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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einschränkung der Tauwasserbildung
und Begrenzung der Holzfeuchte an einem in eine Bauwerkswand eines
Bauwerks integrierten Balkenkopf eines Balkens mit vorgelagertem
Ausgleichsraum.
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Eine
derartige Anordnung ist durch die
DD 273 366 A3 bekannt. In dieser Druckschrift
ist eine Sanierung von Balken beschrieben, indem der zerstörte Kopf
entfernt und ein neues Teil angefügt wird, das stirnseitig mit
Pappe umhüllt
und somit isoliert. Des weiteren wird vorgeschlagen, im wesentlichen achsparallel
Lüftungsschlitze
einzuarbeiten, die den Raum zwischen der Stirnseite des neuen Teils
und seiner stirnseitigen umhüllenden
Isolierung aus Pappe entlüften,
wobei das ohne Auswirkungen auf die Feuchte im dem Balkenkopf vorgelagerten
Ausgleichsraum bleibt. Ebenso wird durch das Einarbeiten der Lüftungsschlitze
die spezifische Flächenpressung
erhöht,
was nicht ohne Auswirkungen auf den Pappmantel bleibt. Insoweit
ist diese Lösung
umstritten.
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Ältere Gebäude besitzen
sehr häufig
erhaltenswerte Fassaden und stehen deshalb manchmal sogar unter
Denkmalschutz. Bei Rekonstruktionsarbeiten an derartigen Gebäuden besteht
das grösste Problem
darin, dass bei einer Wiederherstellung des ursprünglichen
Zustandes Abweichungen von der bisherigen Bauweise unzulässig sind.
Demzufolge können
neuere Erkenntnisse insbesondere der Bauphysik im allgemeinen nicht
umgesetzt werden. Damit verbunden ist der Umstand, dass moderne
Baustoffe nur in Grenzen als Substitut eingesetzt werden können.
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Im
Rahmen einer Rekonstruktion älterer
Gebäude
sind oft die Balken der im Aussenmauerwerk eingebetteten Holzbalkendecken
auszuwechseln, weil die Köpfe
dieser Balken in ihrer Tragfähigkeit
beeinträchtigt
sind, obwohl der Allgemeinzustand der Restlänge dieser Balken sehr häufig noch
zufriedenstellend ist. Die Ursache für das Eintreten derartiger
Schäden
liegt darin begründet,
dass sich an den Balken stirnseitig im Mauerwerk ein Ausgleichsraum befindet,
damit sich diese Balken dehnen können (Beispielhaft
DE 197 08 199 A1 ,
1).
Auf Grund der ungenügenden
Wärmedämmung nach
aussen herrschen im als Ausgleichsraum vorhandenen Luftzwischenraum
hohe relative Luftfeuchtigkeiten, die zu einer hohen Ausgleichsfeuchte
des Balkenkopfes führt.
Bei unzureichend abgedichteter Aussenoberfläche kommt es zum zusätzlichen
Feuchteeintrag infolge Schlagregen. Zunächst geht das nur geringfügig zu Lasten
der Festigkeit, wobei im weiteren ein Zersetzungsprozess eingeleitet
wird. Ist dieser soweit fortgeschritten, dass die vorgesehene Tragfähigkeit
in Frage gestellt ist, muss der Balken mindestens partiell ausgewechselt
werden.
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Ein
Wärmedämmverbundsystem
ist bei denkmalgeschützten
Fassaden nicht zulässig.
Eine mögliche
Innendämmung
bewirkt einen zusätzlichen Temperaturabfall
im Balkenkopfbereich und erhöht damit
die relative Luftfeuchtigkeit im Ausgleichsraum beziehungsweise
führt zur
Tauwasserbildung.
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Nach
der
DE 299 17 647
U1 wird deshalb des weiteren vorgesehen, zur Verminderung
des Wrasenanfalls in bautechnisch begründeten Hohlräumen autarke
Heizelemente einzubauen. Damit wird eine innere Feuchte ständig in
Luftfeuchtigkeit umgesetzt und die Flächen, die auf Grund ihrer geringeren
Temperatur in ihrer Nähe
zum Erreichen des Taupunktes führen,
befinden sich nach wie vor in der Nähe ihrer Ursprungstemperatur,
sodass eine Taupunktunterschreitung in der Umgebung mindestens partiell
nicht vermieden wird. Damit ist ein Schutz von Köpfen tragender Balken nicht
gegeben.
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Es
wurde ebenso bereits vorgeschlagen, die Balkenköpfe mit Schaumglas und Heissbitumen
zu isolieren.
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Zum
Zweck der Wiederherstellung der Tragfähigkeit eines Balkens oder
der vorbeugenden Erhaltung seiner Tragfähigkeit ist nach der
DE 38 28 476 C2 vorgesehen,
dass in der Nähe
des Auflagers der Balken eine Stahleinlage erhält, indem er zunächst abgearbeitet
wird, sodass im Bereich einer Verkürzung entweder ein Zapfen oder
eine grosse Bohrung entsteht, an dem beziehungsweise in der krafttragende
Einlagen angeordnet sind, die sich bis zum Ende des Balkens erstrecken
und über
denen der Balkenkopf mittels einer aushärtenden Vergussmasse hergestellt
wird. Die Einlage ist aus Gründen der
statischen Belastung in das Innere des Balkens integriert und insoweit,
wenn überhaupt,
als träge
reagierendes wärmetransportierendes
Element einsatzfähig.
Eine Tauwasserbildung im Kopfbereich des Balkens ist nicht auszuschliessen,
wobei damit denkmalpflegerische Aspekte ohnehin nicht erfüllt werden.
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Gleiches
trifft grundsätzlich
ebenso für
eine der DE-PS 547 576 vorgeschlagenen Lösung zu, bei der an den Enden
eines Balkens achsparallel an der Aussenseite Nuten vorgesehen sind,
in die Eisenbewehrungen eingelegt und mittels Kitt befestigt sind.
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Nach
der
DE 89 00 753 U1 wird
vorgeschlagen, in Blockhäusern
vorhandene Hohlräume
so auszugestalten, dass zum Zweck der Ventilation und der nichtausschliesslichen
Notwendigkeit einer Abführung
eingedrungenen Wassers das diese Hohlräume nach unten abschliessende
Abdeckbrett in seinen Randzonen kammartig ausgebildet ist. Diese
Lösung ist
für den
konkreten Zweck anwendbar, sie ist jedoch zum Schutze von Balkenköpfen nicht
einsetzbar.
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Ausgehend
von der
DD 273 366 A3 ist
es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung vorzuschlagen, die zum
Schutz des Kopfes eines in einer Bauwerkswand eines Bauwerks ausgebildeten
Balkens eine Verringerung der Temperaturgegensätze in dem dem Balkenkopf vorgelagerten
Ausgleichsraum bewirkt, sodass dort der Tauwasseranfall verringert
und die Haltbarkeit des Balkens im Kopfbereich verbessert und die
ursprüngliche
spezifische Flächenpressung
im Auflager des Balkens erhalten bleibt.
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Die
Aufgabe wird mit einer Anordnung nach dem Anspruch 1 gelöst.
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Zum
Zweck der Integration des mit dem Innenraum des zu rekonstruierenden
Gebäudes
verbundenen wärmetransportierenden
Elementes in den Balken weist dieser eine Bohrung auf, die vom Innenraum
des zu rekonstruierenden Gebäudes
den Balken im wesentlichen in Längsrichtung
durchdringend vorzugsweise bis in den sich stirnseitig anschliessenden
Ausgleichsraum reichend ausgeführt ist.
In diese Bohrung ist mindestens im Bereich des Kopfes des Balkens
zum Zweck der Wärmeeinleitung
im Balken festsitzend ein vorzugsweise als Stab ausgebildetes Formstück eingeführt. Als
Material für die
Beschaffenheit für
dieses Formstück
ist ein solches gewählt,
das über
gute Wärmeleiteigenschaften verfügt, wie
das vergleichsweise bei Aluminium der Fall ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass die Bohrung dort beginnt, wo der Balken in die Bauwerkswand
eingeführt
ist und im weiteren so schräg, zum
Beispiel nach oben, gerichtet ist, dass sie, bezogen auf die Stirnseite
des Balkens, etwa im Zentrum des Balkens in den Ausgleichsraum eintritt.
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Das
als Stab ausgebildete Formstück
ist hinsichtlich seiner Gesamtlänge
so gewählt,
dass es zum einen den Balken im Ausgleichsraum nicht überragt,
zum anderen im Innenraum die Raumluft ohne hemmende Zwischenschicht
kontaktieren kann. Des weiteren sieht die erfindungsgemäß zweckmäßige Ausführungsform
vor, den Stab im mittleren Bereich verjüngt auszuführen, damit er an seinem in
der Nähe
der Stirnseite des Balkens befindlichen Ende zum Zweck eines umfassenden
Wärmeaustausches voll
trägt und
bis zu dieser Stelle ein umfassender Wärmeübergang gegeben ist. Gleiches
ist für
das dem Innenraum zugewandte Ende des Stabes gegeben, um den Eintrag
von Falschluft zu vermeiden. Für einen
effizienten Wärmeeintritt
in den Stab kann auf dessen Stirnseite und bündig mit diesem eine wärmeaufnehmend
ausgebildete Verbreiterung ausgebildet sein, die eine größere Wärmemenge
pro Zeiteinheit in der Lage ist, aufzunehmen und an den Stab weiterzugeben.
Der Stab ist deshalb mittig verjüngt, damit
eine Wärmeweiterleitung
an das in der Nähe der
Stirnseite befindliche Ende durchgängig gegeben ist und nicht
auf dem Weg nach dort unerwünschte Wärmeverluste
auftreten. Ebenso sieht eine erfindungsgemäße Vorzugsvariante vor, in
dem verjüngt gestalteten
Bereich des als Stab ausgebildeten Formstückes eine Wärmedämmung auszubilden, um Wärmeverluste
in diesem Bereich zu vermeiden.
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Es
ist möglich,
den Stab nur auf der der Stirnseite zugewandten Seite dem Innendurchmesser entsprechend
auszuführen
und auf der anderen Seite zum Raum hin in einer Dichtung oder einem
anderen übergeschobenen
Ring oder dergleichen abzufangen und zentrieren. Allerdings geht
das durch die Verringerung der Stirnfläche zu Lasten seiner möglichen
Wärmeaufnahme.
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Ragt
die plan ausgeführte
Endfläche
des Stabes in den Raum hinein, kann diese nachgearbeitet werden.
Das führt
in der Regel zu einer Abschrägung.
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Damit
steht raumseitig ebenfalls eine grössere Fläche zur Wärmeeinleitung zur Verfügung.
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Bei
einer von innen unten nach außen
oben gerichteten Lage des wärmetransportierenden
Elementes lässt
sich dieses als Wärmerohr
gestalten. Es ist ebenso möglich,
das wärmetransportierende
Element hohl auszuführen
und über
eine wie auch immer geartete autarke Heizung mit Wärme zu beaufschlagen.
Diese autarke Heizung kann eine ohnehin vorhandene Fussbodenheizung
sein. Ist das wärmetransportierende
Element vom Punkt der Wärmeeinleitung
her nach oben gerichtet, kann die in den Stab erfolgende Einleitung
des Heizmediums im Sinne einer Schwerkraftheizung ausgeführt sein.
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Die
einzubringende Bohrung ist wähl-
und somit bestimmbar. Damit ist ebenso die relevante Balkenlänge feststellbar
sowie die Tiefe des sich an die Stirnseite anschließenden Ausgleichsraumes.
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Eine
weitere erfindungsgemäße Vorzugsvariante
sieht vor, die dem Ausgleichsraum zugewandte Stirnfläche des
Formstücks
mit einer Wärmedämmung zu
versehen, um dort einen nicht erwünschten Wärmeabgang zu verhindern.
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Es
konnte festgestellt werden, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung
des Kopfes eines Balkens zur Erhöhung
der Kopftemperatur des Balkens führt,
was seinen Niederschlag mit Sicherheit ebenfalls im Verschleißverhalten
des Balkens findet. Ebenso bleibt eine unisolierte Fassade, was
bei einem älteren
Gebäude
im allgemeinen der Fall ist, ohne schädigenden Einfluss für den Balken.
In jedem Falle ist die Ausgestaltung so durchführbar, dass die ursprüngliche Ästhetik
des Balkens erhalten bleibt.
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Die
Erfindung soll im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben
werden.
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In
der zugehörigen
Zeichnung zeigt
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1 die
erfindungsgemäße Ausbildung des
Kopfstückes
eines eine Decke tragenden Balkens, wobei die mittige Durchmesserverringerung
bei der Darstellung des wärmetransportierenden
Elements nicht erfolgt ist,
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2 die
vorzugsweise Ausbildung eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen sogenannten
einfachen Stabes,
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3 Kurven
des ermittelten Temperaturverlaufes in einem Mauerwerk mit integriertem
definiertem Balken – Balken
ohne Stab, einfacher Stab und Stab mit Verbreiterung am Kopf.
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In
einer als Bauwerkswand 1 ausgeführten Mauer von 36 cm Breite
liegt ein Balken 2 mit einem Querschnitt von 20 × 14 cm.
Er ist 20 cm in die Bauwerkswand 1 eingelassen. An der
Stirnseite 3 des Balkens 2 befindet sich ein 4
cm tiefer Ausgleichsraum 4. Bei durchzuführenden
Rekonstruktionsarbeiten des Bauwerkes ist vom Innenraum 5 des
zu rekonstruierenden Gebäudes
in der von Balken 2 und Mauerwerk 1 gebildeten
Kehle her eine in Richtung der Bauwerkswand 1 nach oben
geneigte durchgehende Bohrung 6 von 10 mm Durchmesser in
den Balken 2 eingebracht. In diese durchgehende Bohrung 6 ist
ein als wärmetransportierendes
Element 7 ausgebildeter Stab über die gesamte Länge der durchgehenden
Bohrung 6 bis zur Stirnseite 3 reichend eingelassen.
Dieser Stab weist eine Länge von
24 cm und einen Durchmesser von 10 mm auf. Von jedem seiner Enden
her gemessen ist der Durchmesser nach 5 cm seiner Längsausdehnung
beginnend auf einen Durchmesser von 8 mm reduziert.
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Neben
der einfachen und sicheren Lösung der
konstruktiven Veränderung
steigt mit zunehmender Temperaturdifferenz der Wärmetransport im Stab. Auf Grund
der Durchmesserverringerung des Stabes im mittleren Bereich wird
der Wärmeverlust dort,
weil nicht erforderlich, gering gehalten. Demgegenüber ist
der Wärmeübergang
in dem Bereich, wo der Stab mit seinem Umfang voll im Balken trägt und festsitzt,
also im Bereich der anliegenden Raumtemperatur und im unmittelbaren
Kopfbereich, am größten.
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Das
beschriebene Ausführungsbeispiel
dient lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der
Erfindung. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Anordnung kann ebenso Merkmale aufweisen, die eine Kombination
aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichen
in der Beschreibung und der Zeichnung dienen lediglich dem besseren
Verständnis
der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
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- 1
- Bauwerkswand
- 2
- Balken
- 3
- Stirnseite
- 4
- Ausgleichsraum
- 5
- Innenraum
- 6
- Durchgangsbohrung
- 7
- wärmetransportierendes
Element