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Holztechnologie

Eine Holzdecke, die Wärme speichert und wieder abgibt

Bauen mit Holz könnte in Zukunft noch nachhaltiger werden. An der FH Salzburg wird erforscht, wie man mittels der – bisher nur bei Betongebäuden genutzten – thermischen Bauteilaktivierung Heizenergie sparen und auf Klimaanlagen verzichten kann.

Häuser aus Holz werden nicht nur aufgrund ihrer Wohnatmosphäre geschätzt, sondern haben auch den guten Ruf, bei der Errichtung ressourcenschonend und damit klimafreundlich zu sein. Doch obwohl grüne und nachhaltige Technologien beim Bauen mittlerweile vielfach Standard sind – etwa, was ein effizientes Energiemanagement fürs Heizen und Kühlen der Innenräume betrifft –, galten Holzgebäude bisher nicht als ideale Kandidaten für die thermische Aktivierung des Baukörpers. Diese Möglichkeit, Wärme zu speichern und im Bedarfsfall abzugeben, überließ man dem Beton mit seiner höheren Dichte und Speichermasse.

Das soll sich aber künftig ändern: Ein Team aus den Studiengängen Holztechnologie/Holzbau und Smart Building der Fachhochschule Salzburg unter der Leitung von Thomas Schnabel hat den Prototyp einer Holzdecke entwickelt, die genau das ebenfalls kann. In Kombination mit der Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie beispielsweise der Fotovoltaik ließe sich damit beim Holzbau ein weiterer Schritt in Sachen ökologisch verträgliche Haustechnik setzen. „Die thermische Aktivierung ist geeignet, in einem Einfamilienhaus aus Holz unter bestimmten Voraussetzungen, abhängig unter anderem von der architektonischen Gestaltung des Gebäudes, für durchgehend angenehme Temperaturen zu sorgen“, ist Schnabel überzeugt.

 

Die Wasserzirkulation verstecken

Grundlage ist jene österreichische Erfindung, die dem mehrgeschoßigen Bauen aus Holz vor rund 20 Jahren überhaupt erst zum weltweiten Durchbruch verholfen hat: das Brettsperrholz, entwickelt an der Technischen Universität Graz. Diese mehrschichtigen Massivholztafeln, wie sie unter anderem beim Bau des 24-stöckigen HoHo in der Seestadt Aspern in Wien als Außenwandelemente verwendet werden, bieten nicht nur genügend Speichermasse, sondern auch die Möglichkeit, das zur thermischen Aktivierung erforderliche Leitungssystem für die Wasserzirkulation im Inneren zu verstecken.

„Wir haben einen kompletten Deckenaufbau im Labormaßstab konstruiert und in der untersten Lage, einer 16 Zentimeter dicken Brettsperrholz-Struktur, Rohrleitungen aus Kunststoff eingebaut, wie sie auch in Betondecken verwendet werden“, sagt Schnabel. Anhand dieses Prototyps sollen im weiteren Verlauf des Forschungsprojekts Parameter wie beispielsweise die Temperaturverteilung innerhalb der Decke oder die optimale Vorlauftemperatur ermittelt werden.

Simulationen haben bereits Indizien für die Sinnhaftigkeit der thermischen Aktivierung von Brettsperrholz geliefert. Das für diese Bauteile üblicherweise verwendete Fichtenholz komme an die Dichte und damit an die Energie-Aufnahmefähigkeit von Beton zwar nicht heran, „die Buche aber weist schon etwas höhere Werte auf“, denkt Schnabel an die Verwendung von alternativen Holzmaterialien. Das Problem sei jedoch die großindustrielle Umsetzung: Zum einen wird die in den österreichischen Wäldern vorherrschende Baumart auch in absehbarer Zukunft immer noch die Fichte sein, zum anderen wären bei der Herstellung von Brettsperrholz aus anderen Holzarten prozesstechnische Umstellungen, etwa bei der Verleimung, erforderlich. „Schließlich geht es, unabhängig vom verwendeten Material, auch darum, die Rohrleitungen zu integrieren, was im Labor leicht zu bewerkstelligen, im industriellen Maßstab aber sicher nicht so einfach ist“, sagt er. Bei einem zweiten für die thermische Aktivierung entscheidenden Faktor, der Wärmeleitfähigkeit, sieht der Experte nur geringe Unterschiede zwischen den Holzarten.

Was die Forscher ebenfalls noch überprüfen wollen, sind mögliche Langzeit-Auswirkungen der ständigen Wärmezirkulation auf das Holz. Sollte sich die thermische Aktivierung von Holzmassivbauten tatsächlich als über die Laborversuche hinaus tauglich erweisen, könnte dies dem Bauen mit der nachwachsenden Ressource Holz einen weiteren Schub verleihen. Nicht zuletzt aufgrund des hohen industriellen Vorfertigungsgrades, den die Verwendung von Brettsperrholz erlaubt, ist derzeit bereits jedes dritte Fertighaus in Österreich aus Holz errichtet.

LEXIKON

Die thermische Aktivierung von Bauteilen, etwa Decken oder Wänden, ist eine nachhaltige Möglichkeit, die Gebäudemasse zur Regelung der Innentemperatur zu nutzen. Wärme wird in diesen Bauteilen, in denen Wasser als Heiz- bzw. Kühlmedium in einem Rohrsystem zirkuliert, gespeichert und zeitversetzt wieder abgegeben. Im Sommer etwa wird die Wärme nachts aus dem Gebäudeinneren an die Außenhaut des Gebäudes geleitet und dort abgeführt, damit die abgekühlten Wände und Decken die am Folgetag entstehende Wärmelast wieder aufnehmen können. So kann man auf den Betrieb energieintensiver Klimaanlagen verzichten.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 24.04.2021)