Wandsysteme aus Nachwachsenden Rohstoffen

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Die erfolgreiche Markteinführung neuer Bauprodukte hängt, neben einem guten Marketing Konzept wesentlich von technischen Zertifizierungen ab.

Ziel dieses Projekts ist es, die Überleitung der innovativen Strohballen- Bauweise von einer experimentellen Phase in eine professionelle Phase durch die erforderlichen technischen Zertifizierungen, durch Hilfsmittel für eine effektive Qualitätssicherung und durch optimierte Passivhaus- taugliche Konstruktionen, zu unterstützen.

Dafür wurde Forschung und Entwicklungsarbeit in den folgenden drei Bereichen geleistet:

• Technische Tests und Prüfzertifikate hinsichtlich Feuerbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit in Übereinstimmung mit österreichischen und europäischen Baustandards
• Erarbeitung konstruktiver Lösungen für Wandaufbau und Anschlussdetails,
• Entwicklung eines mobilen Prüflabors zur Qualitätssicherung vom Strohballen am Feld bis zum fertigen Haus

Die untersuchten strohgefüllten Holzständerkonstruktionen wurden von der Magistratsabteilung 39-VFA: Versuchs- und Forschungsanstalt der Stadt Wien - Akkreditierte Prüf- und Überwachungsstelle, durchgeführt und führten zu außerordentlich guten Ergebnissen, sowohl hinsichtlich der Wärmedämmeigenschaften als auch hinsichtlich der Brandbeständigkeit.

Auf Grund von vorliegenden in den USA durchgeführten Wärmeleittests lagen die erwarteten Werte der spezifischen Wärmeleitfähigkeit ([lambda]; SI-Einheit: W/mK) bei ca. 0,05W/mK. Das bedeutet, dass mit dem für Nachwachsende Rohstoffe vorgesehenen 20%igen Feuchtezuschlag Strohballen ein lambda von ca. 0,06W/mK zu erwarten war. Die tatsächlichen Ergebnisse der durchgeführten Messungen zeigten sogar deutlich bessere Werte. Die spezifischen Wärmeleitfähigkeiten der getesteten Strohballen mit Dichten von 83kg/m³ bzw. 100kg/m³ lagen bei 0,0337 W/mK bzw. 0,0380 W/mK. Diese Prüfwerte ([lamda]P) entsprechen mit dem 20% Feuchtezuschlag [lambda] Rechenwerten von

[lambda]R = 0, 0404 W/mK bzw. 0,0456 W/mK

Der erste Wert wurde nach ISO 8301 und der zweite Wert nach ÖNORM B 6015 Teil 1 gemessen (Prüfzertifikate im Anhang des Endberichts).

Getestet wurde auch die Brennbarkeitsklasse des Baustoffs Stroh und der Brandwiderstand des ganzen Bauteils, des kompletten Wandaufbaus.
Baumaterialien sind hinsichtlich ihrer Brennbarkeit in vier Baustoffklassen unterteilt:

Für einen weitreichenden Einsatz von Strohballen im Bauwesen im Rahmen der rechtlichen Vorschriften ist die Baustoffklasse B2 - normal brennbar erforderlich.
Bauteile werden in Kategorien (F30, F60, F90) eingeteilt, die den Brandwiderstand des jeweiligen Bauteils in Minuten ausdrücken.

Die in den USA durchgeführten Brandtests zeigten, dass der geringe Sauerstoffgehalt im Ballen für die schlechte Brennbarkeit von gepresstem Stroh verantwortlich ist. Diese Ergebnisse wurden von den im Rahmen dieses Projekts durchgeführten Brandtests bestätigt. Die verwendeten Strohballen und der untersuchte Stroh Wandaufbau wurden gemäß ÖNORM B3800 getestet.

Die Strohballen aus unbehandeltem Weizenstroh der Rohdichten 120kg/m³ und 90kg/m³erreichten die

Baustoffklasse B2 - normal brennbar

(Prüfzertifikat siehe Anhang).

Für den getesteten Wandaufbau (mit Strohballen gedämmte Holzständerkonstruktion, beidseitig verputzt) wurde die

Brandwiderstandsklasse F90

erreicht (Prüfzertifikat siehe Anhang).

Diese ausgezeichneten Ergebnisse beweisen, dass Konstruktionen mit hoher Feuerbeständigkeit auch ohne chemische Brandschutzmittel realisiert werden können.

Vermeidung von Fehlerquellen und Optimierung der Anschlussdetails sind entscheidend für Funktionalität von Niedrigenergie- und Passivhauskonstruktionen. Im Projekt wurden acht verschiedene Varianten von Wandaufbauten auf der Basis strohgefüllter Holzständerkonstruktionen berechnet und optimiert:

Alle Aufbauten haben hohe Funktionalität und erfüllen durch die exzellente Wärmedämmung Passivhausstandard. Die vorhandenen Speichermassen gegen sommerliche Überhitzung erreichen mittlere Werte. Die diffusionsoffene Bauweise verhindert Probleme mit Feuchte in der Wand. Durch das hohe Austrocknungspotenzial solcher Bauweisen verursachen selbst kurzfristige unvorhersehbare Wassereinbrüche (z.B. Wasserrohrbruch) keine bleibenden Bauschäden. Den Schallschutz betreffend, kann davon ausgegangen werden, dass mit zweischaliger Bauweise ein ausreichender Schallschutz zu erzielen ist, einschalige Gebäude müssen in diesem Punkt noch verbessert werden.

Die winddichte Ausführung der Gebäudehülle kann ohne Probleme konstruktiv gelöst werden.

Der Brandschutz stellt keine bautechnischen Probleme dar. Strohballenwandaufbauten können ohne zusätzlichen Aufwand für Brandschutzmaßnahmen in F90 ausgeführt werden (siehe Prüfzertifikat im Anhang).

Die Konstruktionen für die Anschlüsse können wärmebrückenfrei ausgeführt werden, eine eigene Installationsebene vermeidet Beeinträchtigungen der Luftdichtigkeitsebene. Fensteranschlüsse, sowie Decken und Kelleraufbauten können ebenfalls passivhaustauglich ausgeführt werden.

Die bautechnischen Profile der untersuchten Varianten des Strohwandaufbaus sind im Detail im Kapitel "Fehlerquellenanalyse/Anschlussdetails" bzw. im Anhang ersichtlich.

Für die Überprüfung der Qualität der Strohballen und als Grundlage für den Aufbau eines Qualitätssicherungssystems wurde ein mobiles Prüflabor entwickelt, konstruiert und bereits in der Praxis getestet. Die adäquateste Lösung ist eine Mischung aus High-tech und Low-tech Messgeräten die in einem Messkoffer montiert und daher leicht transportierbar sind. Abmessungen, Gewicht, Temperatur und Feuchte der Ballen werden ermittelt, um Maßhaltigkeit, Dichte und weitere bauphysikalische Faktoren feststellen zu können. Eine optische Beurteilung erfolgt in Bezug auf Farbe, Form, Homogenität, Reinheit (Korngehalt und Fremdpflanzen im Strohballen) und Schimmelbefall. Damit kann die Qualitätsbeurteilung der Strohballen vervollständigt werden.

Mit dem Praxistest konnten Einsatzfähigkeit und Tauglichkeit des mobilen Prüflabors überprüft und Erweiterungen des Messequipments vorgenommen werden. Die Produktbeschreibungen der verwendeten Messgeräte befinden sich im Anhang.

Beachtet werden muss beim Strohballenbau, dass es während der Bau- bzw. Nutzungsphase zu keinem Schädlings- oder Nagetierbefall des Bauobjekts kommt. Die in der Literatur angeführten Untersuchungen widerlegen die gängigen Vorurteile und kommen zu dem Ergebnis, dass in der Nutzungsphase Strohballenbauten bei fachgerechter Verarbeitung weder unter Nagetierbefall, noch unter Schimmel- oder Bakterienbefall leiden.

Das allergene Potenzial von hellem, sauberen Stroh ist gering.

Nichts desto trotz ist es wichtig Ballen einwandfreier Qualität zu verwenden und die Konstruktionen fehlerfrei auszuführen. Bei unsachgemäßer, zu feuchter Verarbeitung von Stroh oder beim Eindringen von Feuchtigkeit in die Wand, kann es zu Schimmelbildung kommen, die Nutzungsdauer und Wohnqualität des Gebäudes erheblich einschränken würde.

Die bereits erarbeiteten Ergebnisse lassen die Schlussfolgerung zu, dass der Strohballenbau ein hohes Entwicklungspotenzial hat, welches schon durch die in den USA durchgeführten Studien aufgezeigt wurde. Mit den in diesem Projekt bereitgestellten technischen Grundlagen und der Zertifizierung des Baustoffes Stroh wird sein Markteinsatz vorbereitet und dem Niedrigenergie- und Passivhaus-Sektor der Zugang zu einem innovativen Baustoff ermöglicht. Die internationale Strohbau-Recherche im Rahmen des Parallelprojektes "Fördernde und Hemmende Faktoren für den Einsatz von Nachwachsenden Rohstoffen im Bauwesen hat ergeben, dass der Strohballenbau eine hohe Vielseitigkeit aufweist und neben dem Einfamilienhaus auch für weitere Gebäudenutzungen anwendbar ist. Aus diesen Erkenntnissen leiten sich weitere Forschungsfragen ab, deren Klärung notwendig ist, um den Strohballenbau zu entsprechendem marktwirtschaftlichen und bauökologischen Stellenwert zu verhelfen. Dazu zählen folgende Punkte:

• Die Verbesserung der Informationsverbreitung
• Die Erweiterung der Strohballenkonstruktionen in technischer und stilistischer Hinsicht
• Die Verbesserung der Verfügbarkeit des Baustoffs in der erwünschten Menge und Qualität
• Verbesserte Nutzung des regionalen Potenzials des Strohballenbaus
• Erhöhung der regionalen Wertschöpfung, im besonderen für die Landwirtschaft
• Effiziente Kooperationsformen und -strukturen für den Strohballenbau
• Überprüfung des Langzeit-Verhaltens

Mit der Realisierung und Nutzung des "S-House", einem Projekt der GrAT ("Haus der Zukunft" - Themenschwerpunkt "Innovative Baukonzepte"), wird eine effektive Informations- und Disseminationsarbeit für den Strohballenbau ermöglicht. Das "S-House" Projekt baut auf den Ergebnissen dieser Studie auf. Das Demonstrationsgebäude und Infozentrum wird als strohgefüllte Holzständerkonstruktion errichtet und zeigt neben dem Strohballenbau weitere Bauprodukte und ökologisch sinnvolle und funktionelle konstruktive Lösungen aus Nachwachsenden Rohstoffen im Einsatz.

Projektleiter:

Robert Wimmer
GrAT - Gruppe Angepasste Technologie an der Technischen Universität Wien

MitarbeiterInnen:

Hannes Hohensinner
Luise Janisch
GrAT - Gruppe Angepasste Technologie an der Technischen Universität Wien

Kooperationspartner:

Herbert Gruber
Walter Passauer
Österreichisches Strohballen Netzwerk asbn
IBO - Österreichisches Institut für Baubiologie und -ökologie

Beteiligtes Unternehmen:

StrohTec GesmbH

Kontakt

Dipl.-Ing. Robert Wimmer
GrAT - Gruppe Angepasste Technologie an der Technischen Universität Wien
Wiedner Hauptstraße 8-10
A 1040 Wien
Tel.: +43 1 58801 - 49523
Fax: +43 1 786 42 05
E-mail: r.wimmer@grat.tuwien.ac.at