DE10255717A1

DE10255717A1 - Holzbausystem zur Erstellung insbesondere von Wärmebrückenfreien Aussenwänden bei Niedrigenergie- und Passivhäusern

Info

Publication number: DE10255717A1
Application number: DE10255717A
Authority: DE
Inventors: Vinko Miocic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-27
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-02-19

Abstract

Bei dem im Niedrigenergiehausbau heute häufig verwendeten Holzrahmenbau lassen sich aufgrund des hohen Holzanteils Wärmebrücken nur schwierig vermeiden und machen oft zusätzliche Dämmschichten notwendig. Durch die vielen liegenden Hölzer (Schwellen und Rähme) gibt es Setzungsprobleme bei mehrgeschossigen Häusern. Dieses innovative Holzbausystem soll die genannten Nachteile vermeiden und zusätzliche Flexibilität ermöglichen. DOLLAR A Das Holzbausystem besteht aus Modulen, die lagenweise und versetzt wie im großformatigen Mauerwerksbau montiert werden. Diese bestehen aus Innen- und Außenplatten, inneren und äußeren Pfosten, Stegen und Querhölzern, deren Material und Dimensionierung je nach den Anforderungen (erhöhte Tragfähigkeit, Brandschutz, Wärmedämmung) unterschiedlich gewählt werden können. Die Verbindung der Innen- und Außenseite erfolgt durch Stege aus schlecht wärmeleitenden Holzwerkstoffen. Die Dämmung aus einblasbaren Materialien (z. B. Cellulose, Holzfasern) wird nachträglich eingebracht. DOLLAR A Herstellung von wärmebrückenfreien Niedrigenergie- und Passivhäusern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Holzbauelement zur Herstellung insbesondere von wärmebrückenfreien Außenwänden bei Niedrigenergie- und Passivhäusern. gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stand der Technik
Im Bereich des bauphysikalisch und baubiologisch hochwertigen Hausbaus geht der Trend in den letzten Jahren weg von der Massivbauweise hin zu Konstruktionen, die ein Holzskelett mit Beplankung und dazwischen eingebrachter Dämmung aufweisen. Stand der Technik ist der klassische Holzrahmenbau, der durch in der Regel wandhohe Pfosten, Schwellen, Rähme und durch Aussteifung mit Holzwerkstoffplatten gekennzeichnet ist. Nachteilig ist unter anderem die schwierige Übertragbarkeit auf den Passiv-Hausbau, da der Holzanteil in der Konstruktion sehr hoch ist und deswegen Wärmebrücken nur schwierig vermieden werden können.
Oft muß außen oder innen zusätzliche Dämmung aufgebracht werden, um höhere Dämmwerte zu erreichen. Die momentan auf dem Markt üblichen Doppelstegträger sind zwar gut, aber nur in wenigen Stärken zu bekommen. Auch sind sie hinsichtlich der schwach dimensionierten Gurthölzer für mehrgeschossige Holzhäuser nicht anzuwenden. Aus dem gleichen Grund ist der Brandschutz schlecht.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Holzbauelement zu schaffen, dass größtmögliche Wärmedämmung, hohen Schallschutz, große Festigkeit, sicheren Brandschutz und gute bauphysikalische und baubiologische Eigenschaften aufweist.
Es soll aus wenigen Elementen einfach und kostengünstig vorzufertigen sein. Die einzelnen Module sollen gemäß den Vorgaben und Wünschen des Bauherren ohne großen Aufwand in der Ausführung verändert werden können (unterschiedliche Materialien, verschiedene Formate und Wanddicken).
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Holzbauelement gemäß Anspruch 1 gelöst.
(Zeichnung Nr. 1 zeigt ein Modul in der Perspektive)
Vorteile der Erfindung
Die Variabilität der Module erlaubt sowohl kleinformatige Elemente (z.B. 62,5cm/ 125cm), die für Selberbauer geeignet und auch ohne Hebevorrichtung zu handhaben sind, wie auch geschoß- oder wandhohe Elemente, die für schnelle Montage durch Zimmereibetriebe geeignet sind. (Zeichnung Nr. 2 zeigt wandhohe Elemente) Auch kleinere Betriebe mit wenig Platz und geringerer Ausstattung können die Module herstellen und aufrichten.
Ein besonderer Vorteil ist die enorme Wirtschaftlichkeit des Systems. Diese Erfindung ist neben den konstruktiven Vorteilen auch deutlich günstiger in Herstellung und Aufbau als vergleichbare Holzbausysteme.
Die einzelnen Module enthalten gleichzeitig die tragenden Elemente wie die Innenund Außenbeplankung, die flexibel nach den Vorgaben des Bauherrn ausgeführt werden kann. Bei Auswahl der entsprechenden Materialien sind zusätzliche Windund Dampfbremsen unnötig. Der Wandaufbau kann diffusionsoffen ausgeführt werden, was einen wichtigen baubiologischen Vorteil darstellt.
Generell eignet sich die Erfindung sehr gut für die Verwendung baubiologisch vorteilhafter Materialien.
Es sind bei dieser Bauweise verschiedene Möglichkeiten für Auflage oder Anschluß von Deckenkonstruktionen möglich; diese können unterschiedlich gewählt werden. Besonders vorteilhaft ist es, daß die Balkenlage (bei Holzdecken) frei und unabhängig vom Raster der Wand gewählt werden kann (Zeichnung Nr. 3). Innen- und Außenpfosten des Moduls können je nach statischer Anforderung – auch unterschiedlich – dimensioniert werden. Sollten aus statischen Gründen zusätzliche Pfosten notwendig sein, können diese an beliebiger Stelle in die Wandmodule eingebracht werden.
Sowohl das Material des Steges als auch das der Beplankung kann je nach bauphysikalischer Anforderung (Statik, Wärmeschutz, Brandschutz) frei gewählt werden.
Es entfällt die Notwendigkeit für eine zusätzliche Dämmebene, da es keine Wärmebrücken gibt.
Je nach Aufbau sind hohe Wandgewichte (Bis weit über 100kg/qm) möglich, d.h. eine "massive" Anmutung wird erreicht (Beim "Klopftest" klingt es nicht hohl, sondern massiv).
Aufgrund der hohen Gesamtmasse der Wandmodule, der möglichen Verbindung von harten und biegeweichen Materialien und den kleinen Verbindungsflächen zwischen Innen- und Außenschale läßt sich ein sehr hoher Schallschutz erreichen.
Bei entsprechender Auswahl des Steg- und Beplankungsmaterials (Stege z.B. aus zementgebundener Spanplatte, Kalcium-Silikatplatte oder Fermacell, Beplankung z. B. aus Heraklith-Platte, zementgebundener Spanplatte oder Fermacell) können sehr gute ßrandschutzwerte, erreicht werden, die dem "Massivbau" in nichts nachstehen. Ein weiterer Vorteil des Systems ist dass die Innen- und Aussenschale auch separat vorproduziert werden können und die Stege und der Zusammenbau erst später "Just in Time" hergestellt und montiert werden. So Spart man gerade bei dicken Passivhauswänden viel Lagerfläche.
Das System eignet sich auch ideal für den Lehmbau mit "verlorener Schalung", da die Module gleichzeitig die statischen Aufgaben übernehmen. Dabei wird der Lehm oder Leichtlehm nach Fertigstellung einer Lage Module eingebracht.
Wenn die Materialien feuchteresistent gewählt werden (z.B. zementgebundene Spanplatten, druckimprägnierte Hölzer), eignet sich das System auch zur Herstellung von Kellerwänden und Brandschutzwänden in Ortbetonbauweise oder als baubiologisch günstige Variante mit Lehmfüllung.
Beschreibung des Patentes
Das Prinzip des Holzrahmenbaus – Wandtafeln, die ringsum mit Holzrahmen begrenzt sind – findet bei diesem System sowohl im Kleinen (den einzelnen Modulen) als auch im Großen – bezogen auf ganze Wände – seine Anwendung.
Die einzelnen Wandmodule bestehen aus (von innen nach außen gesehen):

– einer inneren Beplankung, die die Aufgabe der Aussteifung hat. Idealerweise sollte diese Platte zusätzlich zu den statischen Werten auch dampfbremsende Werte aufweisen, um eine zusätzliche Dampfbremse unnötig zu machen. Hierbei müssen die Stöße und Anschlüsse mit dafür zugelassenen Klebebändern abgeklebt werden. Als Platten eignen sich hierzu sogenannte OSB- Platten sehr gut. Andere Materialien können verwendet werden, machen aber eventuell eine zusätzliche Dampfbremse erforderlich.
– Der innere Pfosten wird nach statischen Vorgaben dimensioniert und besteht entweder aus Konstruktionsvollholz, Duobalken oder Brettschichtholz.
– Die Verbindung der inneren und äußeren Pfosten bilden die Stege. Dazu werden Plattenmaterialien verwendet. Die Auswahlkriterien für das Plattenmaterial sind – Statische Anforderungen – Wärmeschutz – Brandschutzanforderungen

Im Einfamilienhaus sind Bau- MDF- Platten sehr gut geeignet. Sie sind biegesteif und weisen einen nur halb so hohen Wärmedurchgang wie Vollholz auf. Kalziumsilikat-platten und zementgebundene Spanplatten eignen sich auch als Stegmaterial.
Die Stege werden seitlich an den Pfosten befestigt (nageln, schrauben, klammern, kleben).
Das gewählte Raster der Stege hängt von der Statik und den Plattenformaten und -dicken ab.
Möglich sind z.B. folgende Rastermaße; ca. 0,625m, ca. 0,83, ca. 1,0 m, ca. 1,25 m Zusätzlich zu diesen Stegen können die Pfosten mit einer Ausfälzung oder einer Nut versehen werden. In diese können – z.B. bei den kleinformatigen Modulen geschoßhohe Stege aus z.B. OSB-Platte zur Aussteifung von oben eingeschoben werden, um ein Ausknicken der Wand zu vereiden. Ebenso können statt der wandhohen Stege zusätzliche Stege Lagerweise von oben so eingeschoben und mit den vorhanden festgemacht werden dass diese jeweils z.B. hälftig zwei Lagen verbinden und so aussteifend wirken.
{siehe Zeichnung Nr. 4)

– Der äussere Pfosten wird ebenso nach statischen Vorgaben dimensioniert (Material wie bei den inneren Pfosten) und hergestellt. Werden die Dach- und Wandlasten über die inneren Pfosten abgetragen, können die äußeren Pfosten schwächer dimensioniert werden.
– Sollten zusätzlich Pfosten notwendig werden, können diese problemlos an beliebiger Stelle eingefügt werden. Darin liegt ein besonderer Vorteil des Systems.
– Die äußere Beplankung sollte steif, aber diffusionsoffen und wasserfest sein. Gute Brandschutzwerte sind ebenso von Vorteil. Bau-MDF-Platten eignen sich hierfür sehr gut. Ist eine Holzfassade gewünscht, kann darauf die notwendige Holz Unterkonstruktion ausgeführt werden.

Bei Putzfassaden kann eine Putzträgerplatte auf die MDF – Platte aufgebracht werden. Ebenso wäre es möglich, an Stelle der MDF-Platte Putzträgerplatten direkt auf den äußeren Pfosten zu befestigen, z.B. Holzwolleleichtbauplatten (Heraklith) in entsprechender Stärke.
Das Aufbauprinzip
Auf die Betondecke oder Fundamentplatte werden die Schwellen ausgelegt und nivelliert. Als Schwellhölzer eignen sich resistente Holzarten wie Douglasie oder Lärche.(Zusätzliche Sperrschicht zum Beton nicht zu vergessen) Vom System her sind verschiedene Varianten möglich:

– Vollholzschwellen, die Pfosten der Wandmodule liegen darauf auf.
– Vollholzschwellen, die Schwelle liegt zwischen den Pfosten der Wandmodule. Die Pfosten stehen auf der Betonplatte auf und werden seitlich befestigt.
– Die Schwelle kann als liegender Stegträger ausgebildet werden und bildet so die Basis für die erste Elementreihe. (Zeichnung Nr. 5 zeigt eine solche Schwelle)
– Wird eine solche Schwelle umgedreht und auf eine Wand gesetzt, so bildet diese den Abschluss der Wand nach oben (Rähm). (siehe z.B. Zeichnung Nr. 2)

Beginnend in einer Wandecke wird das erste Modul zusammen mit einem geschoss – oder wandhohen Stegträger auf der Schwelle befestigt (nageln, schrauben oder klammern). An das erste Modul wird das nächste Modul gesetzt und festgemacht usw. (siehe Zeichnung Nr. 6) Die Module sind so ausgebildet, dass an den Plattenrändern immer Rahmenhölzer hinterlegt sind, um die Platten zu befestigen und so einen Verband zu bilden. Neben den Gurthölzern der Stege sind pro Modul auch querlaufende, waagrechte Rahmenhölzer vorhanden. Diese bilden zusammen mit den Pfosten das "Gerippe" der Module. (gut erkennbar in Zeichnung Nr. 4 und Nr. 10) Am Wandende wird das letzte Modul entsprechend einfach abgesägt. Das Wandende wird wieder durch einen wand- oder geschosshohen Stegträger gebildet. Er steift zusätzlich die Ecke aus.
Bei der nächsten Schicht wird das erste Element um ein Raster versetzt befestigt. Es entsteht ein Verband ähnlich dem großformatigen Mauerwerksbau. (Abbildung Nr. 7 zeigt eine fast fertige Wand) Für die Deckenanbindung und besseren Verband der Wände wird zusätzlich ein Rähm eingebaut, dass die Wand stabilisiert und gleichzeitig einen "Ringgurt" bildet. Dieses Wandrähm liegt auf den inneren Pfosten auf und ist normalerweise so breit wie die Pfosten/Gurthölzer. Seine Höhe hängt von den zu überspannenden Wandöffnungen und der Decke ab. (siehe z.B. Zeichnung Nr. 2)
Daran können sichtbare Balken mit Balkenträgern montiert werden oder bei einer nicht sichtbaren Konstruktion mit Balkenschuhen. Raster der Balkenlage und der Wand müssen hierbei nicht übereinstimmen. So ist man frei bei der Wahl der Balkeneinteilung.(siehe Zeichnung Nr. 3) Massivdecken können auf dem Wanddrähm aufliegen. Hierbei muss mit einem Folienstreifen die Dampfbremse von der OSB-Platte des unteren Geschosses auf die OSB-Platte des oberen Geschosses angeschlossen und verklebt werden. Statisch notwendige Verbindungen zwischen den Geschossen können einfach mit Windrispenbändern, Spaxschrauben oder Gewindestangen und Muttern ausgebildet werden. (Zeichnung Nr. 8) Es ist aber auch möglich ,Massivdecken zwischen den Wänden auf Stahlteilen, die an Rähm oder Pfosten befestigt sind, einzuhängen.
Das Rähm hat die zusätzliche Funktion, dass die Deckenlasten auch über Wandöffnungen (Fenstern und Türen) sicher abgeleitet werden ohne Fenster oder Türen zu belasten.
Dadurch ist das Herstellen von Wandöffnungen sehr einfach und sogar auf der Baustelle zu bewerkstelligen. In die ausgeschnittene Öffnung werden seitlich öffnungshohe Stegträger eingebunden und mit der Beplankung befestigt.
Die montierten Wandmodule werden mit Schrägstützen ausgerichtet und gehalten, bis ein fertiger Verband durch Querwände und Decke gewährleistet ist.
Wandecken
Der Anschluss der Querwände erfolgt durch Befestigen eines geschosshohen Stegträgers an die bereits fertige Wand. Hierbei eignen sich zugelassene Schrauben (z.B. Spax). Daran können dann die Wandmodule der Querwände ausgerichtet und befestigt werden. Der Aufbau der Querwände erfolgt analog obiger Beschreibung. (Zeichnung Nr. 9) Gedämmt werden diese Wände nach der Errichtung mit Einblasdämmstoff, z.B. Zellulosedämmstoff (Isofloc) oder Holzfasern.
Außerdem sind zur Dämmung schüttbare Dämmstoffe, wie z.B. Perlite oder behandelte Holzspäne, geeignet. Mit Leichtlehm können die Module auch gut gedämmt werden, hierbei kommt noch die Speicherfähigkeit des Lehms zu den Positiven Eigenschaften dazu.
Im Innenausbau werden Gipsfaserplatten oder Gipskartonplatten auf der OSB-Platte befestigt. Diese können geschoßhoch oder kleinformatig sein.
Zum Verputzen der Wände können z.B. Heraklithplatten oder Schilfmatten verwendet werden.
Die Installationsleitungen sollten möglichst in den Innenwänden, dem Fußboden oder in Kabelkanälen (starke Sockelleisten) geführt werden.
Das Verlegen von Elektro- oder Sanitärinstallationsleitungen ist ebenso problemlos in der Wand möglich, wenn alle Öffnungen abgeklebt werden.
Geschoßhohe oder wandhohe Elemente
Nach dem gleichen Prinzip werden die geschoss- oder wandhohen Formate hergestellt und aufgebaut.

Claims

System zur Errichtung von Wänden in Modulbauweise mit Innen- und Außenschale, dadurch gekennzeichnet, daß es frei von wärmeleitenden Konstruktionshölzern zwischen Innen- und Außenschale ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wandaufbau ähnlich dem großformatigen Mauerwerksbau möglich ist.
System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Raster und Wandstärken möglich sind.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und die Außenschale der Module gleichzeitig die Aufgabe einer Windbremse und/oder einer Dampfbremse übernehmen können.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Module nach den Anforderungen des Bauwerks und des Bauherrn (höhere Tragfähigkeit, höherer Brandschutz, höhere Wärmedämmwerte) verändert werden kann.