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Kurztitel: Holzbalkenköpfe
Ausführende Stelle: Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg - Fachbereich Architektur, Bauingenieurwesen und Versorgungstechnik
Laufzeit: 02/2012 bis 09/2016
Bewilligte Summe: 381.173 €
Förderkennzeichen: 0329663O
Themen: Sanierung von Einzelgebäuden, Neue Materialien, Modellierung & Simulation, Planung & Auslegung
Innovation: Holzschäden durch Pilze werden mit einem mit neu entwickeltem Modell prognostiziert. Reale Gebäude und ein Holzbalken-Prüfstand liefern Daten, um konstruktive Details zwischen Innendämmung und Holzbalkendecken genauer untersuchen und bewerten zu können.
Schlagworte:
Kurztitel: Holzbalkenköpfe
Ausführende Stelle: Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) - Institutsteil Holzkirchen (IBP-H)
Laufzeit: 02/2012 bis 09/2016
Bewilligte Summe: 700.894 €
Förderkennzeichen: 0329663P
Themen: Sanierung von Einzelgebäuden, Neue Materialien, Modellierung & Simulation, Planung & Auslegung
Innovation: Holzschäden durch Pilze werden mit einem mit neu entwickeltem Modell prognostiziert. Reale Gebäude und ein Holzbalken-Prüfstand liefern Daten, um konstruktive Details zwischen Innendämmung und Holzbalkendecken genauer untersuchen und bewerten zu können.
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Quintessenz

  • Forschungsprojekt liefert Daten, Modelle und Bewertungsverfahren, um Unsicherheiten bei der Planung von Innendämmsystemen zu reduzieren
  • Verschiedene Einbauvarianten und konstruktive Details werden in Referenzprojekten genauer untersucht und bewertet
  • Wachstum von holzzerstörenden Pilzen lässt sich auf Basis von detaillierten Laboruntersuchungen und einem Prognosemodell abschätzen und vermeiden
  • Projekt liefert konkrete Empfehlungen zur Vermeidung von Schäden, insbesondere für innen gedämmte Außenwände mit eingebundenen Holzbalken

Bei der Sanierung historischer Gebäude sind übliche Außendämmsysteme oft nicht anwendbar. Die innenseitige Dämmung von Außenwänden ist aber vielfach möglich. Jedoch gibt es bei Planern und Bauherren Bedenken, insbesondere im Falle von Holzbalkendecken, welche die Innendämmung durchdringen. Mit dem Forschungsprojekt werden die Sanierungsmöglichkeiten systematisch untersucht. Die entwickelten Grundsätze für eine bauphysikalisch unbedenkliche Sanierung historischer Bauwerke und weitere Hilfsmittel für Planer sollen Vertrauen in die Option Innendämmung schaffen.

Projektkontext

Bei der Sanierung von historischen Gebäuden mit Holzbalkendecken verzichten Planer und Bauherren oftmals auf Innendämmsysteme oder setzen diese sehr zurückhaltend ein. Zumeist aus Unsicherheit wird damit ein deutliches Energieeinsparpotenzial und die Chance auf mehr Raumkomfort vertan.

Auch die von den Materialherstellern zur Verfügung gestellten Informationen können Planer und Handwerker verunsichern. Manchmal fehlen hier wichtige Details oder es werden derart hohe Anforderungen formuliert, dass die Innendämmsysteme aus Kostengründen nicht ausgeführt werden.

Mit diesem Forschungsprojekt wurde anhand von praktischen Beispielen in Gebäuden und mit Messungen an Prüfständen wissenschaftlich fundiert aufgezeigt, wie sich Innendämmung und Holzbalkendecken „vertragen“ und wo ggf. die Grenzen für die innenseitige Dämmung von Außenwänden liegen. Ziel ist der häufigere und nachweislich sichere Einsatz von Innendämmung bei der energetischen Sanierung von Altbauten bei gleichzeitiger Vermeidung von Bauschäden.

Auflagerbereich einer um 1700 errichteten Holzbalkendecke in einem Barockschloss vor der Sanierung

Auflagerbereich einer um 1700 errichteten Holzbalkendecke in einem Barockschloss vor der Sanierung

© BTU Cottbus-Senftenberg
Ansicht einer ausgeführten Überblattung mit darüber liegendem originalem Holzbalkenkopf

Ansicht einer ausgeführten Überblattung mit darüber liegendem originalem Holzbalkenkopf

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Holzkirchen

Forschungsfokus

Mit dem Forschungsprojekt sollte untersucht werden, unter welchen Bedingungen Holzbalkendecken durch Innendämmung gefährdet sind. Hierfür wurden verschiedene Referenzgebäude mit unterschiedlichen Innendämmsystemen und verschiedenen Einbausituationen der Holzbalkenköpfe detailliert untersucht. Mit mehrjährigen Laboruntersuchungen wurden die Wachstumsbedingungen holzzerstörender Pilze erforscht. Auf dieser Basis wurde ein Prognosemodell für das Pilzwachstum entwickelt und verfeinert. Ergänzend wurden verschiedene Prüfstandsmessungen an Holzbalkenköpfen durchgeführt, um damit eine Software zur hygrothermischen Simulation auch für dreidimensionale Vorgänge validieren zu können.

Einbau der Holzfeuchtefühler für die Erfassung der oberflächennahen Feuchte (im Bild Nr. 48) und der Kernfeuchte des Balkenkopfes (Nr. 50)

Einbau der Holzfeuchtefühler für die Erfassung der oberflächennahen Feuchte (im Bild Nr. 48) und der Kernfeuchte des Balkenkopfes (Nr. 50)

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Holzkirchen
Verlauf der im Stirnholz der Balkenköpfe gemessenen Porenluftfeuchte. Es zeigt sich, dass der Austrocknungsprozess 3 Jahre nach der Sanierung abgeschlossen ist. Währenddessen ist die Feuchte auch nach der Anbringung einer Innendämmung auf einem unkritischen Niveau.

Verlauf der im Stirnholz der Balkenköpfe gemessenen Porenluftfeuchte. Es zeigt sich, dass der Austrocknungsprozess 3 Jahre nach der Sanierung abgeschlossen ist. Währenddessen ist die Feuchte auch nach der Anbringung einer Innendämmung auf einem unkritischen Niveau.

© BTU Cottbus-Senftenberg
Ansicht der Sanierungsvariante mit Schlitzblech im eingebauten Zustand vor dem Verschließen der Maueröffnung

Ansicht der Sanierungsvariante mit Schlitzblech im eingebauten Zustand vor dem Verschließen der Maueröffnung

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Holzkirchen
Ausgeführte Sanierungsvarianten für die Holzbalkenköpfe mit unterschiedlichen Auflagern, Dämmausführungen und daraus resultierenden thermischen und hygrischen Besonderheiten. Mit Angaben zur eingebauten Sensorik.

Ausgeführte Sanierungsvarianten für die Holzbalkenköpfe mit unterschiedlichen Auflagern, Dämmausführungen und daraus resultierenden thermischen und hygrischen Besonderheiten. Mit Angaben zur eingebauten Sensorik.

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Holzkirchen
Lageplan der Deckenbalken mit zugehöriger Sanierungsvariante (schwarze Zahlen) und der Bezeichnung (blaue Beschriftung)

Lageplan der Deckenbalken mit zugehöriger Sanierungsvariante (schwarze Zahlen) und der Bezeichnung (blaue Beschriftung)

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Holzkirchen
Zeitverläufe der an den Balkenköpfen auf der Nordseite gemessenen Holzfeuchten in Oberflächennähe (oben) und im Kernbereich (unten)

Zeitverläufe der an den Balkenköpfen auf der Nordseite gemessenen Holzfeuchten in Oberflächennähe (oben) und im Kernbereich (unten)

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Holzkirchen
Verlauf der am Balkenkopf Im Februar 2015 gemessenen Temperaturen

Verlauf der am Balkenkopf Im Februar 2015 gemessenen Temperaturen

© Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Holzkirchen
Auflagerbereich einer um 1776 errichteten Holzbalkendecke in einem denkmalgeschützten Schulgebäude – sämtliche Balkenköpfe im Bestand sind schadenfrei

Auflagerbereich einer um 1776 errichteten Holzbalkendecke in einem denkmalgeschützten Schulgebäude – sämtliche Balkenköpfe im Bestand sind schadenfrei

© BTU Cottbus-Senftenberg
Einbaudetail: Anschluss des Holzbalkens an die Innendämmung

Einbaudetail: Anschluss des Holzbalkens an die Innendämmung

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik IBK
Balkenkopfprüfstand im Innenklimabereich

Balkenkopfprüfstand im Innenklimabereich

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik IBK
Messdaten von Temperaturen und Wassergehalt im Balkenkopfprüfstand

Messdaten von Temperaturen und Wassergehalt im Balkenkopfprüfstand

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik IBK

Erfolge

Die untersuchten Referenzgebäude demonstrieren, wie Holzbalkendecken und Innendämmung ohne Probleme koexistieren können. In diesen Gebäuden konnte mit der Innendämmung sowohl die historische Ansicht der Fassade als auch die historische Bausubstanz in Form der Holzbalkendecken erhalten bleiben. Trotzdem entspricht der niedrige Wärmeenergieverbrauch modernen Ansprüchen. Damit konnte gezeigt werden, dass mit Innendämmung auch historische Gebäude heutigen Anforderungen an den Wärmeschutz genügen können. Das bietet neue Perspektiven für deren Erhaltung und weitere Nutzung.

Mit der Weiterentwicklung von Modellen zur Simulation hygrothermischer Vorgänge und für die Schadensprognose kann der Einsatz von Innendämmung genauer und sicherer auf die jeweilige Gebäudesituation abgestimmt werden. Die bauphysikalisch unbedenkliche Funktionsweise lässt sich so in der Planung einfacher nachweisen.

Letzte Aktualisierung: 8. März 2018

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