Bauteilentwicklung für Lehm - Passivhäuser

Entwicklung von großflächigen, geschosshohen Baumodulen aus nachwachsenden Rohstoffen (Holz, Stroh, Hanf u.a.) und Lehmbaustoffen als Zulieferteile für den Bau von Passivhäusern.

Title and Synopsis

Development of modular parts for clay-passive houses

Development of extensive storey-high modular parts made of renewable primary products (wood, straw, hemp) for clay-passive houses.


Inhaltsbeschreibung, Inhaltsverzeichnis

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Das n&l Lehm-Passivhaus Baumodul-System besteht grundsätzlich aus einer vollständigen Passivhaus-Außenhülle aus großformatigen Doppelriegel-Holzrahmen Bauteilen für eine Plattform auf Streifenfundamenten, den Außenwandbauteilen, den Deckenbauteilen und aus einer massiven Fertigteil Holzzwischendecke aus 125 cm breiten, bis 12 m langen Dübelbaumdecken-Fertigteilen, sowie einer tragenden Fertigteil-Mittelwand in Holzrahmenbauweise. Alle Bauteile außer den Dübelbaumelementen wurden z.T. in Varianten bis zum 1:1 Modell aufgebaut und auch teilweise ein zweites Mal wenn das Ergebnis nicht befriedigend war.

Die wichtigsten Entwicklungsschritte waren:

  • Dimensionierung der Tragstruktur und der Bauelemente zur Verwendung von geeignetem Ballenstroh als Dämmstoff und für Bahn- wie Straßentransport.
  • Die Entwicklung von industriellen Fertigungstechniken für Lehm-Passivhaus-Bauelemente durch Optimierung der Lehm-Faser Mischtechnik und der Lehm-Beschichtungsverfahren.
  • Die Entwicklung eines Lehm-Faser Verbundes zu einer im Verbund mit Lehmputz luftdichten aber diffusionsoffenen und kapillar leitfähigen Auskleidung von Oberflächen aus Vollholz (Rauschalung, Blockwand). Die Wirksamkeit dieser Lehm-Vliestechnik wurde mit einer Testzelle im Wiener Forschungszentrum Arsenal und mittels Drucktests im Passivhaus nachgewiesen.
  • Der Nachweis, dass ein Konzept des kapillar leitfähigen, luftdichten Einschlusses von unbehandeltem Stroh zwischen zwei Lehmschichten in Außenwänden kondensatfrei funktionieren kann. Er wurde mit Messung des Feuchteverhaltens unterschiedlicher Aufbauvarianten eines Bauteils und zuletzt mit Langzeitmessungen an den Bauelementen eines Demonstrationsgebäudes erbracht.

Planungsfreiheit:

Alle Zwischenwände sind nicht tragend konzipiert, beliebig anordenbar und können auch in Eigenleistung eingebaut werden, ebenso im Prinzip wie alle anderen Arbeiten innerhalb der Hülle. Das Bausystem gewährleistet vor allem den Standard einer luftdichten Passivhaus - Außenhülle.

Die Bauteile ermöglichen ein kompromisslos baubiologisches System zur Herstellung von Passivhäusern, bilden sozusagen einen "Baukasten" mit Modulen aus erneuerbaren Rohstoffen und unbegrenzt wiederverwendbaren, echten Lehmbaustoffen, der dem Planer größtmögliche Gestaltungsfreiheit einräumt und mit standardisierten Passivhaus-Details Sicherheit und Kostenersparnis schon bei der Planung bringt.

Daher wird für die Zwischendecke eine gedübelte Londyb-Massivholzelementdecke gewählt, Öffnungen für Stiegen und Durchbrüche können daher (in statisch vorgegebenen Grenzen) fast beliebig angeordnet werden, auch spätere Umbauten sind einfach, abfallfrei, schnell und daher kostengünstig machbar.

Der Planungs-Raster aller Außenwand-, Dach- und Bodenmodule, also der gesamten Außenhülle beträgt 131 cm in der Längsachse des Gebäudes.

Außenwandbauteile:

Bis zu einer Länge von 8m können Wandmodule immer ein Vielfaches von 131 cm lang sein. Die maximale Höhe der Wandmodule ist 320 cm, sie sind geschoßhoch.

Die Lichte zwischen den Säulen der Außenwandmodule beträgt 121 cm, so dass übliche Fenster- und Türbreiten problemlos planbar sind. Es wurde ein System zum nachträglichen Fenster- und Türeneinbau mit Flachsfilz und Flachsfasern entwickelt, das zusammen mit der Lehm-Vliestechnik Luft-und Winddichtheit ermöglicht.

Mittelwand-Bauteile:

Die tragende Mittelwand aus Mittelwand-Modulen in Längen bis 8 m benötigt je nach statischem Erfordernis Aussteifungen in Form von Diagonalen und lastabtragenden Säulen. Diese werden zwischen der lastverteilenden Kopf- und Fußschwelle der geschoßhohen Module nach statischem Erfordernis eingeplant, sind aber ohne fixen Raster variabel anordenbar. Ein solches Bauteil wurde in Vitis versuchsweise in einigen Feldern mit Biofaser-Stampflehm ausgefacht. Die rationellste Art der Ausfachung wäre hier die mit Lehmplatten und Hohlraumdämmung aus Flachsdämmstoff zeigte sich im Modellversuch.

Plattformbauteile und Deckenbauteile:

Die Wandbauteile stehen standardmäßig auf den Plattformbauteilen. Die Deckenbauteile und die Plattformbauteile sind maximal 9 Meter lang, also standardmäßig (aber nicht zwingend) eine maximale Wandmodul-Länge plus zwei Wandstärken lang. Sie sind ebenfalls beidseitig auf der Rauschalungsebene mit Lehm-Vliestechnik ausgeführt und werden aus der Erfahrung mit den Testbauteilen in Zukunft beidseitig mit Biofaserlehm vorverputzt, die Unterseite zusätzlich mit einer Schilfstuckaturlage an der Unterseite ausgeführt, was ihnen eine größere Robustheit bei Verladung und Transport verleiht. Die Deckenbauteile unterscheiden sich nur durch ihre größere Dicke bedingt durch die 66 cm Strohdämmung zur Erreichung des u-Werts von 0,09 W/m2K. Alle Ver-und Entsorgungsleitungen sollten vorteilhafterweise möglichst nur durch ein Bodenbauteil geführt werden. Aus der Erfahrung mit Details aus dem Test-Plattformbauteil wird in Zukunft die Rohrdurchführung in Details so ausgebildet, dass Kondensatbildung bei Winterbaustellen glatt abgeleitet wird.

Dach:

Die Dachform ist grundsätzlich frei wählbar und hat keinen unmittelbaren Zusammenhang mit dem Bauteilsystem. Als Standard wird eine einfache, niedrige Pfettendachkonstruktion auf der Baustelle bei der Montage durch den Zimmereibetrieb aufgesetzt. Sie trägt ein einfaches Folien-Grasdach. Stattdessen könnte aber auch mit entsprechend höheren Kosten z.B. ein konventionelles Satteldach ausgeführt werden.

Außenfassaden:

Die Standard-Variante wird die Ausführung als hinterlüftete Holzverkleidung vor einer dann kaum sichtbaren dünnen Lehm-Außenhülle sein. Eine weitere kombinierbare Variante ist die Ausführung einer mit üblichem Dünnputz verputzten Holzweichfaserplattenebene. Mit höherem Kostenaufwand kann die Fassade auch ganz oder teilweise als 8 cm Biofaserlehmwand ausgeführt werden.

Montage, Innenausbau:

Die Montage soll durch eine regionale Holzbaufirma erfolgen. Die lehmbautechnischen Arbeiten sollen durch eine regionale natur&lehm Fachverarbeitungs- Partnerfirma erfolgen. Diese führt die Lehm-Vliesarbeiten an den Bauteil-Stößen auf der Baustelle aus und bringt den Lehmfeinputz auf den Innenwänden nach Wahl auf.

Der Innenputz besteht aus Biofaser-Lehm, die Außenwandoberfläche aus einer Biofaserlehm-Schicht. Die lückenlose Umhüllung der bis zu 8 x 3,2 m großen Bauteile mit Pflanzenfaser-Lehmbaustoffen auf einer Vliesschicht bewirkt eine permanente kapillare Entfeuchtung des Dämmstoffs in der Wand und wirkt zugleich als Luftdichtheitsebene, Dampfbremse, Windbremse und Feuchtepuffer. Der Einbau des Strohs und die Trocknung der Bauteile erfolgt witterungsgeschützt in der Halle.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Die technischen Ziele des Projekts wurden vollständig erreicht. Durch die zweimalige Unterbrechung des Projektablaufes aus externen Gründen kam es allerdings zu einer ganz erheblichen Zeitverzögerung bei der Durchführung des Projekts und damit in der Folge zur Verzögerung bei der Markteinführung.

Es konnten alle notwendigen Fertigungstechniken für Lehm-Passivhaus - Bauelemente entwickelt werden.

Die Optimierung der Lehm - Faser Mischtechnik wurde wesentlich vorangebracht, was im mittlerweile erteilten EU-Patent für Biofaserlehm auch auf der rechtlichen Seite seinen Niederschlag fand.

Die Luftdichtheit der Lehm-Vliestechnik konnte mit Hilfe der Messungen am Modell im Forschungszentrum Arsenal nachgewiesen werden.

Mittlerweile ist sie im ersten Demonstrationsgebäude auch in der Praxis in zwei Messdurchgängen gemeinsam mit dem Wärmedämmverhalten mit dem erwarteten Erfolg gemessen worden.

Auch das Feuchteverhalten entspricht den Erwartungen an diese neuartige Bautechnik mit Baumodulen, deren Strohdämmkern durch die hohe permanente kapillare Entfeuchtungsleistung der gewählten Lehmbaustoffmischung trocken gehalten und nur dadurch konserviert wird.

Das Außenwand - Bauelement erhielt auf der Außenseite eine auf 8 cm dimensionierte Konstruktionsebene für die Grundversion mit Biofaserlehmschicht.

Fassaden- Alternativen

In dieser Ebene können beim hier entwickelten Bausystem statt dieser schweren Konstruktionsvariante auch unterschiedliche andere Außenoberflächen verwendet werden, vom Fassadenkollektor über hinterlüftete Holzverkleidungen bis zu verputzbaren Holzweichfaserplattensystemen. Diese Bauelement-Varianten benötigen durch ihr wesentlich geringeres Gesamtgewicht einen erheblich geringeren Logistik Aufwand.

Lediglich das bauphysikalische Grundprinzip des Aufbaus der Holz-Lehm-Stroh Bauteile muss gewährleistet bleiben. Das ist der innenseitig luftdichte, aber allseitig diffusionsoffene Einschluss eines Naturfaserdämmstoffs in kapillar leistungsfähige Lehmbaustoffschichten und die ausreichende Verbindung dieser Schichten zur Umgebungsluft. Die Stärke dieser Lehmbaustoffschichten kann von wenigen Millimetern bis zu 8 cm bei der Biofaserlehm-Außenwand variiert werden.

Ausblick / Empfehlungen

Aufgrund dieser Bauteil-Entwicklungsarbeit konnte ein erstes Demonstrationsgebäude, das Lehm-Passivbürohaus Tattendorf realisiert werden. Diese nun möglichen Lehm-Passivhausbauten ermöglichen eine bisher noch nirgends erreichte Kombination von hoher Energieeffizienz, nachhaltigen Baustoffen mit baubiologischem Wohn- oder Arbeitskomfort zu akzeptablen Preisen.

Diese dem heutigen Baustandard weit vorauseilende Innovation braucht nun für einen breiteren kommerziellen Einsatz in Österreich und Deutschland vorrangig eine Investition in ein Marketing, das die dokumentierten Vorteile dieser Bauweise einsetzt und verbreitet.

Eine Weiterentwicklung dieser Bauteiltechnik für den zukünftigen Einsatz bei der Sanierung großvolumiger Bauten aus der 2.Hälfte des 20.Jhdts auf Passivhausstandard ist vorstellbar.

Für den aktuellen Einsatz in den Reformstaaten, die derzeit als Folge des EU-Beitritts eine Baukonjunktur mit sehr konventionellen Bauweisen erleben, wäre diese innovative Bautechnik wegen der möglichen weit höheren Energieeffizienz und des dort geringeren Arbeitskostenanteils wirtschaftlich interessant, was die geringere ökologische Motivation in diesen Ländern etwas kompensieren könnte.

In dieser Region Europas wird es darum gehen mit einem wesentlichen österreichischen Wertschöpfungsanteil eine regionale Produktion aufzubauen. Ein konkretes Interesse dafür gibt es aus den baltischen Staaten.

Bei einem kurzen Studienaufenthalt mit einer EU-Delegation im Dezember 2005 in Bangladesch zeigte sich völlig überraschend, dass die vorliegende, für Europäische Verhältnisse entwickelte nachhaltige Holz-Lehm Bautechnik in Südasien mit neuesten Werkstoff-Innovationen auf Basis von Bambus statt Bauholz ein enormes ökologisch und ökonomisch Erfolg versprechendes Einsatzpotential im dort boomenden Bausektor hätte.


Projektbeteiligte

Projektleiter:

Roland Meingast
Fa. natur&lehm Lehmbaustoffe GmbH

Partner:

  • Arch. Prof. Dipl.Ing.Wolfgang Reinberg, Architekturbüro Reinberg
  • Ing. Werner Vogel; Managementbüro für Forschung und Entwicklung
  • Ing. Erich Longin; Fa. Longin Holzbau GmbH
  • Franz u. Andreas Zöchbauer, Fa. Zöchbauer
  • Ing. Payerl; Fa. Fex, Öko-Faserverarbeitung
  • Waldviertler Flachshaus Gmbh
  • Arch. Bernhard Oberrauch

Kontakt:

Roland Meingast
natur&lehm Lehmbaustoffe GmbH
Oberwaltersdorferstraße 2 c, A-2523 Tattendorf
Tel.: 0043/2253/81 030/0
Fax: 0043/2253/81 030/18
E-Mail: r.meingast@lehm.at
Internet:www.lehm.at


FFG ID: 805731

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