HPZ-Mauerwerk - Dämmstofffreie High-Performance-Außenwand aus Ziegelmauerwerk

Ausgangssituation/Motivation

Über die Außenwand eines Gebäudes laufen 25% aller Wärmeströme zwischen Innen und Außen. Dies verdeutlicht die Bedeutung der Außenwand für den Energiebedarf eines Gebäudes. Getrieben von gesetzlichen Vorschriften zur „Energieeinsparung und Wärmeschutz" haben sich Wärmedämm-Verbundsysteme am Markt etabliert. Diese erfüllen zwar die geforderten Wärmedämmeigenschaften, lassen aber die Lufttemperaturen in Quartieren im Sommer steigen, verhindern die Gewinnung solarer Wärmeenergie in der Heizperiode und sind am Ende ihrer relativ kurzen Nutzungsdauer als Gefahrenstoff zu entsorgen.

Die monolithische, mineralisch verputzte Ziegelmauer hingegen kann sowohl die Nachhaltigkeitsanforderungen als auch die hohen thermischen Anforderungen an städtische Wohn- und Bürogebäude erfüllen, wenn die Architektur, das Mauerwerk und der Ziegel dahingehend optimiert sind. Die derzeit am Markt befindlichen, thermisch optimierten, hochporosierten Ziegel sind zu wenig tragfähig, um die Architektur der Wahl – den Mehrgeschoßwohnbau – realisieren zu können.

Inhalte und Zielsetzungen

Im hier vorgestellten Projekt wird ein makrostruktureller Ansatz verfolgt, um dieses Problem zu lösen. Die Tragfähigkeit des Ziegels soll erhöht werden, indem der Lochanteil reduziert wird, ohne die Wärmedämm-Eigenschaften zu verschlechtern. Dieses paradox erscheinende Ziel wurde theoretisch bereits erreicht und unter dem Namen „TRALAM" patentiert.

Anhand einer Case-Study eines 8-geschossigen Wohngebäudes konnte gezeigt werden, dass die Anforderungen an die Tragfähigkeit eines 50 cm-TRALAM-Mauerwerks bei einer Gebäudehöhe von 22 m erreicht werden, der Heizwärmebedarf nach U-Wert-Verfahren jenem eines WDV-Systems entspricht und ein zusätzlicher solarer Energiegewinn über die nicht gedämmte opake Außenfläche von 10% lukriert wird.

Für die Steigerung der Tragfähigkeit ohne Veränderung der Scherbenfestigkeit wird mehr Ton gebrannt und verbraucht – mit all den damit verbundenen Auswirkungen auf den ökologischen Fußabdruck der Herstellung. Im Gegenzug wird mit dem High-Performance-Mauerwerk für die Schaffung derselben Wohnfläche nur ein Drittel des Baugrundes und ein Drittel der Dachfläche benötigt, weil die Tragfähigkeit des Ziegels ca. verdreifacht wird und folglich ca. drei Mal so viele Geschoße realisiert werden können wie derzeit.

Darüber hinaus wird bei TRALALM-Bauweise kein Dämmstoff verbaut, die Lebensdauer wird signifikant verlängert, da sich aufgrund der Robustheit des Ziegels der Fassadenputz nach einer Nutzungsphase erneuern lässt (Reparierbarkeit). Außerdem nutzt die Bauweise solaren Energiegewinn im Winter und sorgt für eine Reduktion der sommerlichen Überhitzung.

Methodische Vorgehensweise

Um diese vielversprechenden Ergebnisse auch in die Realität übertragen zu können, ist eine umfassende, experimentelle Verifikation notwendig. Die TU-Graz plant, dieses Vorhaben in Kooperation mit der heimischen Ziegelindustrie durchzuführen.

Eines der Ziele dieses geplanten F&E-Projekts ist die Durchführung eines 1-jährigen Feldversuchs in einem der Prüfhäuser an der TU-Graz, um die tatsächliche Gesamtenergiebilanz messtechnisch bestimmen zu können. Die noch nicht erprobte Herstellung der dafür erforderlichen Ziegel birgt ein hohes Risiko. Dieses soll minimiert werden, indem das hier präsentierte Sondierungsprojekt als Vorstufe zum kooperativen F&E-Projekt auf die Machbarkeit der Herstellung und die finale Optimierung des Ziegel- und Verbanddesigns fokussiert.

Erwartete Ergebnisse

Es wird erwartet, dass sich eine Reduktion der Luftspaltdicke von 8 auf 4 mm herstellungstechnisch realisieren lässt und mit ca. 200 prototypischen Viertelsteinen ausreichend Laborversuche für die mechanische und bauphysikalische Charakterisierung gemacht werden können, um das Folgeprojekt detailliert planen zu können.

Projektleitung

Technische Universität Graz - Labor für Konstruktiven Ingenieurbau

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Forschungsverein Steine – Keramik
• Architekt Horst Gamerith, Em.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.

Technische Universität Graz
Labor für Konstruktiven Ingenieurbau
Priv.-Doz. Dipl.-Ing. Dr.techn. Bernhard Freytag
Inffeldgasse 24
A-8010 Graz
Tel.: +43 (316) 873 7050
E-Mail: freytag@tugraz.at
Web: www.lki.tugraz.at