizate cu materiale locale: lut, paie, stuf si lemn. Mesterii tarani se pricepeau sa le foloseasca in concordanta cu proprietatile lor, tinand seama ca sunt sensibile la apa, foc si putrezire. Fig.1. Chirpicii au devenit un fel de material universal insa in ultimul timp a aparut tendinta de a reprima utilizarea lor, ca urmare a faptului ca foarte multe case de acest fel au fost distruse de inundatii si alunecari de teren. Adevarul este in astfel de cazuri nici cladirile din zidarie si beton nu pot rezista daca nu sunt proiectate special.

Fig.1 - Constructii taranesti ecologice: a-casa de lipoveni cu pereti din pamant cu paie si invelitoare de stuf, materia prima de jur imprejur; b- magazie taraneasca din zona Horezu cu schelet de lemn, pod umplut cu paie depozitate pe iarna care asigura o protectie termica perfecta si invelitoare de sindrila permeabila la aer.

Trebuie deci sa ne intrebam in ce conditii poate fi posibil si indicat sa se foloseasca de exemplu paiele care se gasesc in cantitati uriase si de multe ori se distrug prin ardere pe camp. In cele ce urmeaza, sintetizam rezultatele unor cercetari care aveau ca scop realizarea peretilor cu baloti de paie. O alta posibilitate ar fi folosirea lor pentru izolatii termice.

Sisteme constructive de pereți cu baloți de paie

Panourile de perete Modcell

Panourile sunt realizate din baloți de paie sau canepa, pe un cadru cu dulapi de lemn cu secțiunea de 45-50x5 cm grosime. Aceste panouri pot avea diferite dimensiuni. Un panou de 2 x 2 x 0,4 m cantarește 750 kg din care baloții de paie (280 kg), structura din lemn (100kg), contravantuirile din oțel și șuruburile de fixare (10 kg), straturi de protecție (360kg). Cu aceste panouri pentru o locuința care are 150-200 m² de pereți se poate economisi o cantitate de 19 tone de CO₂ numai prin CO₂ inmagazinat in aceștia și 2-4 tone de CO₂ anual, proveniți din incalzire. Rezistența termica variaza in funcție de materia prima a baloților. Astfel, pentru panoul din baloți de paie cu grosimea de 49 cm rezistența termica in camp curent este de 7,69 m²K/W iar pentru cel din baloți de canepa cu aceeași grosime rezistența este de 7,14 m²K/W, ceea ce revine la valori ale conductivitații termice de λ₁ = 0.063 W/mK, respectiv λ₁ = 0.068 W/mK.

Fig. 3 - Panou de perete ModCell

Pereți realizați din baloți de paie

Pereți realizații direct din baloți de paie pot fi pereți portanți sau pereți de inchidere.

Fig. 2 - Persectiva a unei cladiri cu pereți și cupola din baloți de paie

Cilindri de perete Strawjet

Este un sistem ce folosește tehnologia de impachetare a brazilor de craciun pentru a creea cilindrii din paie cu diferite dimensiuni (diametru, lungime). Sistemul ofera o mai mare libertate arhitecților, permițand creerea de pereți curbi. Așa cum se observa și in figurile alaturate, pereții realizați astfel sunt pereți de inchidere, proprietațile higrotermice ale acestora, rezistența la foc sau la atacul daunatorilor sunt asemanatoare cu ale oricarui perete din paie. Se pot folosi o gama larga de deșeuri vegetale pentru miez și de fibre naturale și sintetice pentru plasa cu ajutorul careia se realizeaza cilindrii.

Fig. 4 - Cilindru din paie și perete realizat cu acesta prezentate de firma Strawjet

Comportarea la diverse acțiuni

Protecția termica

In 1998 David Eisenberg de la Oak Ridge National Laboratory (ORNL), a efectuat un test care este admis ca fiind fara lacune, valorile obținute fiind luate in calcul de catre majoritatea specialiștilor. ORNL a determinat, pentru un perete din baloți de paie cu grosimea de 55 cm, rezistențe termice cuprinse intre 6,5175-7,821 W/m²K.

Comportarea la foc

Prin diferite teste efectuate s-a ajuns la concluzia ca densitatea paielor, combinata cu invelișul reprezentat de tencuiala, nu ofera destul oxigen pentru a intreține arderea. Trebuie precizat ca șantierul unei asftel de construcții prezinta un risc ridicat de incediu, in special in faza de montare a baloților din paie. Astfel, se recomanda o atenție sporita și indepartarea continua a stratului de paie care se desprind din baloți.

Protecția impotriva daunatorilor

Pereții din baloți de paie ofera mai puține posibilitați de apariție a insectelor decat pereți cu structura de lemn tradiționali. Paiele nu au valoare nutritiva și deci nu atrag șoareci și nici insectele. In plus, pentru a ajunge la baloții de paie acești trebuie sa treaca de stratul de tencuiala. Se recomanda armarea tencuielilor cu plase sudate cu țesatura deasa.

Protecția impotriva umezelii și putrezirii paielor

Cele mai importante masuri de protecție sunt de cumpara și de a pastra paiele uscate pana sunt așezate in pereți și de a le proteja foarte bine impotriva infiltrarii directe a apei. Condensul poate fi impiedicat prin folosirea tencuielilor impermeabile, in care caz tebuie asigurata o ventilare a aerului corespunzatoare, la utilizarea tencuielilor permeabile trebuie controlat atent poziția barelor de armare, in cazul in care acestea sunt din metal. In privința naturii tencuielilor sunt inca discuții, dar ideea generala este ca trebuie folosite tencuieli impermeabile la interior și permeabile la exterior, in zonele cu clima rece și invers in zonele cu clima calda și umeda.

Rezistența structurii și comportarea la seism

In literatura de specialitate sunt prezentate teste realizate pe pereți portanți, tencuiți sau netencuiți, la compresiune centrica, impingeri laterale, in planul peretelui sau transversal, și chiar la acțiunea seismica. S-a observat o comportare foarte buna a pereților și importanța straturilor de tencuiala in rigiditatea inițiala a peretelui și in felul in care el se comporta sub incarcare laterala, ceea ce recomanda o atenție deosebita la alegerea materialului pentru tencuiala. S-a observat ca baloții din paie, datorita naturii lor elastice, absorb șocurile și disipa energia din seism fara degradari considerabile ale pereților, atat intr-o structura din cadre de lemn cat și intr-una cu pereți portanți din baloți de paie. Alegerea tipului de tencuiala se face in funcție de carcateristicile zonei de amplasare a construcției. Armarea tencuielilor este obligatorie in zonele cu clima rece și unde cantitațile de zapada sunt considerabile și in zonele cu risc seismic ridicat. Aceasta armare poate fi facuta cu plase sudate cu țesatura deasa (5 X 5 cm), iar datorita legaturi puternice dintre stratul de paie și cel de tencuiala, acestea nu trebuie prinse foarte puternic de stratul de paie. Totuși, in zonele cu activitate seismica ridicata sau in cazul bolților din baloți de paie, este obligatorie prinderea plaselor de pe o fața și de pe cealalta a peretelui, cu armatura dispusa transversal. Se folosesc și bare de oțel beton sau vergele din alun sau bambus de diferite diametre, montate in interiorul baloților, pentru a le oferi stabilitate in timpul montajului și au un rol important in rezistența peretelui.

3. Concluzii

Paiele sunt deseuri agricole disponibile pretutindeni, a caror recoltare se executa pentru obtinerea de alimente. Din aceasta cauza se poate considera ca utilizarea lor la constructii nu implica un consum suplimentar de energie. Pe langa solutia traditionala de folosire in amestec cu lut sub forma de chirpici sau valatuci, apare una noua la care paiele se preseaza in baloti si se protejeaza cu tencuieli relativ elastice, constituind pereti la o structura de lemn. Desi exista unele informatii interesante asupra rezulatelor obtinute, studii sistematice si de durata pot contribui la valorificarea acestei imense bogatii naturale care altfel se risipeste.

Received: February 14, 2008 ^* Technical University "Gheorghe Asachi" of Iasi,

Department of Physics

e-mail:

^** University "Al.I.Cuza", Jassy,

Faculty of Physics

e-mail: Times New Roman - 9 puncte)

bibliografie:

Walker, P., Compression load testing straw bale walls, (May 2004) Dept. Architecture & Civil Engineering University of Bath, Bath, BA2 7AY

Hickman, D., Straw bale construction, (2003) BEng final year dissertation, Dept. Architecture & Civil Engineering, University of Bath

The Canadian Housing Information Centre, Moisture Properties of Plaster and Stucco, Research Highlights for Straw bale BuildingsTechnical Series, Issue 00-132

King, B., Straw-bale construction, A review of testing and lessons learned to date,( may-june 2004), Building Safety Journal

Lerner, K., Donahue K., Structural testing of plasters for straw bale construction, www.ecobuildnetwork.org

Wilson, A., Straw: The Next Great Building Material? Environmental Building News

Kraemer, S., How Straw Bale Building Will Go Mainstream, (2009), About Energy, In The Americas

Straw Bale House Survives Violent Shaking At Earthquake Lab, (2009), ScienceDaily

Stone, N., Thermal Performance of Straw Bale Wall Systems, (2003), Ecological Building Network

the use of vegetable wastes in buildings

Abstract

Efficient thermal insulations are obligatory for heat consumption reduction in buildings and so, for the use of unconventional renewable energies (wind power, solar energy) which have a small output. Answering to the requirement for reducing the final specific energy consumption at 120150 kWh/m².yr and even 1545 kWh/m².yr, foreseen for 2020 (passive house), necessary for sustainable development, involve the use of large quantities of expanded polystyrene and mineral wool (both great energy consumers). To limit the use of these materials, the specialists try to replace them with different insulation systems who can depend on the use of waste, on innovatore technologies or thermal reflectant insulation. The author suggest the use of vegetable wastes as buildings materials and present in these article diverse construction systems who use straw or straw bales as raw materials for walls, how these walls answer on different kinds of requirements like thermal resistance, fire resistance, insects and other pests infestation, moisture problems ant rot, structural considerations and information about the plasters and reinforcement systems used at these type of walls. 

Key words: buildings, sustainable development, vegetable wastes, straw bales walls buildings, energy efficiency.