[0001] Die Erfindung betrifft ein Holzbauelement als Baumodul zur Herstellung insbesondere von wärmebrückenfreien Aussenwänden bei Niedrigenergie- und Passivhäusern.
[0002] 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.
[0003] Die EU 0 214 088 A1 schlägt ein solches Wandelelement vor, das jedoch sehr massiv und damit schwer zu handhaben ist. Die Module werden dabei über Dübel miteinander verbunden.
Nachteilig sind insbesondere die vielen unvermeidbaren Wärmebrücken und der damit notwendige Vollwärmeschutz, der aussen angebracht werden muss.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Holzbauelement zu schaffen, das grösstmögliche Wärmedämmung, hohen Schallschutz, grosse Festigkeit, sicheren Brandschutz und gute bauphysikalische und baubiologische Eigenschaften aufweist. Es soll aus wenigen Teilen 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).
[0005] Ferner sollen die einzelnen Module so leicht sein, dass sie von Hand aufeinandergefügt werden können.
[0006] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem modulartigen Bauelement gemäss dem unabhängigen Patentanspruch.
Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
[0007] Die besonderen mit der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile sind z.B. die folgenden.
[0008] Die Variabilität der Module erlaubt sowohl kleinformatige Elemente (z.B. 62,5 cm/125 cm), 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. Auch kleinere Betriebe mit wenig Platz und geringerer Ausstattung können die Module herstellen und aufrichten.
[0009] 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.
[0010] Die einzelnen Module enthalten gleichzeitig die tragenden Elemente wie die Innen- und Aussenbeplankung, die flexibel nach den Vorgaben des Bauherrn ausgeführt werden kann. Bei Auswahl der entsprechenden Materialien sind zusätzliche Wind-und Dampfbremsen unnötig. Der Wandaufbau kann diffusionsoffen ausgeführt werden, was einen wichtigen baubiologischen Vorteil darstellt.
[0011] Generell eignet sich die Erfindung sehr gut für die Verwendung baubiologisch vorteilhafter Materialien.
[0012] 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.
[0013] Die Pfosten 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.
[0014] Sowohl das Material des Steges als auch das der Beplankung kann je nach bauphysikalischer Anforderung (Statik, Wärmeschutz, Brandschutz) frei gewählt werden.
[0015] Es entfällt die Notwendigkeit für eine zusätzliche Dämmebene, da es keine Wärmebrücken gibt.
[0016] Je nach Aufbau sind hohe Wandgewichte (bis weit über 100 kg/qm) möglich, d.h.
eine "massive" Anmutung wird erreicht (beim "Klopftest" klingt es nicht hohl, sondern massiv).
[0017] 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.
[0018] Bei entsprechender Auswahl des Steg- und Beplankungsmaterials (Stege z.B. aus zementgebundener Spanplatte, Kalzium-Silikatplatte oder Fermacell, Beplankung z.B. aus Heraklith-Platte, zementgebundener Spanplatte oder Fermacell) können sehr gute Brandschutzwerte erreicht werden, die dem "Massivbau" in nichts nachstehen.
[0019] 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 Passivbauwänden viel Lagerfläche.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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
[0023] Im Einfamilienhaus sind Bau-MDF-Platten sehr gut geeignet. Sie sind biegesteif und weisen einen nur halb so hohen Wärmedurchgang wie Vollholz auf.
Kalziumsilikatkatplatten und zementgebundene Spanplatten eignen sich, auch als Stegmaterial.
[0024] 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.
[0025] Möglich sind z.B. folgende Rastermasse: ca. 0,625 m, ca. 0,83 m, ca. 1,0 m, ca, 1,25 m.
[0026] 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 vermeiden.
Ebenso können statt der wandhohen Stege zusätzlich Stege lagenweise von oben so eingeschoben und mit den vorhandenen festgemacht werden, dass diese jeweils z.B. hälftig zwei Lagen verbinden und so aussteifend wirken.
- 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.
[0027] 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.
[0028] Die Verwendung der erfindungsgemässen Bauelemente geschieht auf die folgende Weise.
[0029] 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).
[0030] 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.
- Wird eine solche Schwelle umgedreht und auf eine Wand gesetzt, so bildet diese den Abschluss der Wand nach oben.
[0031] 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.
[0032] 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 verbunden. Diese bilden zusammen mit den Pfosten das "Gerippe" der Module.
[0033] 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.
[0034] Bei der nächsten Schicht wird das erste Element um ein Raster versetzt befestigt.
Es entsteht ein Verband ähnlich dem grossformatigen Mauerwerksbau.
[0035] Für die Deckenanbindung und besseren Verband der Wände wird zusätzlich ein Rähm eingebaut, das die Wand stabilisiert und gleichzeitig einen "Ringgurt" bildet.
[0036] 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.
[0037] 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, Massivdecken können auf dem Wandrähm 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.
[0038] 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.
[0039] 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.
[0040] Die montierten Wandmodule werden mit Schrägstützen ausgerichtet und gehalten, bis ein fertiger Verband durch Querwände und Decke gewährleistet ist.
[0041] 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.
[0042] 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.
[0043] Im Innenausbau werden Gipsfaserplatten oder Gipskartonplatten auf der OSB-Platte befestigt Diese können geschosshoch oder kleinformatig sein. Zum Verputzen der Wände können z.B, Herklithplatten oder Schilfmatten verwendet werden. Die Installationsleitungen sollten möglichst in den Innenwänden, dem Fussboden oder in Kabelkanälen (starke Sockelleisten) geführt werden.
[0044] Das Verlegen von Elektro- oder Sanitärinstallationsleitungen ist ebenso problemlos in der Wand möglich, wenn alle Öffnungen abgeklebt werden.
[0045] Nach dem gleichen Prinzip werden die geschoss- oder wandhohen Formate hergestellt und aufgebaut.
[0046] Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Neuerung beispielhaft erläutert.
Dabei zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein Modul in dreidimensionaler Darstellung;
<tb>Fig.2<sep>eine Ansicht von oben einer Ausführungsform mit nur einem Pfostenpaar und zugehörigem Steg;
<tb>Fig. 3<sep>eine Ansicht ohne Beplankung;
<tb>Fig. 4<sep>ein zusätzliches Pfostenpaar mit zugehörigem Steg;
<tb>Fig. 5<sep>einen Bodenrahmen und
<tb>Fig. 6<sep>eine im Bau befindliche Wand.
[0047] Fig. 1zeigt ein fertiges Modul, welches mit anderen zu einer Wand zusammengefügt werden kann. Es besteht aus den senkrechten Pfosten 1, an die Querhölzer 3 angeschlossen sind. Dabei stossen von innen Stege 2 stumpf gegen die Querhölzer und belassen daher zwischen sich und den Platten einen Freiraum 7, so dass die Konstruktion weitestgehend frei von Wärmebrücken zwischen Aussen-und Innenplatte ist.
[0048] Die Stege 2 ebenso wie die Platten 4 sind etwa um die halbe Querholzhöhe h nach unten versetzt und überragen die Pfosten 1 um dieses Mass auch nach unten.
[0049] Diese Überstände dienen dazu, die übereinanderstehenden Module miteinander zu verbinden (Fig. 6).
Um das halbe Mass der Pfostenbreite b (Fig. 2) stehen die Platten 4 auch seitlich an einem Ende über; dieser Überstand dient zur Verbindung (Verschraubung) mit den benachbarten Modulen.
[0050] Die Querhölzer 3 sind in die Pfosten 1 eingelassen verleimt, so dass diese verwindungssteif miteinander verbunden sind.
[0051] In die Pfosten 1 sind ferner Nuten 6 eingefräst, in die Aussteifungsplatten von oben eingeschoben werden können (z.B. nach Erreichen der Geschosshöhe), um die Statikanforderungen gegebenenfalls zu erhöhen.
In ähnlicher Weise können auch senkrecht verlaufende Schwalbenschwanznuten vorgesehen sein, so dass in diese eingefügte Schwalbenschwanzfedern aufweisende Hilfsstege auch Zugkräfte aufnehmen können.
[0052] In der Draufsicht der Fig. 2 ist die einfachste Version der Neuerung gezeigt; dabei besteht das vorgefertigte Modul aus einem z.B. mittigen Pfostenpaar 1, die über den Steg 2 miteinander verbunden sind.
[0053] Hier ist auch dargestellt, dass die Platten 4 die Querhölzer um die halbe Breite b der Pfosten überragen können; in diesem Falle werden die Enden mit zusätzlichen Pfostenpaaren 1 ¾ verschlossen, die zwischen sich Stege 2 ¾ tragen und welche insbesondere so lang sein können, wie für die Wand- oder Geschosshöhe erforderlich. Diese können ihrerseits mit einem solchen Abstand zueinander montiert werden, dass die Module ohne Versatz übereinander angeordnet sind.
Die Überstände 8 dienen dem Verschrauben mit den Pfostenpaaren 1 ¾.
[0054] Fig. 3zeigt die Version eines zwei Pfostenpaare 1 aufweisenden Moduls, das natürlich eine höhere Transportstabilität aufweist. Dieses Modul kann mit einem zusätzlichen Pfostenpaar mit zugehörigem Steg als Abschluss oder Endstück 9 verschlossen werden, welches in Fig. 4 dargestellt ist, welches natürlich so lang sein kann, wie für die Wand- oder Geschosshöhe erforderlich. Ansonsten werden die Elemente der Fig. 3 in solch einer Anzahl nebeneinander verwendet, wie für die Gebäudewand erforderlich.
[0055] Fig. 5zeigt einen Rahmen, wie er z.B. mit dem Gebäudefundament verschraubt sein kann.
Die Rahmenschenkel oder Schwellen 10, 11 werden von den unteren Überstanden der Platten 4 und der Stege 2 überdeckt und mit diesen verschraubt.
[0056] Fig. 6veranschaulicht den Zusammenbau der Module, die um die halbe Länge versetzt aufeinandergestellt und miteinander verbunden werden, Die Endstücke 9 sind wand- oder geschosshoch und bestehen ebenfalls aus Pfosten der in den Modulen verwendeten Querschnitte; sie sind z.B. durch Stege der gleichen Breite verbunden, um möglichst einheitliche Masse verwenden zu können.
[0057] Bei den Gebäudedecken wird eine Platte 4 durch senkrechten Schnitt gekürzt und die ungekürzte mit dem Rahmenschenkel verbunden.
[0058] Nach Erreichen der Geschosshöhe kann die Isolierung bzw. Dämmung eingetragen werden.
Verwendet man ein blasbares Material, wie z.B. lsofloc, so werden nach dem Verschliessen der durch die Stege und Platten gebildeten Schächte in die Platten Bohrungen eingebracht und das Isoliermaterial in an sich bekannter Weise eingeblasen. Dabei gelangt es auch in die Zwischenräume zwischen den Stegen und den Platten. Die Konstruktion ist damit weitestgehend von Wärmebrücken frei.
Bezugszeichenliste
[0059]
1 : Pfosten
2 : Steg
3 : Querhölzer
4 : Platten
5 : Oberkanten
6 : Nuten
7 : Freiraum
8 : Überstand
9 : Endstück
10/11 : Rahmenschenkel /Schwelle