U6 Handbuch Bauphysik & Nachhaltigkeit by Herbert Gruber

WÃ&#x201E;RME schutz FEUCHTE schutz SCHALLschutz BRAND schutz RAUM KLIMA BAUPHYSIK UMWELTschutz KLIMAschutz

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

INHALT

U6 DAUER

SEITE 5

U6 Lernergebnisse U6 Session 1 : Einführung Info 1 : Bauphysik & Fehlervermeidung

7 8

U6 Session 2: WÄRMEübertragung Info 2: Wärmeschutz

11 12

001 -1 2 Wärmeschutz-Begriffe, 002-1 4 Bauphysikalische Grundlagen, 003-1 5 Mindest erforderlicher Wärmeschutz, 004-1 6 Vermeidung von Wärmebrücken, 005-1 6 Wärmespeicher, 006-1 8 Amplitudendämpfung und Phasenverschiebung, 007-1 8 Luft- und Winddichtigkeit

U6 Session 3: FEUCHTEtransport Info 3: Feuchteschutz

21 22

U6 Session 4: SCHALLschutz (Akustik) Info 4: Schallschutz

U6 Session 5: Entflammbarkeit und FEUERwiderstand Info 5: Brandschutz

43 44

U6 Session 6: Wohngesundheit und RAUMKLIMA Info 6: Wärmebrücken und Raumklima

47 48

U6 Session 7: Gebäude-Energiestandard 3h Info 7: Gebäudestandards und Energiekennzahlberechnung

99 100

U6 Session 9: Wirtschaftliche und soziale Nachhaltigkeit 4 h Info & Diskussion: Nachhaltigkeit Credits and Imprint

99 100 60

008-22 Feuchteschutz-Begriffe, 009-24 Feuchtebelastungen, 010-24 Konstruktiver Holzschutz, 011 -25 Konstruktiver Feuchteschutz, 01 2-26 Bauphys. Eigenschaften, 01 3-26 Kondensation, 01 4-27 Diffusionsoffenes Bauen, 01 5-28 Sekundarkondens. 01 6-28 Kondensat am Fenster, 01 7-30 Feuchtetransport via Luftstrom

01 8-34 Schallschutz-Begriffe, 019-36 Bauakustik, 020-38 Mindestanforderungen Schallschutz, 021 -40 Wände ein- zweischalig, 022-41 Trittschallschutz (Decken)

023-44 Gebäudeklassen

024-49 Wohngesundheit und Raumklima

025-28 Energieausweis und Energieeffizienz

U6 Session 8: Umweltverträglichkeit Info 8: GWP, LCA und Klimaschutz

33 34

BAUPHYSIK

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LERNERGEBNISSE

U6 Level 3 (ECVET credit points: 1 5) / Level 4 (10)

Kenntnisse

Fähigkeiten

DieTeilnehmenden kennen … • die bauphysikalischen Eigenschaften der verschiedenen Materialien ( λ[Lambda], ρ [Rho], μ [My], CO 2-Speicherung, …). • die verschiedenen Formen von Wärmeübertragung (Leitung, Strahlung, Konvektion). • die Bedeutung und Prinzipien des Wärmeschutz (Sommer und Winter). • die Fähigkeit (Vorteile) von Stroh zur Speicherung von Wärme und Feuchtigkeit (Wohnkomfort). • Wärmebrücken und wissen, wie diese reduziert werden können. • die Bedeutung von Luft- und Winddichtigkeit. • Wege des Feuchtigkeitstransports (Dampfdiffusion, Kapillarität, Konvektion) und die Prinzipien des Feuchteschutzes. • die Bedingungen für Schimmelbildung (Temperatur, Feuchtigkeit, den Zeitfaktor). • die Bedeutung des Regenschutzes. • den s d -Wert für verschiedene Materialien der Außenwände. • den Schallschutz von Strohballenbauteilen. • die Prinzipien des Brandschutzes bei Baumaterialien und konstruktiven Elementen in Verbindung mit Stroh.

DieTeilnehmenden können … • luftdichte Details erstellen sowie Fehlstellen erkennen und diese reparieren. • den Wärmewiderstand von Baumaterialien und Bauteilen mit entsprechenden Programmen berechnen (R-Wert, U-Wert).

Kompetenz DieTeilnehmenden können … • anderen Akteuren die Problematik in Bezug aufLuftdichtigkeit undWärmebrücken sowie Feuchtigkeit vermitteln. • sich mit anderen Akteuren über Brandschutz-Anforderungen austauschen und abstimmen. • Fehler in Bauteilen entdecken, den Verantwortlichen identifizieren und informieren.

INTRO

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LERNEINHEIT S1

Lerneinheit U6-S1 : Einführung Lernziele:

Einführung Die Bauphysik, ihre wichtigsten Begriffe und ihre Bedeutung für den Strohballenbau

Methoden: Vorlesung

Trainer:

Ort:

Schulungsraum

Dauer:

3 Stunden

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Laptop vorbereitete Beispiele

Theorie

Einführung in die Bauphysik Vorträge, Diagramme, Präsentationen ...

Praxis

Forschungen zu verschiedenen Themen Weltcafé, um Informationen zu verbreiten und zu verstehen

Unterlagen:

Info Sheets: I1 Einführung I2 Wärmeschutz I3 Brandschutz I4 Schallschutz I5 Feuchteschutz I6 Gesundheit und Raumklima I7 Energieausweis und Programme Powerpoint: Überblick Bauphysik

Organisation:

Vorbereiten des Arbeitsbereiches fürTeilnehmer mit genügend Plätzen und WLAN Vorbereitung von Beispielen, um Strohbau-Informationen im Internet zu finden

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Lerneinheit U6-S1 : Einführung

INFO 1

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Lerneinheit U6-S1 : Einführung

INFO 1

Transportvorgänge in einer Wand

.. im jahreszeitlichen Verlauf

ρ λ

RHO n 50 [Pa] PASCAL LAMBDA

HEAT WÄRME

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LERNEINHEIT S2

Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung Lernziele:

Wärmeübertragung und ihre Auswirkung auf Bauteile und Häuser Formen der Wärmeübertragung (Leitung, Strahlung, Konvektion) Physikalische Eigenschaften der verschiedenen Materialien (Lambda, Rho) Wärmebrücken und wie sie vermieden werden Wirkung von Wind- und Luftdichtigkeitslecks auf die Wärmeübertragung

Methoden:

Praxis

Theorie

Vorlesungen Werkstatt Übungen

Vorlesungen, Übungen, Vorführungen ...

Arbeitsgruppen mit 3–4Teilnehmenden für Arbeiten an Wärmebrücken, Wind- und Luftdichtigkeitslecks Berechnung von U-Werten mit Programmen (z. B. www.uwert.com) Erklären von Luftdichtigkeitsmaßnahmen anhand ausgewählter Details Messung von Oberflächentemperaturen an verschiedenen Materialien

Organisation:

Trainer:

Ort:

Schulungsraum Werkstatt

Dauer:

4 Stunden

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Laptop

Unterlagen:

Info Sheets: I1 Begriffe Wärmeübertragung I2 Wärmeübertragung I3 Physikalische Materialwerte I4 Wärmebrücken I5 Luftdichtigkeit Powerpoint: Bauphysik: Wärmeschutz Video/Bilder: Infrarotaufnahmen Blower DoorTest

Vorbereiten des Arbeitsbereiches fürTeilnehmende mit genügend Plätzen und WLAN Kopien von Textblättern für Multiple-Choice-Tests oder OnlineBereitstellung (für E-Learning). Vorbereitung von Einzelheiten zur Arbeit mit Gruppen und Diskussion Beispiele vorbereiten, um Wärmeübertragung oder den Umgang mit Messwerkzeugen zu erlernen.

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LERNEINHEIT S2

Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung

001 Wärmeschutz: Begriffe Wärmedämmung : Maßnahmen zur Verringerung von Wärmeverlusten von Bauteilen oder Gebäuden, z.B. Verkleidung mit Dämmstoffen Wärmedurchgangskoeffizient (U=Q/A∆T [W/m2K]), auch U-Wert. Gibt an, welche Wärmemenge pro Quadratmeter durch einen Bauteil verloren geht, wenn die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen 1 ° Celsius (= 1 Kelvin) beträgt Wärmefluss (Q [W]): Der Wärmestrom oder Wärmefluss (Q) ist eine physikalische Größe zur quantitativen Beschreibung von Wärmeübertragungsvorgängen. Er ist definiert als die in der Zeit ∆t übertragene Wärmeenergie ∆Q. Er kann nicht direkt gemessen werden, sondern beruht immer aufTemperaturdifferenzmessung, zum Beispiel in Kalorimetern. Zudem ist er proportional zu der materialabhängigen Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeenergie fließt von selbst immer vom Bereich mit der höheren Temperatur zum Bereich mit der niedrigeren Temperatur. Temperaturdifferenz ( ∆T [K]) Wärmeleitfähigkeit λ ( ∆[W/mK]) gibt an, welche Wärmemenge in einer bestimmten Zeiteinheit und bei einem bestimmten Temperaturunterschied durch eine definierte Fläche strömt.

Wärmebrücken : Bereiche in Bauteilen, die eine geringere Wärmedämmung aufweisen als die sonstige Hülle eines Gebäudes und daher Wärmeverluste verursachen.

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LERNEINHEIT S2

Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung

Wärmespeichermasse: Bauwerke aus schweren Materialien, wie z.B. Beton, Stein oder Lehm, haben eine hohe Speichermasse. Sie sorgt dafür, dass die Innenraumtemperatur bei wechselnden externen Einflüssen über den Tagesverlauf, manchmal auch über mehrereTage hinweg, stabil bleiben. Maßgeblich für den Ausgleich der Temperaturschwankungen einesTages sind die Oberflächen im Innenraum, da sie die Wärmespitzen desTages aufnehmen und in der Nacht, bei sinkenden Außentemperaturen, wieder abgeben. Temperaturamplitudendämpfung (TAV=Ae/Ai [-]) der äußeren (Ae) zur inneren Bauteiloberfläche (Ai). Sie ist die im Bauwesen gebräuchliche Größe im Zusammenhang mit dem sommerlichen Wärmeschutz , die angibt, wie die Temperaturschwankungen der Außenluft durch das Bauteil gedämpft werden. Ideal ist die möglichst geringe raumseitigeTemperaturschwankung, so dass die sommerliche Mittagshitze möglichst nicht nach innen dringt. Phasenverschiebung ( φ [h]) gibt an, wie lange es dauert, bis sich eine Änderung der äußeren Oberflächentemperatur innen bemerkbar macht. Dies ist vor allem im Zusammenhang mit dem sommerlichen Wärmeschutz von Interesse: Liegt der Wert zwischen 10 und 1 4 Stunden, kann in der Nacht die Wärme wieder nach außen gebracht werden.

Die Rohdichte ( [kg/m3]) von Holzwerkstoffen liegt je nach Dichte der Faseranordnung und Leimanteil zwischen 250 und 1.000kg/m3 (Nadelhölzer ~450, Dämmstoffe ~1 5 – 300, Stahl ~8.000). Gemeinsam mit den Festigkeitswerten erklärt sich daraus auch die Eignung von Holz für den Leichtbau. Die Spezifische Wärmespeicherkapazität (cp [kJ/kgK]) gibt an, welche Wärmemenge [kJ] zum Erwärmen eines Stoffes (Masse [kg]) zugeführt werden muss (Mineralische Stoffe ~1 , Holzwerkstoffe ~1 ,6 – 2,5, Stahl ~0,5, Wasser ~4,1 ). Um dieselbe Masse an Holz zu erwärmen, ist ungefähr die doppelte Wärmemenge wie für Beton, die vierfache wie für Stahl und ca. die halbe wie für Wasser erforderlich. Die Wärmespeicherungszahl (s [kJ/m3 K]) gibt die zum Erwärmen auf ein Volumen bezogene erforderliche Wärmemenge an. Sie ist proportional zur Rohdichte und zur spezifischen Wärmekapazität. Temperaturänderungen breiten sich in einem Stoff umso schneller aus, je höher Wärmeleitfähigkeit und je geringer Rohdichte und spezifische Wärmekapazität sind. Diesen Zusammenhang bildet die Temperaturleitfähigkeit (a [m2/h]) ab (Massivholz ~0,00035, Stahlbeton ~0,0035, Stahl 0,057), die u.a. die Basis der Berechnung der Phasenverschiebung darstellt. Temperaturänderungen breiten sich also in Beton ~10-mal, in Stahl ~1 60-mal so rasch aus wie in Massivholz. Holz reagiert also träge auf Erwärmen und Abkühlen, es bildet daher eine langsam reagierende Wärmespeichermasse. Der Wärmeeindringkoeffizient (b [kJ/m2 h0,5 K] od. [Ws0,5/m0,5 K]) gibt an, wie rasch ein Stoff Wärme speichert bzw. dem menschlichen Körper entzieht (Holzwerkstoffe ~10 – 35, Stahlbeton ~1 50, Stahl ~900, Aluminium ~1.300). Stoffe mit einem Wärmeeindringkoeffizienten bis 20 werden oberflächlich sehr rasch warm, weil die Wärme nur langsam nach innen geleitet wird (Wärmestau), bei 20 – 50 ergibt sich eine angenehme (fußwarme) Oberfläche, bei Werten über 50 wirkt die Ober-fläche kalt, und über 1 50 wird der Wärmeabfluss am Körper als unangenehm empfunden. Daher eignen sich Holzwerkstoffe gut für Boden- und Wandbeläge sowie Sitzflächen.

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LERNEINHEIT S2

Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung

Wärmeleitung

Konvektion

Wärmestrahlung

002 Wärmeschutz: Bauphysikalische Grundlagen Wärme ist eine physikalische Grösse und zwar eine Prozeßgröße. Wärme kann übertragen werden durch: Wärmestrahlung Wärmeströmung (Konvektion) Wärmeleitung Thermische Energie wird dabei vom System mit der höherenTemperatur in Richtung des Systems mit der geringeren Temperatur übertragen. Auf das Gebäude übertragen gilt daher: Es gibt ausschließlich Wärmebrücken, über die Wärme abfließt, aber niemals Kältebrücken, bei denen Kälte eindringt. Ein Maß für die Wärmeleitung in einem bestimmten Stoff ist die Wärmeleitfähigkeit λ [W/(mK)]. Der Kehrwert der absoluten Wärmeleitfähigkeit ist der Wärmewiderstand R mit der Einheit [K/W] (Kelvin pro Watt):

Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert, früher k-Wert) ist ein Maß für den Wärmestromdurchgang durch eine ein- oder mehrlagige Materialschicht, wenn auf beiden Seiten verschiedeneTemperaturen anliegen. Er gibt die Energiemenge an, die in einer Sekunde durch eine Fläche von 1 m² fließt, wenn sich die beidseitig anliegenden Lufttemperaturen um 1 K unterscheiden. Gebäude und deren Nutzer sind vor Wärmeverlusten im Winter und vor Überhitzung im Sommer zu schützen. Der Architekturentwurf vereint in diesen Punkten die Anforderungen an Raumgestaltung und konstruktiven Anforderungen.

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LERNEINHEIT S2

Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung

003 Mindest erforderlicher Wärmeschutz (Bsp. Wien): Grundsätzlich wird in der Bauphysik unterschieden: technischer Wärmeschutz (Verhinderung von Kondensat) behaglicher Wärmeschutz (angemessene Raumkonditionen) wirtschaftlicher Wärmeschutz (Heiz- bzw. Kühlaufwand)

Der mindestens erforderliche Wärmeschutz ist in den Bauordnungen der einzelnen Länder vorgeschrieben (Beispiel Wien). (1 ) Neubauten mit Wohnungen oder sonstigen Aufenthaltsräumen müssen einen baulichen Wärmeschutz aufweisen, der der festgelegten höchstzulässigen energetischen Kennzahl „spezifischerTransmissions-Wärmeverlust“ entspricht; bei Zubauten, Umbauten und baulichen Änderungen genügt die Einhaltung des Abs.6. (2) Der spezifischeTransmissions-Wärmeverlust W/(m³K) ist der rechnerische Wärmeleistungsbedarf in Watt je Kubikmeter des beheizten Volumens und je Kelvin Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur und der Raumtemperatur. (3) Mit den Anforderungsklassen wird der unterschiedlichen Begrenzung der Anforderungen nach dem beheizten Volumen Rechnung getragen. Das beheizte Volumen VB in m³ ist die Summe der Brutto–Rauminhalte aller beheizten Räume des Gebäudes. Beheizte Räume sind alle Räume von Wohnungen sowie sonstige Aufenthaltsräume. Verkaufsräume, Gaststätten und Räume mit ähnlicher Funktion müssen in die Summe der Brutto-Rauminhalte aller beheizten Räume des Gebäudes nicht eingerechnet werden.

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LERNEINHEIT S2

Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung

004 Vermeidung von Wärmebrücken: Durch den Einfluss von konstruktiven und geometrischen Wärmebrücken darf der bauliche Wärmeschutz nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Wärmebrücken führen durch den erhöhten Wärmedurchgang zu einer Verschlechterung des U-wertes des gesamten Konstruktion. Wärmebrücken erhöhen aufgrund der Absenkung der Oberflächentemperatur im Rauminneren die Gefahr derTauwasserbildung. Geometrische Wärmebrücken: Die innere wärme aufnehmende Fläche ist kleiner als die wärmeabgebende Außenfläche. z.B: Innenecken von Außenwänden, Anschlüsse von öffenbaren Bauteilen, Dreidimensionale Formänderungen etc. Konstruktive Wärmebrücken: Durchdringung oder teilweise Durchdringung von Bauteilen mit höherer Wärmeleitfähigkeit in Bauteilen niedriger Wärmeleitfähigkeit. z.B: Steher und Dämmung, Montage von Balkonen Konvektive Wärmebrücken: Beispiele: Ungedämmte Sturzausbildung über Maueröffnungen. Dämmlagen mit Fugen und Hohlräumen, fehlende thermische Trennung von Installationen.

005 Vermeidung von sommerlicher Überwärmung: Wärmespeicher Im Sommer und in den Übergangszeiten stellen - Sonnenschutz - die Raumlüftung, insbesondere die Nachtlüftung - die speicherwirksame Masse der raumumschließenden Bauteile - die Orientierung der strahlungsdurchlässigen Flächen (z.B: Fenster) wirksame (bautechnische) Mittel zur Vermeidung der Raumüberwärmung durch Sonneneinstrahlung dar. Einsparung von Heizenergie: Unter Winterbedingungen kann in nicht kontinuierlich beheizten Räumen die obere Begrenzung der speicherwirksamen Masse zu einer Heizenergieeinsparung und/oder einer Verkürzung der Anheizzeiten führen. Erhöhung des solaren Heizenergiebedarfs: In besonnungsmäßig günstiger Lage und Orientierung kann in regelmäßig beheizten Gebäuden die maßvolle Vergrößerung der speicherwirksamen Masse – bezogen auf die sonnenenergiedurchlässige Fläche – zu einer erheblichen Vergrößerung des solaren Heizenergiebeitrages „SHB“ und damit zu einer Verringerung des Heizenergiebedarfes (z.B. Einsparung an fossilen Brennstoffe) führen.

Folgende Grenztemperaturen sollen im Sommer nicht überschritten werden: +27°C am Tag - +25°C in der Nacht

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Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung

LERNEINHEIT S2

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LERNEINHEIT S2

Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung

Außentemperaturund Innentemperaturschwankung

006 Amplitudendämpfung und Phasenverschiebung: Unter der Amplitudendämpfung versteht man das Verhältnis von Außentemperaturschwankung zur Innentemperaturschwankung. Beträgt beispielsweise die Außentemperaturschwankung 30 °C und die Innentemperaturschwankung 3 °C, so beträgt der Wert der Amplitudendämpfung 10 (30°C / 3°C). Die Phasenverschiebung ist die Zeitspanne zwischen dem Auftreten der höchsten Außentemperatur und dem Auftreten der höchsten Innentemperatur - im Beispiel oben 1 2 Stunden. Ein Ziel des sommerlichen Wärmeschutzes ist es, den Temperaturdurchgang durch ein Dach oder eine Wand so zu verzögern, daß die höchsteTemperatur desTages erst dann auf die Raumseite gelangt, wenn es draußen schon so kühl ist, daß man der Raumaufheizung aus den Bauteilen durch Lüftung entgegenwirken kann. Angestrebt wird eine Phasenverschiebung von 10 - 1 2 Stunden. Ein Teil der im Bauteil gespeicherten Wärme wird dann auch wieder nach außen abgeleitet. Daher kommt es auf der Raumseite der Konstruktion nicht zur gleichen Temperatur wie auf der Außenseite. Das Verhältnis zwischen der maximal auftretenden Temperaturdifferenz auf der Außenseite und Innenseite nennt man Amplitudendämpfung. Je nach Konstruktion, Nutzung und Exposition wird eine Mindestamplitudendämpfung von 10 bis 1 5 angestrebt. Sind bei geringen speicherwirksamen Massen Amplitudendämpfung und Phasenverschiebung niedrig, entsteht „Barackenklima“.

007 Wärmeschutz durch: Luft- und Winddichtigkeit:

Für eine gute bauphysikalische Performance eines beheizbaren (Holz-)Gebäudes ist es notwendig, die Luftdurchlässigkeit der Gebäudehülle möglichst gering zu halten. So können Wärmeverluste durch Leckagen reduziert, Bauschäden vermieden und die Behaglichkeit für die Bewohner erhöht werden. Eine luftdichte Bauweise wird durch die Anordnung einer Luftdichtigkeitsschichte an der warmen Innenseite der Konstruktion und einer Winddichtigkeitsschichte an der kalten Außenseite der Konstruktion erreicht. Üblicherweise wird die Luftdichtigkeitsschichte zugleich als Dampfbremse oder –sperre zur Kontrolle der Dampfdiffusion durch den Bauteil eingesetzt.

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LERNEINHEIT S2

Lerneinheit U6-S2: Wärmeübertragung

In vordindustrieller Zeit erfolgte die Wärmeerzeugnung zumeist mittels Holz (Beispiel: Kachelofen). Im Inneren des Hauses kam es daher zu einem Temperaturgefälle von der Wärmequelle bis zur Aussenwand. Diese wurde zwar so weit als möglich abgedichtet (Moos im Blockbau, später Zeitungen als winddichte Schichte unter Schindeln), eine luftdichte Hülle konnte dadurch nicht erzielt werden.

Die Schichten sind lückenlos (!) über die gesamte Gebäudehülle zu führen. Fugen sind daher so zu gestalten, dass sie dauerhaft luftdicht geschlossen bleiben. Wärmeverlust durch eine Fuge: Durch eine 1 mm breite und 1 m lange Fuge kommt es zu einer Verschlechterung des Dämmwertes um das 4,8-fache. Durch diese Fuge kann pro Tag und Quadratmeter bis zu 800 g Feuchtigkeit in die Konstruktion gelangen, bei dichter Dampfbremse dagegen nur 0,5 g. Rahmenbedingungen: Innentemperatur: +20 °C, Außentemperatur: -10 °C Druckdifferenz: 20 Pa = Windstärke 2-3 Messwerte ohne Fuge: U-Wert = 0,3 W/m²K, mit 1 mm Fuge: U-Wert = 1 ,44 W/m²K

Zur Überprüfung der Luftdichtigkeit kommen hauptsächlich folgende Verfahren zum Einsatz: Blower Door,Thermografie

µ MÜ φ REL. T TAU w kg/(m²h ) 0,5

HUMIDITY FEUCHTE

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LERNEINHEIT S3

Lerneinheit U6-S3: Feuchtigkeitstransport Lernziele:

Feuchtigkeitstransport (kapillar, konvektiv, flüssig) und Methoden zur Verhinderung der Probleme, die durch zuviel Feuchtigkeit verursacht werden Einfluss der Wind- und Luftdichtigkeit auf Feuchtigkeitstransfer Einfluss der physikalischen Eigenschaften und der Anordnung von Materialien (Lambda, Rho, Mü, w, ...); Bedingungen für das Schimmelwachstum (Temperatur, Feuchtigkeit, Expositionsdauer) Feuchtigkeitseintrag durch Schlagregen oder heftigen Schneefall Überschwemmungen innen (Leckagen) oder außen (Oberflächenwasser auf Hängen bei übermäßigen Regenfällen oder über die Ufer tretende Flüsse und Seen) Feuchtigkeitseintrag durch Baustoffe wie grünes Holz, Putz, Bodenplatte (Estrich), Betonfundament ... Eintrag von Baufeuchte, in den Außenputz/Innenputz / die Wand / die Bodenplatte per m² schlechte Strohlagerung; schimmeliges Stroh sollte aussortiert werden

Methoden:

Praxis

Theorie

Vorlesungen Werkstatt Übungen

Vorlesungen, Diagramme, Präsentationen, Videos, ...

Trainer:

Ort:

Schulungsraum Werkstatt

Dauer:

2–3 Stunden

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Laptop vorbereitete Beispiele

Unterlagen:

Info Sheets: I1 Feuchtigkeitstransport Begriffe I2 Feuchteschutz konstruktiv I3 Kondensat I4 Diffusionsoffenes Bauen Powerpoint: Feuchteschutz

Erläuterung der Schutzmaßnahmen auf der Strohbaustelle von der Lagerung bis zur Errichtung der Wände inklusive abgeschlossener Putztrocknung Messung von Feuchtigkeit in Strohballen mit verschiedenen Werkzeugen Wissen über Kondensatprobleme und Diffusion

Organisation:

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LERNEINHEIT S3

Lerneinheit U6-S3: Feuchtigkeitstransport

008 Feuchteschutz: Begriffe Absolute Luftfeuchtigkeit Φ = m/V [kg/m3] φ Die Atmosphäre enthält immer auch eine gewisse Menge Wasserdampf, angegeben in Kilogramm pro Kubikmeter. Wie viel Wasserdampf die Luft aufnehmen kann, hängt von derTemperatur und in geringem Ausmaß vom Druck ab. Ist das Maximum erreicht, spricht man von der Sättigungskonzentration. Relative Luftfeuchtigkeit φ [%] Die absolute Luftfeuchtigkeit sagt nichts darüber aus, wie viel zur Sättigungskonzentration fehlt. Deshalb verwenden wir m max, das Maximum an Wasserdampf bei einer gegebenen Temperatur im Verhältnis zum tatsächlichen Wassergehalt bei dieserTemperatur. Die Maßzahl gibt in Prozenten an, wie viel der Sättigungskonzentration erreicht ist. spezifische Luftfeuchtigkeit / Wasserdampfgehalt (g/kg, kg/kg) (Formelzeichen: s, q oder x) gibt die Masse des Wassers an, die sich in einer bestimmten Masse feuchter Luft befindet. Der Zahlenwertbereich geht von 0 ≤ s ≤ 1 , wobei für trockene Luft s = 0 ist und für luftfreien Dampf bzw. flüssiges Wasser s = 1 ist.

Kondensation ist der Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand. Das Produkt einer Kondensation wird als Kondensat bezeichnet. Die bei der Kondensation herrschenden Werte für Druck und Temperatur kennzeichnen den Kondensationspunkt. Bei der Kondensation wird Wärmeenergie vom Kondensat an die Umgebung abgegeben. Diese Kondensationswärme hat den gleichen Wert wie die Verdampfungswärme.

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LERNEINHEIT S3

Lerneinheit U6-S3: Feuchtigkeitstransport

Taupunkt oder Taupunkttemperatur Im Normalfall ist die Lufttemperatur zu hoch, um die Kondensation von Wasserdampf zuzulassen. Damit dies geschieht, muss dieTemperatur unter einen bestimmten Punkt sinken. Je mehr Wasserdampf die Luft enthält, desto höher liegt deren Taupunkttemperatur. DerTaupunkt kann daher zur Bestimmung der absoluten Luftfeuchtigkeit dienen. DerTaupunkt wird mit einem Taupunktspiegelhygrometer direkt oder mit anderen hygrometrischen Verfahren indirekt gemessen.

Das Glaser-Verfahren (auch Glaserdiagramm genannt) ist ein Verfahren der Bauphysik, mit dem man ermittelt, ob und wo in einer Baukonstruktion Tauwasser anfällt. Das Glaser-Verfahren ist nach seinem Erfinder Helmut Glaser benannt. Es wurde zu einer Zeit entwickelt, als computergestützte Analysen noch nicht in dem heute üblichen Umfang möglich waren und war daher als tabellarisch-grafisches Verfahren konzipiert, das rasch und mit einfachen Rechenoperationen Ergebnisse liefert. Dampfdiffusionswiderstand (sfaktor) Der sogenannte μ-Wert ist eine Materialkonstante und definiert, wie oft die Diffusionsleitfähigkeit kleiner ist als der Diffusionswiderstand von Luft gleicher Dicke. In einfachen Worten ist der μ-Wert einer Luftschicht 1. Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke (s d , Sd-Wert) ist ein bauphysikalisches Maß für den Wasserdampfdiffusionswiderstand eines Bauteils oder einer Bauteilschicht und definiert so dessen Eigenschaft als Dampfbremse. Im Gegensatz zum Wasserdampfdiffusionswiderstand berücksichtigt diese auch die Dicke des Bauteils. (Sd = μ x Dicke in m) Wasseraufnahmekoeffizient (kurz w-Wert) gibt an, wie viel Wasser ein Stoff innerhalb einer bestimmten Zeit aufnimmt. Ein Stoff mit der Grundfläche A wird in Wasser eingetaucht. Der Stoff wird in bestimmten Zeitabständen gewogen und man erhält damit jeweils die Masse des aufgesaugten Wassers m in Abhängigkeit von der Zeit t. Sättigungsdampfdruck (Pa, hPa, kPa, bar) (auch Gleichgewichtsdampfdruck) eines Stoffes ist der Druck, bei dem der gasförmige Aggregatzustand sich mit dem flüssigen oder festen Aggregatzustand im Gleichgewicht befindet. Der Sättigungsdampfdruck ist von derTemperatur abhängig.

Die Sättigungsdampfdruckkurve (Sättigungsdampfdrucklinie, Dampfdruckkurve, Dampfdrucklinie) beschreibt den Sättigungsdampfdruck in Abhängigkeit von der Temperatur. Sie entspricht der Phasengrenzlinie der gasförmigen Phase im Phasendiagramm. Entfeuchtung: ZurTrocknung der Baufeuchte in Neubauten, zur Mauertrockenlegung und für Nassräume, in denen hohe Mengen an Wasserdampf anfallen (Schwimmbäder) werden oft Luftentfeuchter eingesetzt. Diese kondensieren den Wasserdampf aus eingesaugter Raumluft, die das Gerät verlassende getrocknete Luft kann dann wieder Feuchtigkeit aufnehmen. Wassernasen (auch Tropfkanten oder Tropfleisten genannt) sind Kanten an der Unterseite vorkragender Bauteile – zum Beispiel Fensterbänken, Balkonen oder Mauerkronen –, die den Ablauf und das Abtropfen von (Regen-)Wasser verbessern und somit die unterseitige Durchfeuchtung von Bauteilen sowie Schmutzfahnen durch an der Fassade ablaufendes Wasser vermeiden.

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LERNEINHEIT S3

Lerneinheit U6-S3: Feuchtigkeitstransport

009 Der Schutz vor folgenden Feuchtebelastungen muss gegeben sein > Kondenswasserbildung > Aufsteigende Feuchtigkeit > Einbaufeuchte > holzwerkstoffschädigende Einflüsse (z.B. Klimawechsel) > Niederschläge > Spritzwasser > Kapillarwasser

010 Konstruktiver und Baulicher Holzschutz

Holz- und Holzwerkstoffe sowie (organische) Dämmstoffe wie Strohballen, die im Bauwesen eingesetzt werden, müssen gegen anhaltende Feuchteeinwirkung geschützt werden. Eine anhaltende relative Holzfeuchte von über 20% in Kombination mit Wärme kann zu Pilzbefall wie auch Verformungen infolge von Quellen- und damit zu erheblichen Bauschäden führen. Als Schutz vor anhaltender Feuchtigkeit kommen folgende Holzschutzmaßnahmen zum Einsatz: Der konstruktive und der chemische Holzschutz. Beide wirken vorbeugend. Der chemische Holzschutz kann den konstruktiven Holzschnitt niemals ersetzen, ihn allenfalls ergänzen.

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LERNEINHEIT S3

Lerneinheit U6-S3: Feuchtigkeitstransport

011 Konstruktiver Holz- und Feuchteschutz Zum konstruktiven Holz/Feuchteschutz gehören alle baulichen Maßnahmen, die dazu dienen, das eingebaute Material gegen schädliche und übermäßige Wasseraufnahme sowie hohe und langandauernde Feuchtigkeitseinwirkung zu schützen. Dem Befall bzw. der Ausbreitung von (holz)schädigenden Pilzen und Insekten beugen sie vor. Bereits in der Planungsphase gilt es, die Konstruktion so zu gestalten, dass ein Eindringen von Wasser in Konstruktionsfugen oder das Stehen bleiben von Wasser auf der Oberfläche des Holzes vermieden wird. Dies kann z.B. durch großzügige Vordächer, Abdeckungen aus Metall, Abschrägungen und Abstandshalter erreicht werden. Erdkontakte sollen vermieden werden. Aufsteigender Feuchtigkeit kann mit einer Abisolierung, z.B. Bitumenpappe, begegnet werden. Auf die Vermeidung von Kondensatbildung in Wand- und Deckenaufbauten ist besonders zu achten. Vorteilhaft ist auch die Hinterlüftung der äußeren Verkleidung. Bei baulichen Feuchteschutzmaßnahmen ist es wichtig, die Materialfeuchtigkeit zum Zeitpunkt des Einbauens zu beachten und entsprechende Richtlinien einzuhalten. Dabei spielt auch das zu erwartende Umgebungsklima eine Rolle, denn im Holz/Stroh stellt sich am Einbauort im Laufe der Zeit entsprechend der herrschenden Luftfeuchtigkeit die so genannte Ausgleichsfeuchtigkeit ein, d.h. einer bestimmten Luftfeuchtigkeit entspricht nach einiger Zeit eine bestimmte Materialfeuchte. Ziel beim Feuchteschutz der Holzständerkonstruktion ist es, Riss- und Fugenbildungen, die durch Schwindung des Holzes bei zu starker Austrocknung entstehen können, weitgehend zu vermeiden. Risse und fugen bieten Eindringmöglichkeiten für Wasser und bieten Insekten ideale Plätze für die Eiablage. Bei größeren Querschnitten sind Schwundrisse jedoch nicht zu vermeiden. Sie stellen aber keinen Mangel bezüglich der Holzqualität dar. Bei konstruktiv gut geschützten Bauteilen ist zu überlegen, ob man nicht gänzlich auf chemische Schutzmaßnahmen verzichten sollte. Eine in einigen Jahrzehnten eventuell anfallende Entsorgung des Holzes wird somit jedenfalls problemlos sein. Gerade bei leicht auswechselbaren Teilen, wie z.B. Verkleidungen, ist dies ökologisch und ökonomisch. Die Norm für konstruktive Holzschutzmaßnahmen im Hochbau (DIN 68 800-2) zeigt beispielhafte Holzkonstruktionen. Besonders senkrecht verbaute Hölzer können auch unbehandelt eine sehr hohe Lebensdauer erreichen, wenn beachtet wird, dass: sie vollständig außerhalb des Sockelbereichs sowie des Spritzbereichs von anderen waagerechten Flächen wie Fensterbrettern, Vordächern oder Balkonen liegen und ihre vom Regen betroffenen Flächen nicht durch Bewuchs oder andere Elemente beschattet oder überdeckt werden, so dass sie von Sonne und Wind normalerweise zügig getrocknet werden. Insbesondere sind Holzverbindungen und andere enge Kontaktstellen zu vermeiden, in die das Regenwasser einläuft und durch Kapillarkräfte zurückgehalten wird.

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LERNEINHEIT S3

Lerneinheit U6-S3: Feuchtigkeitstransport

01 2 Bauphysikalische Eigenschaften verschiedener Materialien

01 3 Feuchteschutz: Kondensation Wasserdampf kondensiert, wenn die relative Luftfeuchte 100% überschreitet. Die kann in oder an der Oberfläche von Bauteilen geschehen, welche Räume mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen voneinander trennen. Außenbauteile sind aufgrund der unterschiedlichen Klimate zwischen innen und außen am meisten gefährdet. Die warme Wohnraumluft beinhaltet im Winter wesentlich mehr Feuchtigkeit als die kalte Außenluft. Der Wasserdampf strömt daher ständig von innen durch die Konstruktion nach außen. Er kühlt dabei ab und kondensiert. Die Kondensation kann verhindert bzw. reduziert werden, wenn an der warmen Innenseite der Konstruktion a) eine dampfbremsende Bauteilsschicht (Ausbauplatte, z.B. OSB) angeordnet wird. Dadurch wird die in die Konstruktion eindringende Dampfmenge reduziert. Diese Dampfbremsen übernehmen gleichzeitig die Aufgabe der Luftdichtung. Lehmputz mit luftdichten Anschlussdetails hat eine ähnliche Wirkung durch seine hygroskopischen (wasseranziehenden) Eigenschaften. Ein geringer Kondensatanfall im Bauteil ist häufig nicht zu vermeiden und führt nur unter bestimmten Bedingungen zu Bauschäden. Kondensatbildung ist für die Konstruktion dann schädlich, wenn:

> das anfallende Wasser nicht gespeichert werden kann > das Wasser eine Bauteilschicht so durchnässt, dass ihr Wärmedurchlasswiderstand merklich um mehr als 10% sinkt > die Baustoffe durch das Kondensat geschädigt werden, z.B. durch Pilzbefall, Korrosion, Frost o.ä. > das auftretenden Kondenswasser in der folgenden Austrocknungsperiode nicht austrocknen kann und der Feuchtigkeitshaushalt der Konstruktion dadurch stetig ansteigt

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Die ÖNORM B 8110-2 definiert Kondensatschutz wiefolgt: Unter Kondensatschutz im Hochbau sind alle baulichen Maßnahmen zu verstehen, die eine solcheTemperatur an der inneren Oberfläche der Außenbauteile sichern, dass a) keine Wasserdampfkondensation erfolgt und b) Schimmelbildung hintangehalten wird eine schädliche Wasserdampfkondensation im Inneren von Außenbauteilen verhindern.

Zur Erinnerung: Durch eine 1mm breite und 1m lange Fuge kann proTag und Quadratmeter bis zu 800 g Feuchtigkeit in die Konstruktion gelangen (siehe S. 19)

01 4 Feuchteschutz: (Dampf)Diffusionsoffenes Bauen …bedeutet, dass der Dampfdruckwiderstand der einzelnen Bauteilschichten von der warmen Innenseite zur kalten Außenseite hin abnimmt und darüberhinaus generell so gering wie möglich sein sollte. Dadurch ist eine hohe Austrocknungskapazität zum Abtransport von (Bau-)Feuchte gegeben. Die notwendige Differenz des Dampfdruckwiderstandes von der innersten zur äußersten Schicht ist unter anderem von der Höhe der relativen Luftfeuchtigkeit im Innenraum, von Einsatz einer kontrollierten Wohnraumlüftung und von der Feuchteaufnahmefähigkeit der verwendeten Dämmmaterialien abhängig. Dei der Verwendung von dampfbremsenden Materialien wird ein Verhältnis von innerster zu äußerster Bauteilschicht von ca. 1 :5 bis 1 :10 empfohlen. Bei diffusionsoffenen Materialien, insbesondere bei der Verwendung von Lehm an der Innenseite kann auch mit einem Diffusions-Verhältnis nahe 1 :1 kalkuliert werden. Im Sommer entsteht aufgrund der geänderten klimatischen Bedingungen ein Dampfdruckgefälle von außen nach innen (das jedoch üblicherweise nicht kondensiert). Es strömt Dampf durch den Bauteil in das Gebäude. Verwendet man eine Dampfbremse an der Rauminnenseite mit einen hohen sd-Wert, wird die Feuchtigkeit im Bauteil gefangen. Dadurch kann auch im Winter entstandenes Kondensat nicht gut ausdiffundieren. Deshalb empfehlen Baubiologen, auf Dampfsperren ganz zu verzichten (außer dort, wo es gesetzlich gefordert ist: z.B. als Abdichtung zum Fundament). Die Diffusion ist ein sehr langsamer Vorgang und umfasst nur etwa 4% der Raumluftfeuchte, der Rest wird üblicherweise abgelüftet, in Materialien (z.B. Putzoberflächen, Einrichtungsgegenständen, Textilien,...) gespeichert. Der Feuchteeintrag durch Schlagregen z.B. ist um ein Vielfaches höher. Diffusion darf jedoch nicht mit Undichtheit verwechselt werden! Wenn ein Haus undicht ist, wird sehr viel Raumfeuchte in die Konstruktion eingebracht und es kann zu Feuchtigkeitsproblemen bis hin zu Schimmelbildung kommen. Außerdem weisen undichte Häuser auch immer einen höheren Energieverbrauch auf, da die Dämmung nur wirksam ist, wenn die Luft in der Dämmung steht. Aus diesen Gründen ist es wichtig, die Wandinnenseite an allen Anschlüssen luftdicht auszuführen (verkleben, rissfrei verputzen, beplanken,...) und auch später nicht mehr zu verletzen (z.B. beim Einbau von Steckdosen oder Deckenspots).

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01 5 Sekundarkondensation in belüfteten Konstr. Hierbei schlägt sich der in der Außenluft vorhandene Wasserdampf im Inneren der Konstruktion als Oberflächenkondensat nieder. Hierbei kommt es weniger auf die diffusionstechnischen Eigenschaften der Konstruktion an, sondern vielmehr auf die thermischen Vorgänge in den belüfteten Konstruktionen und den Temperaturen an den Grenzflächen des Belüftungsraumes.

01 6 Feuchteschutz Kondensat am Fenster

Kondensat entsteht aus dem umgebenden Raumklima, und dieses Raumklima hat sich mit all den Maßnahmen zur Senkung des Heizwärmebedarfs deutlich verändert. Zwei Faktoren sind maßgebend für die Kondensatbildung: die Raumluftfeuchte und die Oberflächentemperatur. Feuchte wird beim Bauen und Sanieren in das Gebäude eingebracht – und später mehr oder weniger kontinuierlich bei der Nutzung. Manchmal dringt auch Luftfeuchte von außen ein, wenn die Luft draußen feuchter ist als drinnen, was insbesondere in der feuchtwarmen Jahreszeit der Fall sein kann. Alles, was an Feuchte eingebracht wird, muss auch wieder abgelüftet werden. Einen unnötigen Feuchteeintrag zu verhindern, trägt daher zur Verringerung des Kondensatrisikos bei. Wird zu viel Feuchte beim Bauen eingebracht und zu wenig

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abgelüftet, wird diese Feuchtigkeit von später eingebrachten Materialien, Möbeln und Textilien im Gebäude gespeichert, was zu einer raschen Nachlieferung von Feuchtigkeit aus diesen »Speichern« nach dem Stoßlüften führt. Ein hohes Feuchteniveau im Raum und ein erhöhtes Kondensatrisiko sind die Folge. Neben dem Feuchteniveau ist aber auch die tatsächlich an der Oberfläche vorhandene Temperatur wesentlich. Diese hängt wiederum davon ab, wie viel Wärme tatsächlich zum Fenster gelangt und wie viel Wärmetransmission die Fensterkonstruktion und der Fensteranschluss haben. Der Schwerpunkt der Kondensatbildung an Fenstern hat sich im Gegensatz zu früher, als Kondensat insbesondere am unteren lsolierglasrand und oft zusammen mit Schimmelbildung im unteren Laibungsbereich auftrat, zunehmend auch in den Funktionsfalz und in die Fugen verlagert. Wie kommt es dazu? Durch verstärkte Wärmedämmung, reduzierte Luftdurchlässigkeit und die damit verbundene Verringerung der Heizlast, aber auch durch die Änderung der Nutzungsbedingungen und der Standort- bzw. außenklimatischen Gegebenheiten (Nutzung von feuchten Talbereichen, Feuchtwiesen, schattigen Lagen, Hangaufwindgebieten für das Bauen) haben sich viele Parameteränderungen ergeben, die die Randbedingungen für die Funktion der Gebäudehülle in Bezug auf Kondensatbildung in Summe ungünstig beeinflussen. Die verstärkte Wärmedämmung bringt geringere Vorlauftemperaturen bei unseren Heizungen mit sich, statt 60 bis 70 °C Vorlauftemperatur betragen die Oberflächentemperaturen unserer Heizflächen oft nur mehr um die 30 °C. Die früher durch starke Konvektion in die Räume transportierte Wärme wird dadurch nur mehr in wesentlich geringerem Ausmaß vor allem in Form von Strahlungswärme abgegeben. Bereiche, die nicht im direkten Strahlungsaustausch mit der Heizung stehen, werden kaum erwärmt. Die Konsequenz ist eine drastische Änderung der Konvektion im Raum: Während bei geringer Wärmedämmung eine Konvektionswalze, ausgehend vom Konvektor an der Außenwand, nach oben steigt, die Decke erwärmt und über die rückwärtige Innenwand des Raumes zum Boden gelangt, dreht sich dieser Vorgang bei gut gedämmten Fassaden und geringer erforderlicher Heizleistung um: Die Glasfläche wirkt wie ein Wärmetauscher. Die Luft kühlt sich an der Glasfläche ab, die nun schwerere, kühlere Luft fällt zu Boden. Dies vermindert die Temperatur insbesondere in den unteren Bereichen. Sitzt man dort, kann ein Gefühl von Zugluft die Folge sein, insbesondere bei höheren Verglasungen. Je höher die Glasfläche, desto ausgeprägter ist dieser Effekt, mit höheren U-Werten der Verglasung verringert er sich aber wieder. Mit zunehmender Wärmedämmung der Außenwand und abnehmender Heizleistung bildet sich eine eigene Klimazone am Fenster. Tiefe Laibungen verschlechtern die Situation, da dorthin zwar wenig Wärme gelangt, sehr wohl aber die Raumluftfeuchte. Darüber hinaus führen mehrgeschossige offene Bauweisen zu erhöhtem thermischem Auftrieb und zusammen mit der dichten Außenhülle zu höheren Innenüberdrücken. Zusammen mit dem Wind entsteht ein kontinuierlicher Transport feuchtwarmer Raumluft durch die Fensterfugen, insbesondere in den oberen Geschossen und auf der windabgewandten Seite. Kondensat im Falz ist die Folge, es kann sogar, weil die thermisch optimierten Fensterprofile in den äußeren Bereichen kühler sind, bei entsprechender Witterung zu Eisbildung kommen.

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017 Feuchtetransport via Luftstrom Durch Luftströmungen über Leckagen in der Gebäudehülle besteht ein besonders hohes Befeuchtungsrisiko. Früher versuchte man sich Tauwasserschäden meist mithilfe von Wasserdampfdiffusionsprozessen zu erklären, mittlerweile aber hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass die Wasserdampfkonvektion, also der Wassertransport durch Luftströmung, ein besonders großes Befeuchtungsrisiko darstellt.

Antriebskräfte und Strömungsrichtung Zur richtigen Diagnose derTauwasserrisiken von Luftleckagen ist bauphysikalischer Sachverstand erforderlich. Nicht jedes Loch in der Gebäudehülle birgt die gleiche Gefahr. Vor allem dann, wenn unter winterlichen Bedingungen der Luftstrom vom Raum nach außen gerichtet ist, besteht die Möglichkeit zur Kondensation von Wasserdampf in der Konstruktion. Der thermische Auftrieb ist der kritischste Strömungsantrieb. Je größer dieTemperaturdifferenz zwischen drinnen und draußen, desto stärker ist der Luftstrom und desto größer das Kondensatrisiko. Deshalb bestehen im oberen Teil des Gebäudevolumens, typischerweise im Dachgeschoss, die bedeutsamsten Befeuchtungspotenziale. Leckagen im Bereich des größten Unterdruckes (z.B. bei Schwellen an Haus- und Terrassentüren oder dem Sockelpunkt) sind meist verantwortlich für unangenehm empfundene Zugerscheinungen und die Ausbildung eines »Kaltluftsees« im Fußbodenbereich des Erdgeschosses. Feuchtetechnisch gesehen ist dies aber als unkritisch zu bewerten, da sich die eindringende Außenluft auf dem Weg ins Rauminnere stets erwärmt und damit eine niedrigere relative Luftfeuchte annimmt. Da die Ausgleichsfeuchte aller hygroskopischen Materialien der relativen Luftfeuchte in ihrer Umgebung folgt, können auf diesem Strömungsweg keine unzuträglichen Materialfeuchten entstehen.

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Insbesondere bei Gebäuden mit Holzbalkendecken werden immer wieder größere Luftleckagen im Bereich der Deckenhohlräume festgestellt (z.B. bei Holzfachwerkkonstruktionen oder Skelettbauten mit vielen Balkendurchdringungen). Ob diese Undichtheiten ein feuchtetechnisches Risiko darstellen, ist auch abhängig von der Leckageverteilung. Je nach Lage der betreffenden Decke im Gebäudeschnitt und je nach Verteilung der Leckagen über die Gebäudehülle kann eine Durchströmung von innen nach außen oder umgekehrt erfolgen. Zwischenfazit: Dampfkonvektion = Risiko • Durch Konvektion erfolgt meist weit mehr Feuchtetransport als durch Diffusion. • Diffusion ist großflächig und gleichmäßig verteilt. Konvektion bildet lokal konzentrierte Feuchtenester. • Diffusionstauwasser kann planerisch gänzlich verhindert oder auf ein unschädliches Maß begrenzt werden. Für die Konvektion gibt es keinen »Diffusionssperrwert«. Sobald strömende Luft unter die (raumluftbezogene!) Taupunkttemperatur abkühlt, findet Kondensation statt. • Für jede durch Diffusion in derTauperiode hervorgerufene Feuchtebelastung gibt es einen entfeuchtenden Gegenprozess in der Verdunstungsperiode. Eine konvektiveTauwasserbildung im Winter hat keine entsprechende trocknende »Rückströmung« im Sommerhalbjahr. Entfeuchtung ist nur über Diffusion und Verdunstung möglich. Wie viele Reserven braucht eine fehlertolerante Konstruktion? Konvektiv bedingten Feuchterisiken kann man am besten durch sorgfältige Planung und Ausführung der Luftdichtheitsebene begegnen. Hierzu sind seitens der Normung, in unzähligen Fachpublikationen und durch die Entwicklung innovativer Produkte der Hersteller von Bahnen und Klebemitteln in den letzten zwanzig Jahren gute Voraussetzungen geschaffen worden. Doch es bleibt ein Restrisiko. Fehler passieren immer, und bis zu einem verträglichen Maß müssen diese von der geplanten Konstruktion verkraftet werden. Die neue deutsche Holzschutznorm (DIN 68800-2: 201 2) fordert für den Tauwassernachweis mittels Glaserverfahren eine jährlicheTrocknungsreserve von 250 g/m2 zur Abtrocknung der Feuchtebelastungen aus Dampfkonvektion. Mittels hygrothermischer Simulationsverfahren kann der Einfluss der konvektiven Befeuchtung in Abhängigkeit von der Gebäudedichtheit planerisch erfasst werden. Auf Basis solcher Simulationen, validiert durch begleitende Freilanduntersuchungen an Testgebäuden, wurden auch die Empfehlungen der Holzforschung Austria zu Flachdächern in Holzbauweise entwickelt.

© 2017, proHolz Austria, Arbeitsgemeinschaft der österreichischen Holzwirtschaft, Text: Robert Borsch-Laaks Anmerkung: Je größer die Wandstärken und die Wasseraufnahmekapazitäten einzelner Materialien sind, desto mehr verteilt sich Konvektions- und Diffusionsfeuchte in den Bauteilen. Zudem kommt speziell im Strohballenbau, dass bei diffusionsoffenen Materialien wie Lehm, Stroh und Kalk sowie durch die hygroskopischen Eigenschaften von Lehm an der Innenseite der Wand (wirkt wie eine Dampfbremse) Feuchtebelastungen relativ gut und schnell austrocknen können. Messungen der GrAT mit dem "mobilen Prüflabor" direkt nach dem Verputzen (80 90% relative Luftfeuchtigkeit in der Wand) und nach 1 Woche (Ausgleichsfeuchte von 1 3-1 4 %) haben das auch bestätigt. Dennoch gilt: wo immer möglich sollten Luftundichtigkeiten an der Rauminnenseite vermieden werden!

Rw (dB)DEZIBEL f (Hz)HERTZ p (Pa)PASCAL D nT,w LnT,w

SOUND SCHALL

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U6 Lerneinheit U6-S4: Schallschutz (Akustik) Lernziele:

Akustische Phänomene und Prinzipien der Schallübertragung durch Luftschall, Körperschall und Trittschall Schallschutz: ein- und zweischalige Wände Auswirkung der Masse und der Entkopplung unterschiedlicher Schichten von Bauteilen auf die Schallreduktion Beispiele für Bauteile und deren Schalldämpfungskapazitäten

Methoden:

Vorlesungen Werkstatt Übungen

Praxis

Theorie

Vorlesungen, Diagramme, Präsentationen, ...

Arbeit an Detailbeispielen mit Gruppen von 3–4Teilnehmenden Schallreduzierende Werte für verschiedene Bauteile finden Bauvorschriften für akustische Maßnahmen untersuchen Vergleichen der getesteten Strohbauwände mit den national gültigen Vorschriften Untersuchung von Holzbaudetails hinsichtlich Schallschutz (dataholz.com)

Trainer:

Ort:

Schulungsraum Werkstatt

Dauer:

2–3 Stunden

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Laptop vorbereitete Beispiele

Unterlagen:

Info Sheets: I1 Schallschutz-Grundlagen Text Sheets: X1 Bauordnung Wien und EU-Landesverordnungen X2 Schalltests Powerpoint: Schallschutz

Organisation:

Vorbereiten des Arbeitsbereiches fürTeilnehmende mit genügend Plätzen und WLAN Kopien von Textblättern für Multiple-Choice-Tests oder OnlineBereitstellung (für E-Learning). Bereitstellen von Beispielen mit Arbeitsdetails für Gruppen mit zusätzlichen Diskussionen

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U6 Lerneinheit U6-S4: Schallschutz (Akustik)

018 Schallschutz: Begriffe Schall entsteht durch mechanische Schwingungen in festen, flüssigen oder gasförmigen Körpern. Er pflanzt sich von der Schallquelle ausgehend kugelförmig fort, indem die umliegende Luft oder andere Medien in Schwingungen versetzt werden. Die Schallwellen breiten sich geradlinig aus, werden jedoch beim Auftreffen auf ein Hindernis durch Reflexion, Absorption, Beugung oder Brechung beeinflusst. Luftschall : Schall, der sich in der Luft ausbreitet Körperschall : Schall, der durch die Anregung fester Körper entsteht und teilweise wieder als Luftschall abgestrahlt wird Trittschall: durch Körperschallanregung hervorgerufener Luftschall in einem benachbarten Raum, der durch Anregung von Decken z.B. durch Springen hervorgerufen wird. Für die Messung werden spezielle, genormte Geräte für die Anregung verwendet (Hammerwerk, Gummiball) Frequenz f (Hz): Häufigkeit, mit der eine vollständige Schwingung pro Sekunde auftritt. Schwingungen können vom jungen menschlichen Ohr dann als Schall wahrgenommen werden, wenn sie eine Frequenz von ca. 20 bis ca. 20.000Hz haben und über der Hörschwelle liegen.

Das Dezibel (dB) gibt ein Zahlenverhältnis in logarithmischem Maßstab an. Dabei wird die Schallintensität vom relativen Wert 1 (Hörschwelle) bis zum Wert 10 Billionen (Schmerzgrenze) in Zahlen von 0 bis 1 30dB(A) erfasst. 10dB entsprechen einer Verdoppelung des Lärms, ab 85 dB (A) können Hörschäden auftreten.

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U6 Lerneinheit U6-S4: Schallschutz (Akustik) A-Bewertung : Das menschliche Ohr nimmt tiefe und sehr hoheTöne weniger laut wahr alsTöne mittlerer Höhenlage. Das wird bei Messungen insofern berücksichtigt, als die im Schall enthaltenen Frequenzen entsprechend der „A-Kurve“ unterschiedlich gewichtet werden. Liegt eine A-Bewertung vor, werden die Pegelwerte in dB(A) angegeben. Die A-Bewertung gilt im Bereich niedrigerer Schalldruckpegel (ca. 40dB), wie sie für unser alltägliches Hören relevant sind. Resonanz ist das Mitschwingen eines schwingungsfähigen Materials beim Auftreten von Schallwellen. Resonanzkörper können z.B. zur Absorption von Luftschall (z.B. Plattenresonator in der Akustik) oder Verstärkung von Körperschall (z.B. schwingende Saite) verwendet werden. Resonanzphänomen : In der Physik bezeichnet Resonanz die Übereinstimmung der Frequenz einer Anregung mit der Eigenfrequenz eines Systems. Bei schalldämmenden Systemen führt das zu einer deutlich verminderten Schalldämmung. Ein schalldämmendes Bauteil sollte daher so dimensioniert werden, dass Resonanzfrequenzen möglichst außerhalb des bauakustischen Frequenzbereiches liegen. Bewertetes Schalldämm-Maß Rw (dB): ist von der Frequenz abhängig und wird im Hochbau für den Frequenzbereich zwischen 100 und 31 50 Hz bewertet und im erweiterten Frequenzbereich zwischen 50 bis 5000 Hz (Terzbandmittenfrequenzen) gemessen. Als Einzahl-Angabe wird das bewertete Schalldämm-Maß durch Vergleich der gemessenen Kurve des Bauteils mit der Bezugskurve berechnet. Der Wert der gegen die Messkurve bis zur erlaubten Summe der Unterschreitungen von 32dB verschobenen Bezugskurve bei 500 Hz gibt das bewertete Schalldämm-Maß an. Schalldruck p (Pa) die durch Schwingungen erzeugten Druckschwankungen, durch die dasTrommelfell zum Mitschwingen angeregt wird. A-bewerteter Schall(druck)pegel : Schallpegel, der unter Einschaltung der Bewertungskurve A die frequenzabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Ohres berücksichtigt. Der Bereich der Hörschwelle bis zur Schmerzgrenze reicht von 1 dB bis ca. 1 20dB. Standard-Schallpegeldifferenz D nT,w (dB) ist von der Frequenz abhängig und wird für den Frequenzbereich 100 bis 31 50Hz bzw. von 50 bis 5000Hz gemessen. Als Ein-zahlAngabe wird die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz durch Vergleich der gemessenen Kurve des Bauteils mit der Bezugskurve berechnet. Der Wert der gegen die Messkurve bis zur erlaubten mittleren Unterschreitung von 2dB verschobenen Bezugskurve bei 500Hz gibt die bewertete Standard-Schallpegeldifferenz an. Trittschalldämmung beschreibt das Verhältnis der Anregung zur Abstrahlung von Schall durch Gehen etc. auf einer Decke. Zur Messung wird ein Normhammerwerk im Senderaum eingesetzt und der Luftschallpegel im Empfangsraum ermittelt. Bewerteter Standard-Trittschallpegel L’nT,w (dB) ist eine Einzahl-Angabe für die Auswertung desTrittschallschutzes in einem Gebäude bezogen auf die genormte Nachhallzeit von T=0,5 s. Wird wie das bewertete Schalldämm-Maß und der bewertete Schallpegel mittels einer Bezugskurve mit der frequenzabhängigen Empfindlichkeit des Hörvorgangs in Zusammenhang gebracht. Trittschallminderung ∆L (dB) eines Fußbodens oder einer abgehängten Decke ist die Differenz zwischen dem Norm-Trittschallpegel der Rohdecke und dem der Rohdecke mit Fußbodenaufbau bzw. abgehängter Decke.

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019 Schallschutz: Bauakustische Grundlagen Die Materialien des Holz-/Strohbaus sind leichter als die des Massivbaus. Hohe Schalldämmungen können mangels Flächenmasse nicht mit einschaligen, plattenförmigen Holzbau-(Strohbau-)elementen in annehmbarer Bauteildicke hergestellt werden. Die Lösung liegt im Einsatz von doppel- bis mehrschaligen Konstruktionen mit biege-weichen Schalen . Unabhängig davon ist es gelegentlich auch sinnvoll, eine schwere Masse ergänzend einzusetzen. Für die bauakustische Herangehensweise ist es zweckmäßig, die akustischen Gesetzmäßigkeiten und die generellen Schallschutzanforderungen zu berücksichtigen. Beim Luft- und Trittschallschutz bilden die „wohnüblichen Geräusche“ bzw. nutzungsüblichen Normalgeräusche die Grundlage für die geforderten MindestSchalldämm-Maße, die bei benachbarten Funktionseinheiten oder Räumen einzuhalten sind. Zusätzlich gibt es den normgemäßen „erhöhten Schallschutz“. Auch innerhalb einer Funktionseinheit kann man „zu schützende Räume“ festlegen, die diesen erhöhten Anforderungen entsprechen sollen. Typisch hiefür ist z.B. der Schlafraum eines Einfamilienhauses.

Relevanter Frequenzbereich Für den allgemeinen Schallschutz ist zur normgemäßen Beurteilung derzeit der „ bauakustisch relevante Frequenzbereich “ maßgebend. DieserTonhöhenbereich reicht von 100Hz bis 31 50Hz und ist zusammen mit den Schallschutzwerten ein Kompromiss zwischen zumutbarer subjektiver Belästigung und aktueller technisch wie kostenmäßig vertretbarer Realisierbarkeit. Die ISO 71 7 (ÖNORM EN ISO 71 7) sieht zusätzlich zu den bewerteten SchalldämmMaßen auch Spektrum-Anpassungswerte C für Messung und Nachweis-

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U6 Lerneinheit U6-S4: Schallschutz (Akustik) Berechnung vor: Sie werden als Plus- oder Minus- Korrekturwerte dem LuftschalloderTrittschalldämm-Maß deutlich erkennbar hinzugefügt, wenn der erfasste Frequenzbereich erweitert wurde oder wenn andere als wohnübliche Geräusche schallgedämmt werden müssen. Grundgesetzmäßigkeiten der Akustik Mit einer gewissen Kenntnis der folgenden grundlegenden Gesetzmäßigkeiten der Akustik lassen sich die verschiedenartigen Erscheinungsformen von bauakustischen Maßnahmen und Konstrukten besser verstehen und unnötige Fehler vermeiden. Berger’sches Massengesetz der Schalldämmung Maßgebend für schwere Massivwände und Massivdecken ab einer Flächenmasse m' von ca. 100kg/m². Gemäß diesem Gesetz steigt das Luftschalldämm-Maß mit Zunahme der Flächenmasse, also der Dicke der Bauteile, an. Daraus ergibt sich im Massivbau die bekannte Dickendimensionierung derTrennbauteile für die üblichen Normanforderungen, z.B. die für Wohnungstrennwände nötige Flächenmasse m' = 400kg/m² (ca. 20cm Betonwanddicke). Die geringere Dichte der Holzbaumaterialien würde für Wände und Deckenplatten eine nicht mehr praktikable, rund 2bis 3-fach größere Dicke nötig machen. Folglich müssen im Holzbau die geforderten Schalldämm-Maße großteils unter Nutzung einer anderen akustischen Gesetzmäßigkeit hergestellt werden, nämlich des Resonanzphänomens. Resonanzphänomen und Koinzidenzeffekt Dieses Phänomen durchzieht mit seiner Gesetzmäßigkeit die gesamte Bau- und Raumakustik. Es beruht auf derTatsache, dass jede gefederte Masse eine Systemresonanz mit einer definierten Eigenfrequenz besitzt. Teils wohlbekannte Beispiele für solche schwingungsfähigen Systeme sind z.B. Liftmaschinensätze, die auf federelastischen Gummielementen aufliegen. Solche „Feder/Masse-Systeme“ verhalten sich wie ein Gewicht, das an einer Schraubenfeder hängt. Wenn man das Gewicht dann frei vertikal schwingen lässt, tut es dies mit der typischen Eigenfrequenz, der Resonanz-Schwingungszahl pro Sekunde in Hertz. Bei dieser Eigenfrequenz und in deren Nähe entstehen bei nur geringem Anstoß große, überhöhte Schwingungsweiten. Es kommt zu einer „Resonanzverstärkung“ der Schwingungen. Liegt jedoch die Schwingungszahl der Anregekraft, z.B. der Maschinendrehzahl je Sekunde, weit über der Eigenfrequenz, dann wird das Mitschwingen intensiv unterdrückt, die Schwingungen nur mehr stark reduziert an die tragende Unterlage weitergegeben. Die Schwingungsunterdrückung ist bereits sehr ausgeprägt, wenn die Anregungsfrequenz dreimal größer ist als die Eigenfrequenz. Besonders problematisch ist die Körperschallenergie, die – in die Holzbaustruktur einmal eingedrungen – bedeutende Verstärkungen durch Resonanzanhebungen an verschiedensten Konstruktionsteilen erfahren kann. Deren Ausbreitung muss schon an der Vibrationsquelle unterbunden werden. PlattenförmigeTrennbauteile werden durch den auftreffenden Luftschall auch zu Biegeschwingungen angeregt, die sich in diesem Bauteil wie Wasseroberflächenwellen ausbreiten und auf der anderen Bauteilseite wieder zu einer Schallabstrahlung führen. Wenn nun die Luftschallwelle und die dadurch verursachte Biegewelle mit gleicher Geschwindigkeit parallel an einer Wand entlanglaufen, dann entsteht Koinzidenz bei einer bestimmten Frequenz, der Koinzidenzgrenzfrequenz fG . Etwa oberhalb der dreifachen fG wird wieder das Berger’sche Massengesetz maßgebend. Es ist wichtig, dieses starke Schalldämmungs-Absinken außerhalb des bauakustisch relevanten Frequenzbereichs zu halten. Das heißt, dass die Koinzidenzgrenzfrequenz fG bei 31 50Hz oder höher bzw. bei 100Hz oder darunter liegen soll.

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020 Mindestanforderungen an den Schallschutz bei Wänden § 99. Außenwände (Bauordnung Wien) (3) Die nichttransparenten Teile der Außenwände von Wohnungen und Aufenthaltsräumen müssen bei jedem Raum ein bewertetes Schalldämm-Maß Rw von mindestens 47 dB, die transparenten Teile von mindestens 38 dB, aufweisen. Jedenfalls muß sich bei Außenwänden von Wohnungen und Aufenthaltsräumen bei jedem Raum ein bewertetes resultierendes Schalldämm-Maß Rres,w von mindestens 43 dB ergeben.

§ 100. Innenwände (Bauordnung Wien) AlleTrennwände müssen einen ausreichenden Schallschutz haben. Der Schallschutz gilt bei Trennwänden zwischen Wohnungen und Betriebseinheiten als sichergestellt, wenn das bewertete Schalldämm-Maß Rw mindestens 65 dB, bei sonstigen Trennwänden, wenn das bewertete Schalldämm-Maß Rw mindestens 58 dB beträgt. Wohnungseingangstüren müssen ein bewertetes Schalldämm-Maß Rw von mindestens 33 dB aufweisen.

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Schallschutztests (z.B. des FASBA, siehe oben) haben für verputzte einschalige Strohballenwände Schallschutz-Rechenwerte zwischen 42 und 44 dB ergeben.

Messungen an derTechnischen Universität von Ostrava (CZ) mit jeweils 25 mm Lehmputz auf beiden Seiten haben einen Rw = 54 dB ergeben, während die unverputzte Strohballenwand einen Rw = 28 dB aufweist. Das deutet darauf hin, dass der Schallschutz im Strohballenbau im Wesentlichen durch die (schweren) Putzoberflächen erreicht wird. Die von den Landesbauordnungen geforderten SchallschutzMindestanforderungen können damit nur im Einfamilienhaus (gerade) erfüllt werden, für Wohnungstrennwände (bei Mehrfamilien- oder Reihenhäusern, siehe links) reichen beidseitig verputzte Strohballenwände nicht aus, sie müssen mehrschalig errichtet werden. Zwei Beispiele für mehrschalige Wände wurden an derTU Ostrava geprüft: einseitig wurden die Strohballenwände mit 25 mm Lehm verputzt, auf der anderen Seite wurde nach einem 4 cm Luftspalt (auf Lattung) mit einem 1 5 mm Schallschutzpaneel bzw. einem 58 mm Ecopaneel beplankt: Rw = 57 dB

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021 Schallschutz: Aussenwände einschalig und zweischalig Die Holzforschung Austria (HFA) hat einschalige und zweischalige Wände getestet (die Wandaufbauten sind in einem Online-Katalog auf dataholz.com verfügbar). Test einschalige Wände: • Die Auswirkung der Konstruktionsholzstärke auf die Einzahlangaben der Luftschalldämmung ist gering. So differierten etwa bei einer hinterlüfteten Außenwand die Aufbauten mit 1 20 mm und 240 mm starkem Konstruktionsholz im bewerteten Schalldämm-Maß lediglich um DRw = 3 dB. • Die Auswirkung der Hohlraumbedämpfung in der Installationsebene bei Holzrahmenwänden auf die Einzahlangabe der Luftschalldämmung ist bei sachgerecht gedämmter Konstruktionsebene messtechnisch nicht nachweisbar. • Eine Variation der eingesetzten Faserdämmstoffe zur Hohlraumbedämpfung ergibt bei vergleichbaren Rohdichten der Dämmstoffe keine Änderung im bewerteten Schalldämm-Maß Rw der Wandkonstruktion. Hinsichtlich der Lattungsanordnung können bei Holzfassaden folgende Schlussfolgerungen gezogen werden: • Wird die Lattung, wie aus Festigkeitsgründen üblich, direkt mit dem Konstruktionsholz verschraubt oder vernagelt, ist dies schalltechnisch äußerst ungünstig . Durch ein Versetzen der Lattung um 10 cm, sodass die Verschraubung der Lattung nur mehr in der Holzwerkstoffplatte zu liegen kommt, erhöht sich das bewertete SchalldämmMaß Rw um 4 dB bis 5 dB. • Wird die Lattung im rechten Winkel zum Konstruktionsholz und somit horizontal ausgeführt, verbessert sich das bewertete Schalldämm-Maß Rw um 2 dB bis 3 dB. • Wird die Lattung durch einen Schaumstoffstreifen oder ein flächig geklebtes Neoprenband vom Konstruktionsholz getrennt, so bewirkt dies im bewerteten Schalldämm-Maß Rw lediglich eine Verbesserung von 1 dB.

Test zweischalige Wände: Die Holzforschung Austria hat vier verschiedene Außenwärmedämmverbundysteme (WDVS) untersucht, wobei als Putzträgerplatten Fassaden-Polystyrol (EPS-F), elastifiziertes Polystyrol (EPS-FS), Holzwolleleichtauplatten (WW-PT) und Holzweichfaserplatten (WF-PPTh) auf Holzrahmenelementen zum Einsatz kamen. Die Ergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden: • WDVS mit Holzweichfaser- und Holzwolleleichtbauplatten liefern bei ansonsten gleichem Konstruktionsaufbau wesentlich bessere Schalldämm-Maße Rw (bezogen auf die Einzahlangabe verzeichnet man Verbesserungen von 6 dB bis 8 dB) als WDVS mit Polystyrolplatten. • Bei WDVS mit EPS-F kommt es bei gleichen Konstruktionsaufbauten zu sehr unterschiedlichen Messergebnissen. Ursache dafür ist, dass ausschlaggebende schallschutztechnische Kennwerte, wie z.B. die dynamische Steifigkeit, kein Qualitätskriterium bei der Herstellung von Fassadenplatten ist. Streuungen von bis zu 10 dB Unterschied mussten festgestellt werden.

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U6 Lerneinheit U6-S4: Schallschutz (Akustik)

022 Trittschallschutz: Deckenkonstruktionen Beim Trittschallschutz Ln,w ist der Holzbau wegen seiner geringen Bauteilmassen gegenüber dem mineralischen Massivbau im niedrigen Frequenzbereich im Nachteil. Dies kann durch folgende Maßnahmen ausgeglichen werden: > schwimmender Estrich mit hoher flächenbezogener Masse > Beschwerung der Konstruktion durch Beschüttung, Platten > Befestigung von abgehängten Decken [Masse-Feder] > Hohlraumdämmung von Balkendecken mit offenporigen Dämmstoffen Fazit der Tests der Holzforschung Austria: Installationsebenen mit „geschlossenen Schalen“ ohne Dämmstoffeinlage wirken sich grundsätzlich sowohl auf den Luftschallschutz als auch auf den Trittschallschutz ungünstig aus. Den besten Wert mit Hohlraumdämmung erzielte eine mit OSB beplankte Untersicht (Abb.1 oben). Ähnlichen bzw. besseren Trittschallschutz erreicht man auch ohne abgehängte Decke und Hohlraumdämmung ( 58 dB, siehe Abb. unten). Mehr dazu: dataholz.com

FIRE FEUER

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S5

Lerneinheit U6-S3: Entflammbarkeit und Feuerwiderstand Lernziele:

Entflammbarkeit von Stroh Feuerwiderstand von Bauteilen Nationale und internationale Brandtests und Brandvorschriften

Methoden:

Vorlesungen Werkstatt Übungen

Trainer:

Ort:

Schulungsraum Werkstatt

Dauer:

3 Stunden

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Laptop vorbereitete Beispiele

Praxis

Theorie

Vorlesungen, Diagramme, Präsentationen, Videos, ...

Verbrennen von Stroh im freien Bereich und Vergleichen mit gepresstem Stroh Feuerwiderstandswerte für verschiedene Konstruktionen in Produktdeklarationen, im Internet usw. finden Vergleich unterschiedlicher Bauvorschriften in Bezug auf den Brandwiderstand Untersuchen der verschiedenen Strohbauregeln (deutsche Strohbaurichtlinie, französische professionelle Strohbauregeln) in Hinsicht auf Brandwiderstand und Sicherheitsthemen Finden von nationalen Zulassungen in Bezug auf Gebäude im eigenen Land

Unterlagen:

Info Sheets: I1 Brennbarkeit I2 Gebäudeklassen AT und EU (Brandschutz) Text Sheets: X1 Brandtests X2 Zulassung von Bauteilen X3 Bauvorschriften Powerpoint: Überblick über Brennbarkeit & Feuerwiderstand national und international Video/Bilder: Feuertest Brandversuche

Organisation:

Vorbereiten des Arbeitsbereiches fürTeilnehmende mit genügend Plätzen und WLAN Kopien von Textblättern für Multiple-Choice-Tests oder OnlineBereitstellung (für E-Learning). Bereitstellen von Beispielen mit Arbeitsdetails für Gruppen mit zusätzlichen Diskussionen

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S5

Lerneinheit U6-S3: Entflammbarkeit und Feuerwiderstand

023 Brandschutz: abhängig von der Gebäudeklasse

Die Brandwiderstandsdauer wird nach den europäischen REI-Klassen der ÖNORM EN 1 3501 -2 zur Berechnung des Feuerwiderstandes von Bauteilen angegeben: REI 30, REI 60 und REI 90, wobei die Zahl jeweils Feuerwiderstandsdauer in Minuten angibt, die ein Bauteil längstens einem Brand nach Einheitstemperaturkurve ausgesetzt werden kann, ohne zu versagen. „R“ ist das Kriterium für die Tragfähigkeit, „E“ für den Raumabschluss und „I“ für die Wärmeübertragung durch das Bauteil im Brandfall. Bei Strohballenwänden lässt sich REI 30-90 allein mit der Putzstärke einstellen/erreichen (F 30-B: beidseitig 8 mm Putz, F 90-B. 30 mm Putz). Brandklasse: Strohballen entsprechen der Brandkl. B2 (normal entflammbar) bzw. Baustoffklasse E, nach DIN EN ISO 11925-2) bei einer Mindestdichte von 85 kg/m³ Brandvorschriften für die Gebäudeklasse 1 ( GK1 ) Fußbodenoberkante (FOK) max. 7 m; max. 3 oberirdische Geschosse; max. 400 m2 Gesamtgrundfläche; 1 Wohnung (WHG) bzw. 1 Baueinheit (BE); frei stehend Bei Objekten der GK1 wurde, wenn diese Wohn- oder Bürozwecken dienen, von einer Forderung einer Feuerwiderstandsklasse von Bauteilen (ausgenommen Keller, Heizräume usw.) vollständig Abstand genommen . Dies begründet sich damit, dass nach den statistischen Daten die Sicherheit der Nutzer solcher Objekte eben nicht von der Feuerwiderstandsdauer der verwendeten Bauteile abhängt, sondern davon, dass sie bei einem Brand rechtzeitig gewarnt werden. Diesem Umstand wurde durch die verpflichtende Ausstattung mit Rauchwarnmeldern (Heimrauchmelder, Homemelder) Rechnung getragen. Für den Holzbau von besonderem Interesse wird sein, dass bei Gebäuden der GK1 sowie bei Reihenhäusern, welche in die GK2 fallen, brandabschnittsbildende Wände an der Grundstücks- bzw. Bauplatzgrenze (Feuermauern, Brandwände) in REI 60 ausreichend sind. GK2: FOK max. 7 m; max. 3 oberirdische Geschosse; max. 400 m2 Gesamtgrundfläche; max. 5 WHG bzw. BE; Reihenhäuser GK3 : FOK max. 7 m; max. 3 oberirdische Geschosse; max. 400 m2 Gesamtgrundfläche; Gebäude, die nicht unter GK1 –2 fallen GK4: FOK max. 11 m; max. 4 oberirdische Geschosse; 1 BE oder, wenn mehrere WHG bzw. BE, je max. 400 m2 Grundfläche Generell ist festzuhalten, dass bei Objekten der GK2 und GK4, also bis zu einem Fluchtniveau von 11 Metern (dies bedeutet bis zu vier oberirdische Geschosse) REI 60 als ausreichend angesehen wurde und damit eine Ausführung aus brennbaren Baustoffen wirtschaftlich möglich sein sollte. In einigen Bundesländern, in denen die OIB-Richtlinien noch nicht umgesetzt sind, ist hier eine Grenze von drei Geschossen über dem Erdboden vorgegeben. GK5: FOK max. 22 m; Gebäude, die nicht unter GK1 –4 fallen; unterirdische Gebäude Bei Objekten der GK5, also bis zur Hochhausgrenze, kann das jeweils oberste Geschoss in REI 60 ausgeführt werden. Bei Bauvorhaben von bis zu sechs oberirdischen Geschossen können in dieser Gebäudeklasse die beiden obersten in REI 60 ausgeführt werden, obwohl hier ansonsten 90 min gefordert sind. Hier liegt der Gedanke zugrunde, dass bisher Dachgeschossausbauten auch zweigeschossig zugelassen wurden. Zu beachten ist hier, dass fürTreppenhäuser, Flucht-, Aufzugs-, Installationsschächte und dergleichen gegebenenfalls REI 90 erforderlich sein kann. Bei mehr als sechs oberirdischen Geschoßen müssen die für dieTragfähigkeit wesentlichen Bestandteile der Bauteile der Klasse A2 (nicht brennbar, kein Rauch, kein Abtropfen bzw. Abfallen) entsprechen.

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S5

Lerneinheit U6-S3: Entflammbarkeit und Feuerwiderstand

Trittschallschutz: Deckenkonstruktionen

Die Materialprüfungsanstalt Braunschweig hat ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis für feuerhemmende und feuerbeständige strohgedämmte Außenwände ausgestellt. Demnach genügen Schichten aus 8 mm Lehm- oder Kalkputz, um die Feuerwiderstandsklasse „feuerhemmend“ F30-B gemäß DIN 4102 zu erreichen. Mit beidseitig 10 mm Kalkputz kann sogar die Feuerwiderstandsklasse „feuerbeständig“ F90-B gemäß DIN 4102 erreicht werden. Bis zu dreigeschossige Mehrfamilienhäuser bzw. Bürogebäude mit strohgedämmten Wänden können nun aufgrund dieses neuen allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses problemlos genehmigt werden.

RAUM KLIMA

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S6

Lerneinheit U6-S6: Gesundheit und angenehmes Raumklima Lernziele:

behagliche Raumtemperatur (Strahlung, Temperatur, Konvektion) Bedingungen für die persönliche Wohlfühltemperatur (Aktivität, Temperaturzonen, Strahlungswärme, Konvektion) Behaglichkeit und relative Luftfeuchtigkeit (Winter, Sommer) Bedeutung und Grundsätze des Kälte- und Hitzeschutzes im Winter und Sommer Wärme- und Feuchtigkeitsaufnahmekapazität von Stroh und Lehm (Vorteil: Verbesserung des Wohnkomforts) Grenzwerte für akzeptable Zugluft in Abhängigkeit von der Temperatur Grenzwerte für die relative Luftfeuchtigkeit im Innenraum, bis zu denen keine Schimmelbildung auf organischem Material droht

Methoden:

Praxis

Theorie

Vorlesungen Werkstatt Übungen

Vorlesungen, Diagramme, Vorführungen, ...

Trainer:

Ort:

Schulungsraum Werkstatt

Dauer:

3 Stunden

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Laptop vorbereitete Beispiele

Unterlagen:

Info Sheets: I1 Gesundheit und angenehmes Raumklima Powerpoint: Wohngesundheit und Raumklima

Arbeitsgruppen mit 3–4Teilnehmenden erarbeiten Faktoren für angenehmes Raumklima Messung der Oberflächentemperaturen von verschiedenen Materialien Erkennung von Leckagen in Bauteilen mit einfachen Mitteln

Organisation:

Vorbereiten des Arbeitsbereiches für Teilnehmende mit genügend Plätzen und WLAN Kopien von Textblättern für Multiple-Choice-Tests oder Online-Bereitstellung (für E-Learning) Detailbeispiele für Gruppenarbeit und Gruppendiskussion vorbereiten Zusammenstellen von unterschiedlichen Berührungsmaterialien mit unterschiedlichen Lambda-Werten bei gleicher Temperatur (Stahl, Isolierung, Holz, Glas usw.)

U6 â&#x20AC;&#x201C; BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S6

Lerneinheit U6-S6: Gesundheit und angenehmes Raumklima

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S6

Lerneinheit U6-S6: Gesundheit und angenehmes Raumklima

024 Wohngesundheit und Raumklima

Hauptverantwortlich für das in Strohballenhäusern so beliebte und gesunde Raumklima ist der Lehmputz. Er regelt den Feuchteausgleich (gesundes Raumklima), speichert Wärme (keine großen Tag- und Nachtschwankungen), kühlt im Sommer durch Verdunstung und ist frei von schädlichen Ausgasungen, ja er bindet sogar Gerüche. Für unser Wohlbefinden sind auch eine behagliche Raumtemperatur (durch gute Dämmung , das Fehlen von Wärmebrücken bzw. gut gedämmte Fenster sowie die Luftdichtheit der Gebäudehülle) und eine möglichst großflächige Strahlungsheizung (Niedertemperatur) und dadurch verringerte Konvektion im Raum verantwortlich. Dazu trägt bei idealer Planung (Solararchitektur) auch die Sonneneinstrahlung durch Fenster bei (umgekehrt muss auch im Sommer für außenliegende Beschattung gesorgt werden). Natürliche Baustoffe und Oberflächen (beschichtungen) vermeiden (giftige bzw. schädliche) Ausgasungen und elektrostatische Aufladungen (wie z.B. von Kunststoffoberflächen, Vinyl, Laminat, PVC) und diffusionsoffene Baustoffe sorgen für garantierte Schimmelfreiheit (richtige Verarbeitung vorausgesetzt).

ENERGIE

EFFIZIENZ

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S7

Lerneinheit U6-S7: Energiestandard und Programme Lernziele:

Energieausweis & Programme Unterscheiden können zwischen Energiestandard, Endenergieverbrauch, Primärenergieverbrauch usw. Alternative Programme wie PHPP zur genaueren Berechnung des Energieverbrauchs und zur Planung im Bereich Passivhaus oder (fast) Nullenergiehaus sowie für das Design von Gebäuden mit besserem Raumklima (Sommer, Lüftung, technische Gemeinkosten, Primärenergie)

Methoden:

Vorlesungen Werkstatt Übungen

Praxis

Theorie

Vorlesungen, Beispiele, Diagramme, Präsentationen …

Arbeitsgruppen mit 3–4Teilnehmenden arbeiten an Detailbeispielen U-Wert Kalkulation inkl. Glaserdiagramm und PED (www.uwert.net) Überprüfung und Verständnis von Energieleistungserklärungen Prüfen und Verstehen von PHPP-Berechnungsbeispielen, vorzugsweise verglichen mit dem Energieleistungszertifikat desselben Gebäudes Freeware für EBPD finden Finden und Vergleichen der nationalen Vorschriften mit EU-2020Energieeffizienzzielen für Gebäude Was fehlt diesen Zielen noch?

Trainer:

Ort:

Schulungsraum Werkstatt

Dauer:

3 Stunden

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Laptop vorbereitete Beispiele

Unterlagen:

Info Sheets: I1 Energieausweis und Programme Text Sheets: X1 Europäischer Energiecode (Gebäude-Effizienz 2020) X2 EED X3 ENEV X4 PHPP X5 klima:aktiv Haus X6 Minergy (CH) Powerpoint: Energieausweis und Energieeffizienz

Organisation:

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S7

Lerneinheit U6-S7: Energiestandard und Programme

025 Energieausweis und Energieeffizienz

Der Energieausweis legt die Zuordnung eines Gebäudes zu einer Energieklasse (A++ bis G) fest. Die Klassen unterscheiden sich bezüglich des Gesamtenergiebedarfs eines Gebäudes. Dazu gehören z.B. die elektrische Energie (Licht, Betrieb von Pumpen ...) und Gas, Holz, Kohle je nach Heizsystem. Bei der Erstellung eines Energieausweises wird berücksichtigt: Vorgegeben ist die genaue Anordnung aller Bauteile, die beheizten Raum umschließen – Boden, Decke, Wände, Fenster, Türen – mit ihrem jeweils eigenen Wärmedurchgangskoeffizienten . Zugleich werden den Bauteilen die Standard-U-Werte zugewiesen, sodass man über tatsächliche und Referenzwerte der Gebäudehülle verfügt. Sie werden verglichen und resultieren in der Zuordnung zu einer Energieklasse. Der Wärmeverlust durch diese Bauteile wird in kWh/a angegeben. Diese Maßzahl bezogen auf die Nutzfläche plus Wandgrundfläche exklusive der Dämmschicht ergibt den Energieverbrauch (Heizwärmebedarf) in kWh/m²a . Der Energieausweis gibt zudem Auskunft über die wichtigsten Kennwerte wie Primärenergiebedarf, CO2-Emissionen und den Gesamtenergieeffizienzfaktor eines Gebäudes (Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus, Schule, Bürogebäude etc.) oder eines Gebäudeteils (Wohnung, Geschäftslokal etc.).

U6 â&#x20AC;&#x201C; BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

Lerneinheit U6-S7: Energiestandard und Programme

LERNEINHEIT S7

geforderter U-Wert (ab 1974)

Quelle: lehmfinger.lima-city.de

SUSTAINABILITY

UMWELT

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S8

Lerneinheit U6-S8: Umweltverträglichkeit Lernziele:

GWP, AP, Primärenergieinhalt (PEI) und CO 2-Speicherkapazität von Stroh im Vergleich zu anderen Baustoffen (Baubook, Ökoindex) unterschiedlicher Land- und Energieverbrauch (A/V-Verhältnis) Vergleich des ökologischen Fußabdrucks eines Strohgebäudes mit solchen in herkömmlicher Bautechnik Energie- und Materialverbrauch für den Bauprozess Lebenszyklus-Werkzeuge (z.B. Ökoindex)

Methoden:

Praxis

Theorie

Vorlesung Werkstatt Weltcafé

Vorlesungen, Diagramme, …

Weltcafé Internetsuche Vergleichen und Bewerten des PEI verschiedener Konstruktionssysteme CO 2-Berechnung der verschiedenen Materialien Materialien aufgrund ihrer Umweltbelastungspunkte (UBP) auswählen und bewerten

Trainer:

Ort:

Schulungsraum Werkstatt

Dauer:

1 Stunde

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Literatur Laptop vorbereitete Beispiele

Unterlagen:

Info Sheets: I1 GWP von Baustroh/m³ I2 www.Baubook.info I4 eco2soft LebenszyklusBewertungsinstrument Powerpoint: GWP, UBP und Umweltverträglichkeit

Organisation:

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S8

Lerneinheit U6-S8: Umweltverträglichkeit

U-Wert und AP

AP (Versäuerungspotential: Versäuerung durch Ausgasung in die Atmosphäre (in kg SO 2 equ.)

Ökoindex (OI) und GWP

GWP: Das Treibhauspotential (Global Warming Potential) oder CO2-Äquivalent steht für den relativen Beitrag zum Treibhauseffekt

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S8

Lerneinheit U6-S8: Umweltverträglichkeit

Primärenergiebedarf (n.e.)

PED: Der Primärenergiebedarf ist das Hauptergebnis der Energiebedarfsberechnung nach Richtlinie 2002/91 /EG (EPBD, Energieeffizienzrichtlinie), die zur Berechnung der CO2-Emissionen als Faktor der Umweltbilanz dient.

Unterschied PED in Heizjahren

Heizjahre Equivalent (5.600 kWh/a) [a]

SUSTAINABILITY

NACHHALTIGKEIT

U6 – BAUPHYSIK UND NACHHALTIGKEIT

LERNEINHEIT S9

Lerneinheit U6-S9: Wirtschaftliche und soziale Nachhaltigkeit Lernziele:

nachhaltige Wirtschaft und die Rolle des Strohballenbaus darin regionale, lokale, soziale und finanzielle Aspekte des Strohballenbaus Gebäudetypen und Wohnbau aus ökonomischer Sicht Die Energieniveaus von Gebäuden im Zusammenspiel mit deren Heiz- und Kühlsystemen schaffen unterschiedliche ökonomische Werte und Kosten. hyrarchisch und gemeinschaftlich strukturierten Gesellschaften

Methoden:

Praxis

Theorie

Vorlesung Diskussion Weltcafé

Vorlesung, Diagramme, …

Weltcafé Internetsuche Workshop Diskussion

Trainer:

Ort:

Schulungsraum Werkstatt

Dauer:

4 Stunden

Ausrüstung:

Beamer (Projektor) Flipchart und Schreibstifte Literatur Laptop vorbereitete Beispiele

Unterlagen:

Text Sheets: X1 Buchtipp: Günther Moewes, „Weder Hütten noch Paläste“ Powerpoint: Impulsvortrag Nachhaltigkeit

Organisation:

STEP – Straw Bale Training for European Professionals UNIT 6 – Bauphysik & Nachhaltigkeit (201 7) Herausgeber/Redaktion/Tipps: Herbert Gruber (ASBN) Mitarbeit: Helmuth Santler, Viktor Gach, Isabelle Melchior, BuildStrawPro-Team (Erasmus+ Projekt), mit Texten von: TU Wien, Institut für Architekturwissenschaften, ProHolz und FASBA (Dirk Scharmer, Burkhard Rüger). Design & Fotos: Herbert Gruber; weitere Fotos: Pexels, Illustrationen/Icons: Michael Howlett (SBUK) Dieses Handbuch basiert auf dem Handbuch der LeonardoGruppe STEP (201 5)