Hygrothermische Bewertung von Flachdachaufbauten mit ökologischen Dämmstoffen

Abstract

Aufgrund der Bestrebungen in Richtung Energieeffizienz und der Minimierung von CO2 Emissionen des Bauwesens rücken die ressourcenschonenden und regionalen Baumaterialien in den Vordergrund. Der Fokus dieser Arbeit liegt daher auf ressourcenschonenden Bauweisen und dem Einsatz von nachhaltigen, lokalen Materialien in Bezug auf das nicht hinterlüftete Flachdach aus Holz. Im Laufe der Zeit gerieten traditionelle Techniken und Erfahrungen im Umgang mit Naturbaustoffen in Vergessenheit, während moderne Baumaterialien und sich wandelnde Standards neue Herausforderungen darstellen, insbesondere in Hinblick auf das Feuchtigkeitsmanagement. Die Feuchte, die in die Konstruktion durch Diffusion und Konvektion über den Winter eindringt, kann nicht zur Gänze verhindert werden, wodurch die Rücktrocknung in den Sommermonaten einen wichtigen Anteil an der Funktionstüchtigkeit dieser Dachkonstruktion darstellt. Der Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf dem Gründach, welches aufgrund des reduzierten Rücktrocknungspotenzials und der möglichen Teilverschattung durch eine Attika eine gute bauphysikalische Pla-nung in Hinblick auf die fehlende Hinterlüftung benötigt. Aufgrund der möglichen negativen Auswirkungen der ökologischen Dämmalternativen auf das Feuchteverhalten der nicht hinterlüfteten Flachdachkonstruktionen aus Holz werden im Rahmen dieser Arbeit typische Flachdachaufbauten unter Berücksichtigung dieser Bedingungen hygrothermisch simuliert und beurteilt.Im Rahmen des durch das FFG-Programm COIN geförderten Forschungsprojekts natuREbuilt ergab sich die Fragestellung zum hygrothermischen Verhalten von begrünten und nicht hinterlüfteten Flachdächern in Holzmassiv- und Holzrahmenbauweise unter der Verwendung von ökolo-gischen Dämmmaterialien. In dieser Arbeit soll das Wissen im Umgang mit ökologischeren Dämmstoffen in Bezug auf nicht hinterlüftete Flachdachkonstruktionen aus Holz erweitert werden. Dabei stützt sich die Methodik auf hygrothermische Simulationen, wodurch die Eigenschaften der ökologischen Dämmung und die Auswirkungen eines Gründachs optimal berücksichtigt werden können. Durch die Simulation von Standardaufbauten von nicht hinterlüfteten Flachdachkonstruktionen aus Holz, ausgebildet als Folien-, Kies- und Gründach, werden häufig angewandte Dachkonstruktionen abgedeckt. Durch die Berücksichtigung von angenommenen Fehlstellen und unterschiedlichen inneren und äußeren Abschlüssen wird außerdem die Dauerhaftigkeit und Funktionstüchtigkeit bei zusätzlicher Feuchtigkeit im Inneren dieser Aufbauten genau untersucht.Ziel ist es, die Effektivität und Schadensfreiheit von Flachdachkonstruktionen mit ökologischen Dämmstoffen zu evaluieren. Dafür werden die Ergebnisse mit verwandten wissenschaftlichen Arbeiten und bestehenden Lösungen im Bereich des ökologischen Bauens verglichen. So können die aus den Simulationen erhaltene Ergebnisse direkt mit der schon bestehenden Literatur verglichen und kritisch hinterfragt werden. Dadurch soll gezeigt werden, dass ökologische Dämmalternativen mit modernen Dämmstoffen konkurrieren und in einigen Aspekten diese sogar übertreffen können.

Due to the efforts towards energy efficiency and the minimization of CO2 emissions in the construction industry, resource-saving and regional building materials are coming to the forefront. The focus of this thesis is therefore on resource-saving construction methods and the use of sus-tainable, local materials in relation to non-ventilated flat timber roofs. Over time, traditional techniques and experience in dealing with natural building materials have been forgotten, while modern building materials and changing standards present new challenges, especially in terms of moisture management. The moisture that penetrates the construction through diffusion and convection over the winter cannot be completely prevented, which means that re-drying in the summer months is an important part of the functionality of this roof construction. The focus is on the green roof, which requires good building physics planning due to reduced drying potential and potential partial shading by an attic, particularly considering the lack of ventilation. Due to the possible negative impacts of ecological insulation alternatives on the moisture behavior of non-ventilated wooden flat roof constructions, typical flat roof structures are hygrothermically simulated and assessed within the scope of this work, taking these conditions into account. As part of the natuREbuilt research project, the question of the hygrothermal behavior of green and non-ventilated flat roofs in solid timber and timber frame construction using ecological insulation materials arose. The aim of this work is to expand the knowledge in dealing with more ecological insulation materials in relation to non-ventilated flat roof constructions made of wood. The methodology is based on hygrothermal simulations, whereby the properties of the ecological insulation and the effects of a green roof can be optimally taken into account. The simulation of standard structures of non-ventilated flat roof constructions made of wood, designed as foil, gravel and green roofs, covers frequently used roof constructions. By taking into account assumed defects and different internal and external finishes, the durability and function-ality in the event of additional moisture inside these structures is also investigated in detail. The aim is to evaluate the effectiveness and freedom from damage of flat roof constructions with ecological insulation materials. To this end, our results are compared with related scientific work and existing solutions in the field of ecological construction. In this way, the results obtained from the simulations can be directly compared with the existing literature and critically scrutinized. This will demonstrate that ecological insulation alternatives can compete with modern insulation materials and even outperform them in some aspects.