Wenn es wärmer wird

INHALTE DES BEITRAGS

Folgen für Gebäude aus Holz
Heiße Sommer und milde Winter
Extremwetterereignisse in Gebäuden aus Holz
Nutzungsdauerkatalog
Langlebige Holzkonstruktionen
Abdichtung im Holzbau
Holzartenauswahl
Probleme früh erkennen
Trocknungspotenzial
Fazit

Statistiken zeigen, dass seit der Industrialisierung die CO2-Konzentration in der Atmosphäre ständig gestiegen ist und weiterhin steigt. Es wird auf unserem Planeten laufend wärmer. Laut den Klimaforschern sollen Hitzetage zunehmen, Tage mit Dauerfrost seltener werden, und Nachtfröste wird es weiterhin geben. Die Niederschläge im Winterhalbjahr sollen vorwiegend aus Regen bestehen, der Wind sich nicht verändern und es soll in immer regelmäßigeren Abständen zu Extremwetterereignissen kommen. Das kann längere Phasen mit Hitze und Trockenheit, Starkregen, Stürme, aber auch viel Schnee in kurzer Zeit bedeuten.

Folgen für Gebäude aus Holz

Hitze und Trockenheit sind Rahmenbedingungen, die dem Holzbau tendenziell eher zugutekommen als schaden. Holzgebäude sind in der Regel gut gedämmt. Gute Sockelzonen, ordentliche Vordächer, vernünftig dimensionierte Verglasungsflächen und zweckmäßiger Sonnenschutz lassen Gebäude aus Holz in allen Wetterlagen gut bestehen. Was im Winter gut dämmt, schützt auch im Sommer gut vor Hitze. Wenn durch gute Beschattung der Glasflächen wenig Hitze ins Gebäude eindringt, dann wird auch nur wenig überschüssige Wärme aus dem Gebäude hinausgetragen. Kühle Phasen in der Nacht können gut genutzt werden, um das Gebäude durch Nachtlüftung wieder ein niedrigeres Temperaturniveau zu bringen. Holzgebäude reagieren in dieser Hinsicht schneller – mineralische Gebäude sind dagegen träge. Wie Studien der TU Graz belegen, wirken besonders Faktoren wie Dämmung, Beschattung und Nachtlüftung ausschlaggebend auf das Innenraumklima ein.

Heiße Sommer und milde Winter

Immer wieder taucht die Frage auf, ob ein heißer Sommer zu Problemen mit zu trockenem Holz führen kann.

Ein Blick ins Loughborough- bzw. Keylwerth-Diagramm verrät, dass auch ein sehr heißer Sommer für die Holzfeuchtigkeit kaum Veränderung bringt. Wirklich trocken wird die Luft in Innenräumen erst im Winter, wenn die kalte Außenluft, die wenig Feuchtigkeit enthält, aufgewärmt wird. Die warme Luft im Sommer enthält viel Feuchtigkeit – es macht für die Holzfeuchtigkeit kaum einen Unterschied, ob es 5 °C mehr oder weniger hat. Mildere Winter führen zu einem höheren Feuchtegehalt der Luft. Das wird tendenziell zu weniger Rissen bei Holzkonstruktionen bzw. bei Gipsplattenbekleidungen dieser Gebäude führen.

Extremwetterereignisse in Gebäuden aus Holz

Heikler als die Hitze sind Extremwetterereignisse, die häufiger werden, aber nicht vorhersagbar sind. Wo, wie stark und in welcher Art sie auftreten, ist ungewiss. Auch deren Folgen können nicht verallgemeinert werden, sondern hängen stark davon ab, an welchem Standort sich welche Art von Gebäuden befindet.

Für Holzbauteile ist Feuchtigkeit das größte Risiko. Es wäre daher naheliegend, dass besonders Überschwemmungen für Holzgebäude ein besonderes Bedrohungsszenario darstellen. Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass die Schäden an Holzgebäuden oft schneller und einfacher zu beheben sind, als dies bei mineralischen Gebäuden möglich ist (siehe Leitfaden – Sanierung von hochwassergeschädigten Holzhausbauten [1]).

Der wichtigste Faktor, um Folgeschäden wie Fäulnis oder Schimmelbildung zu verhindern, ist, rasch auf das Schadensereignis zu reagieren. Das Wasser muss so schnell wie möglich raus aus der Konstruktion. Vorzugsweise wird die Innenbeplankung der Wände bis 30 cm über dem höchsten Wasserstand entfernt. Danach müssen die Dämmung der Wand und der Fußbodenaufbau entfernt werden. Die verbleibende Konstruktion ist zu reinigen und danach auszutrocknen.

Wenn die Holzfeuchtigkeit an allen Stellen weniger als 20 % beträgt, kann die Konstruktion wieder geschlossen, können die Fassade und der Fußbodenaufbau erneuert werden.

Natürlich sind auch bei einem Holzhaus die Schäden nach einem Hochwasser enorm, aber in der Regel beschränkt sich der größte Teil des Schadens auf die Einrichtung, gelagerte Gegenstände, Verkleidungen und Dämmungen. Die Tragkonstruktion bleibt häufig unbeschädigt, und das Gebäude kann nach wenigen Wochen wieder bezogen werden. Hier gilt, wie schon erwähnt: Solange der Schaden schnell erkannt und behoben wird, gibt es kaum Folgeschäden.

Oft wird bei Gebäuden von robusten Konstruktionen gesprochen. Es ist wohl kein Zufall, dass im Wort „robust“ der Wortstamm „Quercus robur“, nämlich „Stieleiche“, steckt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass robust dabei nicht als „unzerstörbar“ oder „ewig haltbar“ zu verstehen ist. Es geht nicht nur um eine Materialeigenschaft, eine Konstruktion gilt als robust, wenn man ihr „ansieht“, wie lange sie noch hält, und wenn Schäden schnell und einfach repariert werden können. Dabei sind u. a. folgende Eigenschaften wichtig:

• gute Zugänglichkeit
• ein konstruktiv logischer Aufbau
• eine reparaturfreundliche Konstruktion sowie
• gute und rasche verfügbare Informationen (z. B. Werkpläne) und Materialien für den Sanierungsfall.

Nutzungsdauerkatalog

Im Nutzungsdauerkatalog [2] finden sich Informationen zur Gesamtnutzungsdauer von Gebäuden je Nutzungskategorie. Der Katalog ist damit eine große Hilfe bei (Rest-) Wertberechnungen von Gebäuden und Gebäudekomponenten. Für zu Wohnzwecken und gemischt genutzte Gebäude ist darin eine Gesamtnutzungsdauer von 50 bis 80 Jahren sowie für Wohn- und Geschäftsgebäude in besonderer städtischer Ausführung (Gründerzeithäuser) von 100 bis 120 Jahren angesetzt. Für Einkaufszentren, Supermärkte und Fachmärkte wird eine Gesamtnutzungsdauer von 20 bis 30 Jahren angegeben.

Neben den Angaben für das gesamte Gebäude gibt es zusätzlich Informationen auf Ebene der Bauteile. Für Außenwände, Decken und Dachstühle finden sich (materialunabhängig und mit kleinen Schwankungen) Angaben von rund 70 Jahren. Für Fenster und Putz- oder Holzfassaden oder Blecheindeckungen wird eine Lebensdauer von rund 40 Jahren angegeben.

Und dennoch gibt es genügend Beispiele für viel längere Nutzungsdauern (siehe Abb. 6 und 7). Es gibt viele gebaute Beispiele von Holzgebäuden, die ein Alter von mehreren hundert Jahren haben und immer noch ihre Funktion erfüllen. Eigentlich ist der Begriff der Lebensdauer nicht korrekt, weil Gebäude nicht leben – im Falle von Gebäuden und Gebäudeteilen aus Holz passt der Begriff aber gut, weil Holzkonstruktionen durch den biologischen Zersetzungsprozess sprichwörtlich „zu leben“ beginnen.

Auch in der Stadt gibt es seit über hundert Jahren Erfahrungen mit dauerhaften Holzbauteilen. In etwa 35.000 Gründerzeithäuser in Wien bestehen die Wände aus Ziegelmauerwerk und die Decken sind aus Holz. Die Wohnungstrenndecken sind meist als Tramdecken, die oberste Geschossdecke meist als Dippelbaumdecke ausgeführt, um im Brandfall (des Daches) die Trümmerlast aufnehmen zu können.

Anderseits gibt es zahlreiche Fälle, bei denen schon nach wenigen Jahren gravierende Schäden an den Holzkonstruktionen entstanden sind (z. B. Flachdächer mit Dicht/Dicht-Aufbauten). Die Nutzungsdauer eines Holzgebäudes hängt stark mit der Konstruktion zusammen.

Langlebige Holzkonstruktionen

Der konstruktive Holzschutz steht, wenn es um die Langlebigkeit von Holzkonstruktionen geht, an erster Stelle. Oberstes Ziel ist, eine länger andauernde Durchfeuchtung (Staunässe) zu verhindern und rasches Abtrocknen zu gewährleisten. Wichtig ist, dass Holz, welches nass wird, rasch wieder trocknen kann. Die wichtigsten Holzschutzmaßnahmen sind daher:

• Wasser fernhalten: mittels Überdachungen, Vordächern, Abdeckungen, Bekleidungen, korrekte Sockelausführungen
• Wasser rasch ableiten: durch Abschrägungen, Hinterschneidungen, Tropfkanten mit Fugen von 7 bis 10 mm, Leitblechen und eine zweite wasserführende Ebene
• Wasserfallen vermeiden: keine Sacklöcher

Konstruktionsfehler, die zu Durchfeuchtungen und in weiterer Folge zu Fäulnis führen, können durch andere Maßnahmen nicht kompensiert werden und gehen mit einer Verkürzung der Lebensdauer einher.

Abdichtung im Holzbau

Bei genauer Betrachtung sind die oben angeführten drei Punkte gut geeignet gegen Wasser von außen und beziehen sich hauptsächlich auf die Fassade. Tatsächlich wird eine Holzkonstruktion aber auch von innen durch Feuchtigkeit beansprucht, wenn keine geeigneten Maßnahmen umgesetzt werden. Um Kondensatschäden zu verhindern, haben sich Dampfbremsen (z. B. Folien, OSB-Platten) bewährt – besonders in Feuchträumen sind geeignete Abdichtungen auszuführen.

Dabei muss das Prinzip der Abdichtung im Holzbau überlegter geplant und ausgeführt werden als bei anderen Materialien. Holz verändert seine Abmessungen, wenn sich die Holzfeuchtigkeit ändert. Wenn die Fußschwelle einer Wand mit 15 % Holzfeuchtigkeit eingebaut wurde und im Laufe der Zeit auf 9 bis 10 % Feuchtigkeit trocknet, bedeutet das bei einer 20 cm breiten Schwelle eine Querschnittsveränderung von durchschnittlich rund 3 mm. Für eine aufgerollte Zweikomponentenabdichtung, die Boden und Wand verbindet, ist die Überbrückung einer 3 mm breiten Fuge eine enorme Beanspruchung.

Materialien und deren Eigenschaften können sich im Laufe der Jahre verändern. Die Materialdehnung z. B. bei Verblechungen kann durch jahrelanges Hin- und Herbiegen von Falzverbindungen infolge von Wärmedehnung dazu führen, dass Bleche einreißen, Folien aus Kunststoff können durch Hitzeeinwirkung oder UV-Bestrahlung altern und verspröden oder Dichtstoffe oder Klebebänder mit der Zeit ihre Elastizität verlieren. Anderseits haben Bauteilöffnungen von mehr als dreißig Jahre alten Rahmenbaukonstruktionen gezeigt, dass unter Platten verdeckte und damit geschützte Folien noch völlig neuwertig erscheinen und funktionstauglich sind (siehe Abb. 8). Im Nutzungsdauerkatalog finden sich zum Thema Abdichtungen sehr unterschiedliche Angaben. Je nach Material sind Nutzungsdauern von 20 bis 40 Jahren angegeben. Bei modernen Produkten wie Flüssigkunststoffen gibt es, mangels Erfahrungswerten, erst die Angaben „5 bis … Jahre“, für Verbundabdichtungen im Bad werden „10 bis 25 Jahre“ genannt.

Wenn an einer Dampfbremse oder einer Abdichtung ein altersbedingter Schaden passiert, heißt das in der Regel, dass es eine kleine Fehlstelle gibt. An einer Kante existiert ein kleiner Riss oder die Verklebung versagt in kleinen Bereichen. Solche Fehlstellen funktionieren in der Folge nicht wie eine Sanduhr, bei der in der gleichen Zeit die gleiche Menge Sand in beide Richtungen läuft, vielmehr kann Wasser in die Konstruktion gelangen; durch die kleine Öffnung ist aber keine Trocknung möglich. Der konvektive Eintrag von Feuchtigkeit hat begonnen, ob ein Abtrocknen über Diffusion erfolgen kann, hängt von vielen Faktoren ab. Das darunterliegende Material feuchtet unbemerkt immer weiter auf. Besonders Dämmstoffe, aber auch Holz, können in dieser Weise relativ große Mengen an Wasser aufnehmen – leider nicht, ohne dabei ihre Eigenschaften zu verändern.

Bei Dämmstoffen reduziert sich die Dämmwirkung was in der Regel zu weiteren Feuchteproblemen durch Kondensation führt. Holz kann eine gewisse Menge Feuchtigkeit aufnehmen und ändert dann „nur“ seinen Querschnitt. Wenn eine Holzfeuchtigkeit von rund 25 % überschritten wird, können holzzerstörende Pilze ans Werk gehen.

Holzartenauswahl

Für die Dauerhaftigkeit von Holzkonstruktionen ist die Auswahl der passenden Holzarten maßgebend. Zwar gibt es viele Holzarten, aber für tragende Konstruktionen sind nur wenige geeignet. Zumal bestimmte Hölzer nicht in der nötigen Menge zur Verfügung stehen und Werte für die Berechnung des Tragwerkes in den Normen fehlen. Die Klassifikation der natürlichen Dauerhaftigkeit gegen holzzerstörende Pilze (lt. ÖNORM EN 350–2) erfolgt in fünf Klassen, wobei Klasse 1 „sehr dauerhaft“, Klasse 2 „dauerhaft“, Klasse 3 „mäßig dauerhaft“, Klasse 4 „wenig dauerhaft“ und Klasse 5 „nicht dauerhaft“ bedeutet. Fichten- und Tannenholz, das entspricht etwa 95 % des in Konstruktionen verbauten Holzes, liegen in der Klasse 4, Kiefern- und Lärchenholz in den Klassen 3 bis 4 und Eichenholz in Klasse 2. 95 % der tragenden Holzkonstruktionen sind offenbar aus einem Material, das als „wenig dauerhaft“ eingestuft ist. Die Auswahl der passenden Holzart bringt uns der Beantwortung der Frage, was zu Langlebigkeit einer Konstruktion aus Holz führt, nicht ausreichend näher.

Chemischer Holzschutz

Naheliegend wäre, dass Holz umso länger hält, desto gewissenhafter es mit Holzschutzmittel behandelt wurde. Ein Blick in die relativ junge Normenreihe ÖN B 3801 – ÖN B 3802 1–4 zeigt, dass es eine Unterscheidung in sechs verschiedene Gebrauchsklassen gibt:

• Gebrauchsklasse GK0: Holz in Räumen, Holzfeuchtigkeit ständig < 20 %
• Gebrauchsklassen GK1/GK2: Holz unter Dach, Holzfeuchtigkeit < 20 % (GK1) bzw. kurzfristig > 20 % (GK2)
• Gebrauchsklasse GK3.1/GK3.2: Holz ist der Bewitterung ausgesetzt, gelegentlich > 20 % Holzfeuchtigkeit bzw. häufig > 20 %
• GK4: Holz in ständigem Erd- bzw. Wasserkontakt

Aus den Einbausituationen wird eine Gefährdung durch Insekten, Pilze und Moderfäule abgeleitet. Gemäß dieser Norm ist das Bauen bis zur GK2 ohne chemische Holzschutzmaßnahmen möglich. Konstruktive und bauphysikalische Grundsätze müssen aber sorgfältig umgesetzt werden. Das bedeutet, dass solche Systeme empfindlich auf Fehler reagieren, weil eine Durchfeuchtung (aus welchem Grund auch immer), die nicht rasch wieder abtrocknen kann, bewirkt, dass die Konstruktion plötzlich von Gebrauchsklasse 0 in die Gebrauchsklasse 4 rutscht.

Wenn nun die Nutzungsdauer einer Decke (z. B. 80 Jahre) mit der Nutzungsdauer von Abdichtungen von 40 (bei Verbundabdichtungen von 25) Jahren zusammenkommen, ist ein gesteigertes Maß an Vorsicht geboten. Chemischer Holzschutz kann in der Regel nur einen kleinen Beitrag leisten, um die Langlebigkeit von Holzkonstruktionen wesentlich zu verlängern.

Probleme früh erkennen

Wenn ein Riss entsteht, ein Stück Fassade sich aufwölbt, sich feuchte Flecken bilden, dann ist bei Holzkonstruktionen rasches Handeln besonders wichtig. Früher war es im Ernstfall (der selten eintrat, weil es kaum direkte Wasseranschlüsse, die defekt gehen konnten, gab) relativ einfach, die Schadensstelle zu lokalisieren. Sie war ungefähr dort, wo sich darunter der nasse Fleck gebildet hatte. Die Konstruktionen waren früher (mangels Alternativen) verhältnismäßig fehlerfreundlich. Wenn etwas kaputt war, konnte – auch ein Laie – das schnell erkennen, Probleme wurden behoben und einer langen Nutzungsdauer stand wenig im Wege.

Heute ist dies schwieriger, aber trotzdem möglich. In der neu errichteten Wohnhausanlage in Hallein-Burgfried (Salzburg) wurden einfache und unscheinbare Indikatorröhrchen mit Ø 15 mm in der Decke der Bäder verbaut, um Probleme schnell erkennen zu können.

Trocknungspotenzial

Mithilfe von bauphysikalischen Berechnungen ist es möglich, abzuschätzen, ob sich während der Wintermonate Kondensat in einer Konstruktion bildet und ob dieses Kondensat auch wieder austrocknen kann. Diese Berechnung wird oft standardmäßig gemacht und zu den Akten gelegt. Materialien haben unterschiedliche Werte, was die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke ausdrückt (s_d-Wert):

• diffusionsoffen: s_d < 0,5 m
• diffusionsbremsend: s_d 0,5 bis 10 m
• diffusionshemmend: s_d 10 bis 100 m

Der s_d-Wert gibt an, wie die Fähigkeit eines Bauteils zur Durchlässigkeit von Wasserdampf im Vergleich zu einer äquivalenten Luftschichtdicke ist. Dass eine 0,2 m dicke Luftschicht dem Wasserdampf wenig Widerstand bietet, ist naheliegend, bei höheren Werten von mehreren Metern sind die Größenordnungen schwierig vorstellbar. Bei einem nicht proportionalen Verlauf von Ursache und Wirkung lohnt es sich, besonders genau hinzusehen.

Meistens geht es um die Fragestellung, wie in eine Konstruktion möglichst keine Feuchtigkeit eindringen kann. Dann wäre „dichter“ natürlich besser als „weniger dicht“.

Bei Betrachtung der Abbildung 10 ist leicht erkennbar, dass zwischen einem s_d-Wert von 10 m und einem s_d-Wert von 1.000 m wenig Unterschied besteht. Eine Schicht mit solchen Werten lässt de facto keinen Wasserdampf durch. Aber es macht einen großen Unterschied, ob eine Schicht einen s_d-Wert von 0,2 m oder 5 m hat. Nach ÖN B 8110–2 kann nachgewiesen werden, ob es im Jahresverlauf in einem Bauteil zu Kondensatbildung kommt:

a) Nachgerechnet wurde ein Standardwandaufbau mit Dampfbremse aus Grobspanplatten (OSB-Platte), Riegelkonstruktion mit Dämmung aus Mineralwolle, Gipsfaserplatte und 10 cm WDVS auf Polystyrolbasis (EPS-System, U-Wert gesamt 0,17 W/m2K).

• s_d-Wert OSB-Platte (innen) = 3 m
• s_d-Wert Gipsfaserplatte, Kleber, EPSPlatte, Unterputz, Deckputz in Summe (außen) = ca. 6,7 m

Obwohl die Konstruktion außen einen höheren Diffusionswiderstand als innen hat, ergibt die Berechnung:

• Berechnung ohne Anfangsfeuchte: Es kommt zu keiner Kondensation im Bauteilinneren.
• Berechnung mit Anfangsfeuchte: Das
  Kondensat aus der Anfangsfeuchte kann
  vollständig austrocknen. Daher kann das
  Auftreten schädlicher Feuchte im Bauteilinneren
  im Rahmen des vereinfachten
  Nachweises gemäß ÖN B 8110–2:2020 als
  vermieden betrachtet werden.

1. b) Der gleiche Wandaufbau wurde auch mit
   einem WDVS auf Holzweichfaserplattenbasis
   mit gleichem Gesamt-U-Wert verglichen.
   s_d-Wert OSB-Platte (innen) = 3 m
   s_d-Wert Holzweichfaserplatte, passendes
   Unterputzsystem und Deckputz in
   Summe (außen) = ca. 0,7 m

Außerdem wurde auch ein System mit WDVS auf Mineralwollebasis auf Gipsfaserplatten (GF) und ein System mit WDVS auf Hanfbasis sowie eines auf GF nachgerechnet. Alle drei Systeme (Holzweichfaser direkt, Mineralwolle auf GF und Hanfauf GF) weisen einen ähnlich niedrigen s_d-Wert des Fassadensystems auf. Auch die Berechnungen dieser drei Wandsysteme ergeben dasselbe Ergebnis wie beim EPSSystem.

Eine Konstruktion mit einer hinterlüfteten Holzfassade wird außen einen sd-Wert von ca 0,2 m und daher ein noch höheres Austrocknungspotenzial haben. Es wäre wichtig, diesen Sicherheitspuffer klarer sichtbar zu machen und nicht nur anzugeben, ob etwas (gerade noch) akzeptabel ist. Wichtig ist, auch im späteren Betrieb eines Gebäudes einschätzen zu können, wie robust und fehlerfreundlich eine konkrete Konstruktion tatsächlich ist.

Eine einfache Checkliste kann helfen:

• Welche konkreten Einwirkungen gibt es?
• Wie viel Rücktrocknungspotenzial hat die Konstruktion?

Bei einer Außenwand mit hinterlüfteter Holzfassade entstehen bei einer eingeschraubten Befestigung, beispielsweise eines Sonnensegels, wenig Probleme, selbst wenn ein paar Tropfen Wasser in die Konstruktion eindringen. Die Konstruktion kann gut abtrocknen. Die gleiche Befestigung durch ein EPS-Fassadensystem kann zu unerfreulichen Konsequenzen führen, obwohl bei beiden Konstruktionen das gleiche wandbildende System ausgeführt wurde.

Fazit

Der Klimawandel wird für Gebäude und Konstruktionen aus Holz kein großes Problem darstellen. Holz ist ein feuchtesensibles Material, und es gibt Situationen, in denen es – meist als Kombination von mehreren Faktoren – zu Schäden kommt. Fast immer sind diese Schäden aber in ihrer Ursache nachvollziehbar, im Umfang einzugrenzen, und die Schäden können repariert werden. Wenn es tatsächlich einen Schaden gibt, ist im Zweifelsfall rasches Reparieren die schlaue und kostenschonende Devise.

Ziel sind einfache und robuste Konstruktionen, die Fehler verzeihen. Fehler können passieren und es ist davon auszugehen, dass Materialien nach vielen Jahrzehnten unter hoher Beanspruchung irgendwann kaputtgehen. Bei einer reparaturfreundlichen Konstruktion sollte das Problem früh und leicht erkennbar sowie einfach behebbar sein.