-
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.