Akustische und thermisch-feuchte Leistung eines Nullenergiegebäudes – Forschungsergebnisse

Akustische und thermisch-feuchte Leistung eines Nullenergiegebäudes – Forschungsergebnisse

Modulare Holzstrukturen für Nullenergiegebäude repräsentieren die Zukunft des nachhaltigen Bauens, da sie hohe Energieeffizienz mit minimalen Umweltauswirkungen kombinieren. Im Rahmen des Projekts „Nullenergiegebäude in Modulbauweise“, kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung im Rahmen des Regionalen Operationellen Programms der Woiwodschaft Podlachien für den Zeitraum 2014–2020, wurden Wandpaneele für Holzrahmenbaukonstruktionen in verschiedenen geometrischen und konstruktiven Konfigurationen entworfen. Für diese Lösung haben wir die akustische und thermisch-feuchte Leistung untersucht. In diesem Artikel präsentieren wir die Ergebnisse der Studien und die daraus gezogenen Schlussfolgerungen.

Akustische Leistung in Nullenergiegebäuden

Die akustische Leistung ist ein wesentlicher Aspekt des Nutzungskomforts in Nullenergiegebäuden. Die akustische Analyse wurde mit der Software Insul durchgeführt, um zu prüfen, ob die entworfenen Trennwände den Normanforderungen entsprechen. Es ist anzumerken, dass die Software die Ergebnisse tendenziell überschätzt. Zeigt jedoch die Analyse der Trennwand eine deutliche Überschreitung der Anforderungen, kann davon ausgegangen werden, dass sie die akustischen Anforderungen erfüllt.

Die Untersuchungen zur akustischen Leistung wurden an einem fertiggestellten Gebäude durchgeführt. Analysiert wurden Geschossdecken, Trennwände zwischen Wohnungen, Akustikwände, Außenwände und Terrassen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen der Akustikstudien

Die Untersuchung zeigte, dass die meisten Trennwände die geltenden Normen erfüllten. Ein Problem trat lediglich bei einem mit Linoleum belegten Boden auf, der keine akustischen Schichten aufwies. Daraus lässt sich schließen, dass das Gebäude akustisch korrekt geplant wurde. Der Einsatz von Holz in der Konstruktion hatte keine nachteiligen Auswirkungen auf die Schalldämmung des Gebäudes, was das Potenzial dieses Materials zur Schaffung komfortabler Wohnräume hervorhebt.

Thermisch-feuchte Analysen der Gebäudehülle von Nullenergiegebäuden

Holzmodulkonstruktionen verwenden einen organischen Baustoff, der empfindlich auf Feuchtigkeit in Verbindung mit hohen Temperaturen reagiert. Langfristige Exposition gegenüber solchen Bedingungen kann Schimmelbildung und Fäulnis verursachen, im schlimmsten Fall sogar den Verlust der Tragfähigkeit von Bauelementen. Darüber hinaus stellt Schimmel eine Gesundheitsgefahr dar. Je energieeffizienter eine Trennwand ist, desto höher ist das Risiko solcher Probleme. Daher war die Durchführung thermisch-feuchter Analysen unerlässlich, um die Sicherheit der geplanten Struktur zu gewährleisten.

Thermisch-feuchte Analysen wurden für alle geplanten Gebäudehüllen durchgeführt, darunter:

• Außenwand Typ A,
• Außenwand Typ B,
• Außenwand mit Aufstockung,
• Bodenplatte im Badezimmer,
• Bodenplatte im Wohnzimmer,
• Boden auf Stahlbeton im Badezimmer,
• Boden auf Stahlbeton im Wohnzimmer,
• zweiseitig belüftetes Dach,
• einseitig belüftetes Dach,
• unbelüftetes Dach.

Die Analysen wurden mit der Spezialsoftware WUFI durchgeführt, die unstationäre Berechnungen zum Wärme- und Feuchtetransport in porösen Materialien ermöglicht.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen der thermisch-feuchten Analysen

Die Berechnungen bestätigten günstige thermisch-feuchte Bedingungen für die Außenwand Typ B, den Boden auf dem Boden im Wohnzimmer und den Boden auf Stahlbeton im Badezimmer. Die Analysen zeigten jedoch auch Bereiche auf, die während der Nutzung des Gebäudes überwacht werden sollten.

• Bei der Außenwand Typ A, der Außenwand mit Aufstockung und dem Boden auf dem Boden im Badezimmer wurde eine mögliche ungünstige Feuchtigkeitsbildung im Fundamentbereich des I-Trägers festgestellt.
• Für den Boden auf Stahlbeton im Wohnzimmer wurde die Möglichkeit der Kondensation an der Schnittstelle zwischen Mineralwolle und Polyurethanschaum im Bereich unter dem Boden festgestellt.
• Beim zweiseitig und einseitig belüfteten Dach wurde eine mögliche Überfeuchtung des Sperrholzes unter der Dachmembran festgestellt.
• Beim unbelüfteten Dach wurde die Möglichkeit einer Zersetzung der Verkleidung durch Fäulnisprozesse unter ungünstigen thermisch-feuchten Bedingungen festgestellt.

Thermisch-feuchte Bedingungen in Echtzeit

Die thermisch-feuchten Bedingungen in den Gebäudehüllen werden in Echtzeit überwacht. Während der Gebäudefertigung wurden Feuchtigkeits- und Temperatursensoren in den Trennwänden installiert. Die Daten werden kontinuierlich in einem speziellen System erfasst, das eine ständige Überwachung der Bedingungen ermöglicht. Monatliche und jährliche Diagramme bieten umfassende Daten zu den thermisch-feuchten Bedingungen im gesamten Gebäude. In den ersten zwei Jahren neigt die Gebäudehülle zu einem dynamischen Gleichgewicht, weshalb eine Beobachtung über mindestens fünf Jahre notwendig ist. Erst danach können die Ergebnisse validiert werden.

Das Gebäude wurde auch mit einem Energiemesssystem ausgestattet. Die Daten zeigten Ineffizienzen bei den eingesetzten elektrischen Heizungssystemen und die Vorteile erneuerbarer Energiequellen, insbesondere Wärmepumpen. Sie zeigten auch den Nachteil der sommerlichen Überhitzung der Konstruktion. Der niedrige Wärmedurchgangskoeffizient der Gebäudehülle und die gute Luftdichtheit in Verbindung mit der geringen thermischen Trägheit der Holzrahmenkonstruktion führen dazu, dass sich das Gebäude schnell aufheizt und die Wärme nur langsam abgibt. Daher wird für zukünftige Gebäude der Einsatz von Nullenergie-Wärmepumpen mit Kühlfunktion empfohlen.

Entwicklungsperspektiven für Nullenergiegebäude

Die Ergebnisse verdeutlichen die Bedeutung der Integration erneuerbarer Technologien in Nullenergiegebäude. Der Einsatz von Wärmepumpen in modularen Holzrahmenkonstruktionen bietet sowohl Energieeinsparungen als auch höheren Nutzungskomfort.

Die Weiterentwicklung modularer Nullenergiegebäude erfordert zusätzliche Forschung, insbesondere zur Verbesserung der thermisch-feuchten Effizienz. Dabei sollte ein besonderer Schwerpunkt auf den Einsatz effizienter Belüftungstechnologien gelegt werden, die das Risiko von Kondensation reduzieren. Die durchgeführten Analysen unterstreichen das große Potenzial von Holz als Hauptbaumaterial.