Budowanie z kostek słomy - naturalne domy w technologii strawbale

Anna Kurowicka

W artykule zawarte są najważniejsze informacje dotyczące budowy z kostek słomy, przydatne gdy chcemy mieć dom energooszczędny i ekologiczny.

Wznoszenie budynków z „kostek” słomy może być tanią, energooszczędną i ekologiczną formą nowoczesnego budownictwa i chociaż przez niektórych będzie oznaczało powrót do Średniowiecza, jest to podejście błędne. Zasadność popularyzacji tej technologii potwierdza jej coraz powszechniejsze wykorzystanie w Wielkiej Brytanii oraz w Niemczech, gdzie w ostatnich latach powstało kilkaset budynków z kostek słomy. Podobne do polskich warunki klimatyczne w tych krajach pozwalają na zastosowanie zbliżonych technik konstrukcyjnych i przystosowania do rodzimych warunków ogólnych zasad budowania w tej technologii.

Słoma jest surowcem uzyskiwanym każdego roku, powszechnie dostępnym w naszej szerokości geograficznej. Po zakończeniu użytkowania nie przysparza problemów z utylizacją. Poprzez kompostowanie może zostać ponownie włączona w naturalny obieg materii. Produkcja kostek słomy i ich transport na miejsce budowy wymaga mniejszych ilości energii niż w przypadku innych materiałów budowlanych. Do produkcji kostek słomy potrzebnych do postawienia 1 m² ściany niezbędne jest ok. 3 kWh energii. Do wytworzenia odpowiedniej płyty izolacyjnej z polistyrenu potrzeba nawet 100 kWh. Można pokusić się o stwierdzenie, że ten rodzaj budownictwa jest niemal nieszkodliwy dla środowiska i ma szansę przyczynić się do ochrony klimatu.

Charakterystyka materiału

Słoma to suche łodygi wymłóconego zboża oraz roślin włóknistych. Składa się z celulozy, ligniny i krzemionki. Zewnętrzna warstwa wykazuje woskowate, hydrofobowe właściwości. W budownictwie wykorzystywane są przede wszystkim kostki ze słomy pszenicznej, orkiszowej oraz żytniej. Kostki ze słomy jęczmiennej i owsianej uważane są za mniej stabilne. Pozyskiwanie słomy - koszenie i zbieranie zbóż kombajnem - następuje wtedy, gdy rośliny osiągają tak zwaną dojrzałość martwą (ziarno jest twarde i suche, a łodygi żółte i kruche). Ważne aby w czasie koszenia łodygi zbóż pozostały nienaruszone. Mniejszy stopień rozdrobnienia materiału wpływa pozytywnie na wytrzymałość kostek, co jest istotnym czynnikiem zwłaszcza w przypadku budowli, gdzie kostki słomy są elementami nośnymi. Słoma może być pozyskiwana dopiero późnym latem, natomiast polskie uwarunkowania klimatyczne sprawiają, że domy przeważnie zaczyna się wznosić wiosną. Przyjmując taki harmonogram działań, należy zadbać o w pełni izolowane od warunków pogodowych miejsce na przechowanie kostek przez zimę.

Do produkcji kostek słomy dla celów budowlanych nadają się powszechne w rolnictwie prasy kostkujące, zarówno te wytwarzające małe kostki, jak i te wytwarzające kostki wielkogabarytowe (jumbo). Przy pomocy pras do małych kostek można uzyskać materiał budowlany o gęstości do 120 kg/m³. Wymiary małych kostek wahają się, w zależności od producenta prasy, w okolicach 36 x 49 x 50 do 130 cm. Prasy do dużych kostek prostopadłościennych to najnowsza technologia w tej branży. Dzięki nim gęstość materiału osiąga nawet 220 kg/m³ przy wymiarach kostek między 80-120 x 70-130 x 80-300 cm.

Słoma od wieków była wykorzystywana do krycia dachów, a także dodawana do gliny (stosowanej w charakterze materiału budowlanego) w celu zwiększenia izolacyjności termicznej oraz odporności na pękanie w czasie schnięcia. O trwałości domów z kostek słomy świadczą liczne przykłady z USA. Najstarszy nadal zamieszkany budynek ma ok. 100 lat. Kluczowe znaczenie dla właściwości, a co za tym idzie trwałości wytworzonych kostek, ma sposób pozyskania i jakość słomy. Jako materiał budowlany najlepsze są kostki ze słomy o długich i nieuszkodzonych łodygach, mocno wiązane sznurkiem z tworzywa sztucznego lub drutem. Powinny być możliwie mało zaokrąglone na końcach, posiadać ładny, złoto-żółty kolor oraz jednolitą strukturę. Należy wystrzegać się kostek o stęchłym zapachu oraz większej niż dopuszczalna wilgotności. Gęstość kostki musi wynosić co najmniej 90 kg/m³, a dla konstrukcji nośnych minimum 110 kg/m³.

Właściwości cieplne

Słoma jako materiał budowlany spełnia wszelkie wymagania stawiane surowcom przyjaznym środowisku. Według niemieckiej aprobaty technicznej kostki słomy posiadają wartości przewodności cieplnej λ = 0,080 W/(m·K) wzdłuż łodyg, oraz λ = 0,052 W/(m·K) w poprzek łodyg. W porównaniu do wełny mineralnej, czy materiałów izolacyjnych z tworzyw sztucznych [wykazujących wartości λ od 0,024 do 0,045 W/(m·K)], jest to wynik mało korzystny. Jednak w porównaniu do wartości tego parametru dla drewna iglastego [λ = 0,13 W/(m·K)], wypada on dużo lepiej. W porównaniu z budownictwem masywnym, lekką konstrukcję izolowaną kostkami słomy cechuje mniejsza pojemność cieplna - przy założeniu takiej samej wartości współczynnika przenikania ciepła.

Wilgotność

Wilgotność bezwzględna w kostkach słomy powinna wynosić mniej niż 15%. I chociaż krótkotrwale podwyższona nie powinna prowadzić do gnicia, jest to parametr na który należy zwrócić szczególną uwagę zarówno na etapie zakupu materiału, jak i później w czasie budowy i użytkowania. Opór, jaki stawia materiał przy przenikaniu przez niego pary wodnej zawartej w powietrzu, jest zależny od współczynnika oporu dyfuzyjnego (μ) oraz grubości materiału. Wartość μ zależy od gęstości i struktury porów danego materiału. W naszym klimacie spadek ciśnienia pary wodnej przebiega od ogrzewanego wnętrza budynku na zewnątrz - para wodna zawarta w powietrzu wewnątrz budynku szuka drogi na zewnątrz, poprzez przegrodę budowlaną. Wskaźnik oporu dyfuzji pary wodnej (μ) dla kostek słomy wynosi 2. Według niemieckiej aprobaty technicznej jest to wartość porównywalnie mała.

Opór dyfuzji pojedynczych warstw ściany powinien się zmniejszać w kierunku na zewnątrz budynku tak, aby w warstwie o większej gęstości nie doszło do zatoru, a co za tym idzie rozwoju grzybów pleśniowych czy gnicia słomy. Taka sytuacja mogłaby zaistnieć, gdyby warstwa szczelniejsza dyfuzyjnie została umieszczona na zewnątrz, np. ściana z kostek słomy zostałaby wytynkowana od środka gliną (μ = 6-8), na zewnątrz zaś pokryta tynkiem cementowym (μ = 20-30). W takiej konfiguracji przenikająca para wodna napotkałaby na zwiększony opór tynku cementowego, co mogłoby doprowadzić do pojawienia się zwiększonej ilości wody kondensacyjnej na jego wewnętrznej stronie.

Ochrona przed hałasem

Izolacyjność akustyczna ściany z kostek słomy otynkowanej z obu stron jest wyższa niż innych konstrukcji jednowarstwowych. Jak się okazuje, kostki wykazują swego rodzaju działanie sprężynujące, a także pochłaniają dźwięki.

Ochrona przeciwpożarowa

To, że luźna słoma łatwo się pali, jest oczywiste, stąd obawy związane z zagrożeniem pożarowym nie są zupełnie bezzasadne. Nie mają one jednak większego uzasadnienia kiedy mowa o wykończonym budynku. Udowodniono, że obustronnie otynkowane ściany z kostek słomy posiadają odporność ogniową do 90 minut (F90). Zostało to po raz pierwszy sprawdzone w Austrii, zgodnie z normą ÖNORM B 3800, a następnie potwierdzone w Niemczech.

Podczas badania odporności ogniowej (przeprowadzonej w instytutach badania materiałów w Brunszwiku i Wiedniu) słoma została sklasyfikowana jako materiał klasy B2 - normalnie zapalny. Kiedy jednak ściana z kostek słomy zostanie otynkowana z dwóch stron przy pomocy glinianego tynku grubości 8 mm, będzie ona należała do klasy B1 – materiałów trudno zapalnych. Zwiększona odporność ogniowa otynkowanej ściany słomianej wynika przede wszystkim z odcięcia przez tynk dopływu tlenu do jej wnętrza. Drugim ważnym czynnikiem jest mocne sprasowanie kostek, w wyniku którego redukowana jest w nich ilość tlenu, co spowalnia rozprzestrzenianie się ognia. Trzeba jednak pamiętać, że nieotynkowane ściany z kostek słomy będą w czasie budowy w większym stopniu zagrożone pożarem. Dotyczy to w szczególności sytuacji, kiedy z kostek wystają pojedyncze łodygi. Z tego powodu słomiane ściany powinny zostać pokryte pierwszą warstwą tynku niezwłocznie po postawieniu. Powszechnie stosowaną techniką jest natrysk agregatem, a następnie wygładzenie powierzchni ściany pacą, celem wciśnięcia w tynk wystających łodyg słomy.

Technologia budowania z kostek słomy

Wśród ścian z kostek słomy występują dwa zasadniczo różniące się systemy konstrukcyjne.

Pierwszy z nich, to nośna technika budowania - strawbale loadbearing. W tym systemie, ściany wykonane są z ułożonych warstwami kostek słomy. Przenoszą one ciężar dachu albo stropu na fundament bez istotnej pomocy innych podpór. Budzą zainteresowanie z uwagi na pozorną prostotę konstrukcji oraz związany z nią niski koszt materiałów. W określonych przypadkach dają one korzyści w postaci oszczędności czasu i pieniędzy, ale bywają również źródłem problemów. Decydując się na budowę domu w systemie słomy nośnej należy liczyć się z podwyższoną zależnością realizacji od pogody. Innym istotnym mankamentem jest ograniczenie wielkości budynku ze względu na zachowywanie się słomy pod obciążeniem. Bardziej problematyczne może okazać się również uzyskanie pozwolenia na budowę. Przy budowie ścian nośnych ze słomy ważne jest, by kostki miały dużą gęstość oraz by ściany zostały sprężone. W tym celu zakończona u góry wieńcem ściana zostaje połączona poprzez elementy ściągające z fundamentem.

Drugi system to nienośna technika budowania - strawbale z konstrukcją szkieletową. W tym przypadku dodatkowy system nośny ma za zadanie przejmować obciążenia dachowe oraz stabilizować ściany. Kostki słomy nie pełnią tu funkcji statycznych, służą jedynie do wypełnienia przestrzeni między elementami konstrukcji a także jako izolacja termiczna. Sam system nośny może zostać wykonany z drewna, w formie ram albo szkieletu. Inną możliwością jest wykorzystanie konstrukcji z prefabrykowanych płyt drewnianych, z drewna klejonego warstwowo, albo z bali.

Innym wariantem nienośnego zastosowania kostek słomy jest warstwa izolacji postawiona przed właściwą ścianą masywną wykonaną przykładowo z drewna klejonego warstwowo lub krzyżowo. Kostki słomy mocowane są do ściany sznurkiem i wkrętami oczkowymi i służą jedynie jako izolacja cieplna. Mogą zostać otynkowane, albo przykryte deskowaniem. Konstrukcje ścienne izolowane kostkami słomy można stosować przy wznoszeniu większości jedno- i dwukondygnacyjnych budynków: domów jednorodzinnych, budynków gospodarczych, a także budynków użyteczności publicznej. Nie jest wykluczone, że w miarę rozwoju i popularyzacji tej technologii, możliwe będzie również częstsze stosowanie jej do wznoszenia budynków wielokondygnacyjnych.

Istotne aspekty przebiegu budowy

Jak wcześniej wspomniano, w czasie budowy istnieje zwiększone zagrożenie powstania pożaru, szczególnie wtedy, gdy na placu budowy leży luźna słoma. Niezbędne jest zatem posiadanie urządzeń gaśniczych i przestrzeganie zakazu palenia. Luźną słomę należy regularnie sprzątać.

Aby zapobiegać zawilgotnieniu, kostki słomy powinny być magazynowane w miejscach suchych. Nie należy kłaść ich na wilgotnej ziemi - najlepiej składować kostki na paletach. Trzeba również chronić je przed deszczem. Jest to ważne nie tylko w czasie składowania, ale także podczas budowy. Ściany muszą być stale osłonięte przed opadami. W konstrukcjach o nienośnym zastosowaniu słomy korzystnym rozwiązaniem może być wykonanie najpierw dachu, a następnie wypełnianie ścian kostkami już pod przykryciem. Sytuacja komplikuje się w przypadku nośnych ścian. Należy wówczas przykrywać kostki plandekami podczas deszczu oraz na noc. Zawilgocone kostki słomy wysychają bardzo wolno, a całkowicie przemoczone należy wymienić na nowe.

W warunkach polskich znalezienie rolnika, który dostarczy kostki sprasowane do zalecanego w budownictwie poziomu, okazuje się dość trudne. Jeżeli kostki są zbyt słabo sprasowane, tzn. ich ciężar właściwy jest mniejszy niż 90 kg/m³ (lub 110 kg/m³ w przypadku słomy nośnej), niezbędne jest dodatkowe zagęszczenie. Można to zrobić poprzez obciążanie i skracanie wiązania.

Najbardziej popularnym sposobem zamknięcia powierzchni ściany z kostek słomy wewnątrz budynku jest jej otynkowanie. Tynk wzmacnia powierzchnię kostek, wygładza ją oraz, w połączeniu z siatką zbrojeniową i odpowiednio wykonanymi połączeniami, zapewnia szczelność powietrzną oraz odporność ogniową. Zazwyczaj, jako tynki wewnętrzne zaleca się tynki gliniane, ponieważ skutecznie przyczyniają się do wyrównywania wilgotności w pomieszczeniach.

Jako tynki zewnętrzne, na powierzchniach chronionych przed działaniem warunków atmosferycznych stosuje się tynki gliniane. Przy niewielkiej ekspozycji na deszcz można używać stabilizowanej zaprawy glinianej. Lepszą metodą jest jednak nakładanie na zewnątrz tynków wapiennych. Istotną regułą tynkowania jest pokrycie ścian z kostek słomy najpierw od wewnętrznej strony. Dzięki temu wilgoć bez większych przeszkód może przedostawać się na zewnątrz. Jeżeli położymy najpierw tynk zewnętrzny, istnieje niebezpieczeństwo zawilgotnienia ścian i powstawania grzybów pleśniowych. Zasada ta nie ma zastosowania w przypadku pierwszej, cienkiej warstwy służącej jako ochrona przeciwpożarowa.

W większości przypadków obawa, że na kostkach słomy rozwinie się pleśń, jest nieuzasadniona. Przy właściwym wykonaniu ściany, słoma pozostanie sucha, zaś na suchej słomie grzyby się nie rozwiną. Zewnętrzna warstwa wykończeniowa powinna być na tyle przepuszczalna dla pary, by ewentualna woda skraplająca się na kostkach mogła szybko odparować na zewnątrz. Przy wykonywaniu tynku należy zwrócić uwagę, by mógł on jak najszybciej wyschnąć. Musi on być otwarty dyfuzyjnie w wystarczającym stopniu, by zawilgocona podczas tynkowania słoma mogła szybko się osuszyć. Jeżeli do glinianej zaprawy tynkarskiej dodanych zostanie dużo materiałów organicznych, takich jak trociny czy sieczka i tynk będzie schnął powoli, na jego powierzchni może rozwinąć się pleśń. Dlatego właśnie należy pilnować, aby przy stosowaniu grubych tynków pierwsze warstwy były już suche zanim położona zostanie warstwa wierzchnia, która z kolei powinna zawierać co najwyżej bardzo małą ilość składników organicznych.

Uwarunkowania legislacyjne

W wielu krajach przepisy pozwalają oficjalnie budować nie tylko konstrukcje drewniane z izolacją z kostek słomy, ale także domy w systemie słomy nośnej. W niektórych stanach USA istnieją na ten temat dokładne przepisy określające takie cechy jak np. maksymalna wilgotność kostek, minimalna grubość ścian, maksymalne obciążenie itp. W Europie pozwolenia na budowę domów ze ścianami nośnymi z kostek słomy wydawane są w Danii, Francji, Wielkiej Brytanii, Holandii, Irlandii i Szwajcarii. W Polsce, z powodu braku jednoznacznych przepisów określających zasady budowania z kostek słomy, decyzje o wydaniu pozwolenia na budowę mogą przysporzyć nieco kłopotów. Polskie prawo nie pozwala na budowę w systemie słomy nośnej. Nie ma natomiast przeciwwskazań, aby drewniany dom szkieletowy wypełnić wybranym materiałem – mogą nim być m.in. kostki słomy. Słoma jako warstwa izolująca również nie powinna być kłopotem dla urzędników.

Wnioski końcowe

Na pytanie, czy dom z kostek słomy jest tańszy od konwencjonalnego domu, trudno szukać jednoznacznej odpowiedzi. Trudność pojawia się już na etapie wyboru rodzaju budynku, z którym można porównać taki dom. W uproszczeniu można stwierdzić, że koszty nabycia kostek słomy są znacznie niższe od kupna powszechnie stosowanych materiałów izolacyjnych. Stanowią one jednak tylko niewielki procent kosztów całej inwestycji. Pod uwagę należałoby wziąć także czasochłonność inwestycji w przypadku np. niesprzyjających warunków pogodowych, pracę związaną z przystosowaniem kostek słomy do użycia czy kilkukrotnym tynkowaniem.

Dużo bardziej oczywistą zaletą jest natomiast aspekt ekologiczny. Słoma jest materiałem budowlanym, przy którego produkcji nie powstaje CO₂, ani inne szkodliwe związki chemiczne. Jest wręcz przeciwnie - dwutlenek węgla jest pobierany z powietrza i wiązany. Co więcej, budynek izolowany kostkami słomy może uzyskać standard domu pasywnego i w ten sposób przyczynić się do oszczędności energii i ochrony środowiska.