Hinterlüftung bei Holzfassaden - ::Forum-HolzBau::

1 Holzbautag Biel 2010 1 Hauswirth / Kehl Severin Hauswirth dipl. Holzing. FH Zeugin Bauberatungen AG M nsingen, Schweiz Daniel Kehl (FH), wissenschaftlicher Mitarbeiter Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau Biel, Schweiz Hinterl ftung bei Holzfassaden Hinterl ftung bei Holzfassaden Holzbautag Biel 2010 2 Hauswirth / Kehl Hinterl ftung bei Holzfassaden Holzbautag Biel 2010 3 Hauswirth / Kehl Hinterl ftung bei Holzfassaden Einleitung Nach Durchf hrung einer grossen Schweizer Forschungsinitiative zum Thema Brandschutz im holzbau sind seit 2005 Aussenwandbekleidungen aus Holz unter Zuhilfenahme von be-stimmten Brandschutzmassnahmen bis zur Hochhausgrenze (22 m) m glich [1].

2 Dazu z hlen unter anderem auch Aussenwandbekleidungen, deren Hinterl ftungsraum geschossweise unterbrochen und oben verschlossen wird. Solche Fassaden weisen brandschutz-technische Vorteile auf, da sie die Brandweiterleitung hinter der Bekleidung reduzieren bzw. verhindern. In diesem Zusammenhang stellte sich die Frage, ob eine Hinterl ftung von Holzfassaden aus bauphysikalischer Sicht berhaupt notwendig ist. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau in Biel/Bienne wurde dieser Frage nachgegangen [2]. Bei der Betrachtung von Fassadenbekleidungen m ssen zun chst vier verschiedene Arten der Hinterl ftung unterschieden werden (Abb.)

3 1). Dabei kann der Luftaustausch zwischen der Aussenluft und dem Hinterl ftungsraum ber drei Wege erfolgen: ber die untere ffnung, ber die obere ffnung und bei kleinteiligen Fassaden (Nut- und Feder-, St lpschalung oder Schindeln) sowie ber die Fugen der Bekleidung. Dabei wird der Luftwechsel durch die solare Einstrahlung und dem damit verbundenen thermischen Auftrieb wie auch durch die Wind-einwirkung verursacht. Abb. 1: Vier verschiedene Arten der Hinterl ftung von Bekleidungen 1) hinterl ftete Fassade - Luftwechsel ber oben- und untenliegende ffnungen sowie durch die Fugen der Fassadenbekleidung 2) bel ftete Fassade - Luftwechsel ber untenliegende ffnung sowie durch die Fugen der Fassa-denbekleidung 3) nicht hinterl ftete Fassade mit Luftschicht und hohem Fugenanteil (Nut und Feder.

4 St lpscha-lung) - Luftwechsel nur ber Fugen der Fassadenbekleidung 4) nicht hinterl ftete Fassade ohne Luftschicht kein Luftwechsel Hinterl ftung bei Holzfassaden Holzbautag Biel 2010 4 Hauswirth / Kehl Kurzer R ckblick In den letzten 50 bis 60 Jahren haben sich verschiedene Forscher in unterschiedlichster Wei-se mit der Hinterl ftung von Aussenwandbekleidungen besch ftigt ( [3]-[6]). Eine gute bersicht ber den aktuellen internationalen Stand gibt [6]. Dabei wurde auch immer wieder die Notwendigkeit der Hinterl ftung von Fassaden untersucht und hinterfragt. Bereits seit der Untersuchung von Mayer, K nzel 1980 [5] liegen Erkenntnisse vor, dass auf eine Hinterl ftung bei kleinteiligen Fassaden, wie sie bei Holzbekleidungen aus Brettern oder Schindeln vorlie-gen, verzichtet werden kann, - darauf wird nachfolgend noch weiter eingegangen.

5 Auch neue-re Untersuchungen aus sterreich [7] resultieren im selben Fazit. Regelwerke Dies widerspricht allerdings der aktuellen Normung SIA 233 [8], die Be- und Entl ftungs- ffnungen sowie einen ausreichenden Hinterl ftungsquerschnitt vorschreiben. Es wird zudem gefordert, dass das in den Hinterl ftungsraum eingedrungene Wasser keine unzul ssige Feuchtebelastung in den dahinterliegenden Schichten bewirken darf und abgef hrt werden muss. In deutschen Regelwerken [9], [10] finden sich aber auch Hinweise, dass nicht hinterl f-tete Fassaden mit einer ausreichenden Luftschicht durchaus zul ssig sind. In [10] wird erl u-tert, dass bei einer Bretterfassade der Fugenanteil so gross ist, dass die Feuchte aus Nieder-schlag und Diffusion ausreichend entweichen kann.

6 Forschung von 1980 In der bereits erw hnten Untersuchung von Mayer, K nzel [3] trockneten nasse Porenbeton-w nde mit einer vertikalen Nut- und Federschalung auf einer horizontalen Lattung gut und schnell aus (Abb. 2: Punkte, Konstruktion b). Die Fassade war somit nicht hinterl ftet mit Luftschicht und mit hohem Fugenanteil . Auch die Holzfeuchte der Lattung blieb im unkriti-schen Bereich (nicht abgebildet). Abb. 2: Austrocknungsverhalten dreier Porenbetonw nde (Messung: Punkte [5] / Simulation: Linien [2]) mit a) einer au en dampfdichten Abdeckung (damalige Bezeichnung: Wand 1), b) einer nicht hinterl fteten Fassade mit Nut und Kamm auf horizontaler Lattung (damalige Bezeichnung: Wand 9) und c) einer hinterl fteten Fassade mit Nut und Kamm (damalige Bezeichnung: Wand 10).

7 Simulation (Linien) und Messungen (Punkte) stimmen gut berein. Trotz fehlender Hinterl ftung trocknet die Wand b) schnell aus. Hinterl ftung bei Holzfassaden Holzbautag Biel 2010 5 Hauswirth / Kehl Validierung des hygro-thermischen Modells Um die damaligen Erkenntnisse auf heutige Konstruktionen bertragen zu k nnen, wurden zun chst die Freilandmessungen [3] mit dem hygro-thermischen Simulationsmodell WUFI des Fraunhofer Instituts f r Bauphysik (IBP) nachsimuliert [2]. Dabei galt das Haupt-augenmerk der Luftwechselrate hinter der Bekleidung. Zudem mussten die Klimarandbe-dingungen (innen und aussen) entsprechend angepasst werden.

8 Die Aussentemperatur w h-rend dem Untersuchungszeitraum (1977-1978) entsprach etwa dem Referenzjahr (1991), wel-ches vom IBP Holzkirchen f r hygrothermische Simulationen verwendet wird [11]. Im Bel ftungsmodell von WUFI wird ein konstanter Luftwechsel hinter einer Fassade ange-nommen. Dieser h ngt in der Regel von den ffnungen, der Windanstr mung und der Solar-einstrahlung ab und ist daher unregelm ssig. Wie [12] allerdings zeigt, reicht f r langfristige Betrachtungen ein mittlerer Luftwechsel aus und ergibt gute bereinstimmungen mit Freiland-versuchen [12], [13]. Dies best tigen auch die Simulationen in Abb. 2 (Linien). F r die Luft-wechselzahlen ergeben sich danach Werte > 50 h-1 f r hinterl ftete Fassaden und 20 h-1 f r nicht hinterl ftete Fassaden mit Luftschicht und hohem Fugenanteil sowie bel ftete Fassa-den.

9 Im Vergleich zu anderen Untersuchungen [6], [13] liegen diese Werte in hnlicher Gr s-senordnung. Eingeplante Sicherheiten Die ermittelten Luftwechselzahlen und die oben erzielten Ergebnisse der Validierung gelten zun chst nur f r die vorhandene Lage des Geb udes (Freilandversuchsstelle IBP Holzkir-chen). Hingegen k nnen sich die Lage (windgesch tzt / nicht windgesch tzt) und Ausrichtung der Fassade auf den Luftwechsel auswirken. Um dies zu ber cksichtigen, wurden die Luft-wechsel in den weiteren Berechnungen je nach Umgebung um 35 % (normale Abschirmung, st dtische Bebauung) und 70 % (stark windgesch tzte Lage, Wald) in Anlehnung an EN 832 [14] reduziert.

10 Daraus ergeben sich die Luftwechselraten in Tabelle 1. Neben dem Luftwechsel wurden folgende Sicherheiten im Berechnungsmodell ber cksichtigt (die Herleitung der einzelnen Faktoren sind dem Forschungsbericht [2] zu entnehmen): Luftundichtheiten der Konstruktion und den damit verbundenen Feuchteeintritt von innen durch Konvektion [15] Nordausrichtung reduzierte Strahlungsabsorptionszahlen hohe Materialfeuchten ( Baufeuchte bei massiven W nden) Schlagregeneintritt hinter die Fassade nach ASHRAE 160 [16] Tab. 1: F r die Simulation: ansetzbare, konstante Luftwechselzahlen (30 und 50 mm Luftschichtdi-cke) nach Art der Hinterl ftung und Abschirmung (in Anlehnung an EN 832 [14]).