BAUEN MIT STROH

EcoCocon – ein standardisiertes Strohbauelement im Vergleich

Abschlussarbeit - gekürzte Fassung Eidg. Berufsprüfung BaubiologIn 2016 Petra Eggenberger

Inhaltsverzeichnis Vorwort ...................................................................................................................

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Motivation ...............................................................................................................

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Ziel der Abschlussarbeit .......................................................................................

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Adressaten .............................................................................................................

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1. Einleitung Strohbauten – ein grosses Potenzial zur Erfüllung der Klimaschutzziele ......

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2. Vorurteile und Bedenken ..................................................................................

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3. Geschichte des Strohballenbaus .....................................................................

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4. Die Philosophie des Strohballenbaus ..............................................................

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5. Vom Rohstoff Stroh zum Baustrohballen ......................................................... 5.1 Stroharten und Beschaffenheit .................................................................................... 5.2 Die Pressung der Strohballen ....................................................................................... 5.3 Durchschnittliche Abmessungen von Strohballen .................................................... 5.4 Qualitätssicherung der Strohballen ............................................................................. 5.5 Der zertifizierte Strohballen ........................................................................................... 5.6 Primärenergiegehalt von Strohballen .......................................................................... 5.7 CO2-Gehalt von Strohballen und Strohballenwänden .............................................

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6. Bauphysikalische Aspekte ................................................................................ 6.1 Wärmeschutz ................................................................................................................... 6.1.1 Wärmeleitfähigkeit ........................................................................................................ 6.1.2 Wärmedurchgangskoeffizient .................................................................................. 6.1.3 Wärmespeicherung ................................................................................................... 6.1.4 Wärmebrücken .......................................................................................................... 6.2 Feuchteschutz ................................................................................................................ 6.2.1 Aufsteigende Feuchtigkeit ....................................................................................... 6.2.2 Spritzwasserschutz .................................................................................................. 6.2.3 Witterungsschutz ...................................................................................................... 6.2.4 Tauwasserschutz infolge Wasserdampfdiffusion ................................................ 6.3 Wind- und Luftdichtigkeit .............................................................................................. 6.4 Brandschutz .................................................................................................................... 6.5 Schallschutz ....................................................................................................................

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2. Expertin Madeleine Prévôt Brunner

7. Statische Aspekte ............................................................................................. 7.1 Schlankheit ....................................................................................................................... 7.2 Stauchung ........................................................................................................................ 7.3 Kriechen ........................................................................................................................... 7.4 Spannungsabbau ........................................................................................................... 7.5 Horizontallast ...................................................................................................................

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Eidg. Berufsprüfung BaubiologIn 2016 | Abschlussarbeit | Petra Eggenberger

BAUEN MIT STROH EcoCocon – ein standardisiertes Strohbauelement im Vergleich Abschlussarbeit Eidg. Berufsprüfung BaubiologIn 2016 Bildungsstelle Baubiologie Binzstrasse 23 8045 Zürich Verfasserin Petra Eggenberger 1. Expert Jürg Grob

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1. Abb.

1. Abb.

8. Strohballensysteme für Wandkonstruktionen .................................................. 8.1 Lasttragende Systeme ................................................................................................. 8.1.1 Lasttragende Systeme ohne Vorspannung ........................................................... 8.1.2 Lasttragende Systeme mit Vorspannung .............................................................. 8.1.3 Lasttragende Systeme mit Jumbo-Grossballen .................................................. 8.1.4 Lasttragende Gewölbekonstruktionen .................................................................. 8.1.5 Vor- und Nachteile der lasttragenden Wand ........................................................ 8.2 Hybridbausysteme ......................................................................................................... 8.3 Nicht lasttragende Systeme ......................................................................................... 8.3.1 Skelettbausysteme – nicht lasttragend ................................................................. 8.3.1.1 Aussenskelett – einseitig, aussenliegende Stützen ......................................... 8.3.1.2 Doppelskelett – beidseitig, aussenliegende Stützen........................................ 8.3.1.3 Ballenbündiges Skelett ......................................................................................... 8.3.1.4 Fugenorientiertes ballenbündiges Skelett ......................................................... 8.3.1.5 Innenskelett ............................................................................................................. 8.3.2 Rahmensysteme – nicht lasttragend ..................................................................... 8.3.2.1 Hochkant liegend verfüllte Rahmensysteme .................................................... 8.3.2.2 Stehend verfüllte Rahmensysteme .................................................................... 8.3.3 Vor- und Nachteile Skelettbausystemen und Rahmensystemen ..................... 8.3.4 Vorgefertigte Wände und Modulbau ..................................................................... 8.3.5 Scheibentragwerke .................................................................................................. 8.4 Bekleidung der Wandoberflächen .............................................................................. 8.5 Überblick und Zusammenfassung der verschiedenen Wandsysteme ................. 8.5.1 Primärenergiegehalt der unterschiedlichen Strohballenkonstruktionen ............ 8.5.2 U-Wert der unterschiedlichen Strohballenkonstruktionen ................................... 8.5.3 Arbeitsaufwand der unterschiedlichen Strohballenkonstruktionen ....................

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9. Das System EcoCocon ..................................................................................... 9.1 Das Projekt Kilchberg – zweistöckiger Anbau an ein EFH ...................................... 9.2 Das Verfahren mit der Prana House GmbH .............................................................. 9.3 Die Verkaufsargumente und -strategie des Produkts EcoCocon .......................... 9.4 Die UAB EcoCocon ........................................................................................................ 9.5 Standardmodule von EcoCocon ................................................................................. 9.6 Vorgang und Produktion der Elemente ...................................................................... 9.7 Bauphysikalische Werte ................................................................................................ 9.8 Tragwerksplanung .......................................................................................................... 9.9 Primärenergiegehalt und CO2-Bilanzen ...................................................................... 9.10 Montage vor Ort ............................................................................................................ 9.11 Leitungsführung – und Details .................................................................................... 9.12 Patente, Zertifikate und Garantie ................................................................................ 9.13 Kosten ............................................................................................................................

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10. Gegenüberstellung zweier Wandkonstruktionen EcoCocon-Modul versus Strohballen-Holzrahmenbau ................................ 10.1 Vergleich bauphysikalische Werte und Tragwerksplanung ................................. 10.2 Vergleich Planung, Ausführung und Kosten .......................................................... 10.3 Zusammenfassung EcoCocon-Modul versus Strohballen-Holzrahmenbau ...

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11. Schlussfolgerung .............................................................................................

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12. Abschliessende Gedanken – Strohbauten .....................................................

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13. Zusammenfassung/Abstract ...........................................................................

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14. Abkürzungsverzeichnis und Glossar .............................................................. 15. Quellenverzeichnis ...........................................................................................

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15.1 Bildverzeichnis ............................................................................................................

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16. Anhang ............................................................................................................. 16.1 Urhebererklärung ........................................................................................................ 16.2 Statistik Bauernverband Schweiz _ Pflanzenanbau - Import ............................. 16.2 Interview mit Roland Auderset von Prana House GmbH .................................... 16.3 Ausführungspläne Projekt Kilchberg (ARBA-Bioplan) ......................................... 16.4 Ausführungspläne Projekt Kilchberg (Walter Küng AG) ......................................

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2. Abb.

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Eidg. Berufsprüfung BaubiologIn 2016 | Abschlussarbeit | Petra Eggenberger

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Vorwort

Im Frühling 2014 nahm ich die Arbeit als Architektin im Architekturbüro ARBA-Bioplan auf. Ich bekam die Möglichkeit, einen zweistöckigen Anbau an ein bestehendes EFH in Kilchberg zu projektieren. Während der Vorprojektphase stieg ich ins Projekt ein. Alfred Rüegg hatte dazumal bereits den Anbau entworfen und die Bauherrschaft überzeugt, Stroh als Dämmmaterial zu verwenden. Wir verfolgten das Ziel, die Aussenwände des Anbaus mit einer nicht lasttragenden Strohballenkonstruktion zu realisieren – bis zu dem Zeitpunkt, als wir auf die Elemente von EcoCocon aufmerksam wurden. Zu Beginn der Ausführungsplanung kontaktierte uns Roland Auderset von der Prana House GmbH. Voller Enthusiasmus präsentierte er uns das System EcoCocon. Als wir die erste Skepsis überwunden hatten, die Strohelemente von Litauen zu importieren, entschieden wir uns, dem System von EcoCocon, das in der Schweiz erst jetzt langsam bekannt wird, eine Chance zu geben. An dieser Stelle möchte ich mich bei der Bauherrschaft von Kilchberg herzlich bedanken, dass sie mit uns diesen Schritt wagen und das Projekt als Fallbeispiel in dieser Arbeit publiziert werden kann. Aufgrund von nicht erwünschtem Architekturpilgern werden die Namen der Bauherrschaft sowie die genaue Adresse des Objekts nicht erwähnt, dies gilt auch für die Pläne im Anhang, die bewusst ohne Plankopf abgedruckt sind. Ebenso bedanke ich mich bei der ARBA-Bioplan, besonders bei Alfred Rüegg, für die tolle Begleitung in diesem Bauprojekt. Ein grosses Dankeschön geht auch an Prana House GmbH und Walter Küng AG für die zur Verfügung gestellten Unterlagen und die Interviews. Meinem privaten Umfeld möchte ich danken, dass Ihr mich unterstützt und angetrieben habt. Dank der guten Unterstützung konnte ich die Projektarbeit termingerecht einreichen.

Ziel der Abschlussarbeit

Diverse Fachbücher erläutern einiges über die Bauweisen mit Stroh und ziehen Vergleiche zu den bekannten verschiedenen Strohkonstruktionen – jedoch wurden bis anhin vorgefertigte Strohelemente wie jene von EcoCocon kaum berücksichtigt. Das Ziel der Abschlussarbeit ist, einen Vergleich zu ziehen zwischen Holzrahmenbausystemen, die mit Strohballen ausgedämmt werden, und dem System von EcoCocon. Der Vergleich soll Aufschluss über die Vor- und Nachteile zwischen dem Holzrahmenbausystem und den vorfabrizierten EcoCocon-Elementen sowie dessen Anwendungsbereichen schliessen. Das EcoCocon-Element, dessen Herstellungsprozess, der Vorgang auf der Baustelle, biophysikalische Faktoren, die Ökobilanz, Kosten und das mögliche Potenzial, sich in der schweizerischen Baubranche zu etablieren, werden im Kapitel EcoCocon anhand eines Fallbeispiels beschrieben und analysiert. Der lasttragende Strohballenbau wird kurz erwähnt, aber nicht zum Vergleich herangezogen.

Adressaten

In erster Linie soll die Abschlussarbeit mir dienen, meine Erfahrungen beim Projekt Kilchberg und das erlernte Fachwissen festzuhalten und zu dokumentieren. Darüber hinaus richtet sich die Arbeit an eine Leserschaft, welche sich über die verschiedenen Strohbauarten informieren möchte. An Handwerker, Planer oder interessierte Bauherrschaften. Es wird jedoch vorausgesetzt, dass die Leserschaft zu einem gewissen Grad ein konstruktives Verständnis hat und die gängigen Fachwörter der Architektur, der Baukonstruktion, Bauphysik und die wichtigsten Normen und Vorschriften der Baukunst kennt.

Motivation

Stroh begleitet mich seit meiner Kindheit in verschiedenen Formen. Damals, als wir im Garten Hasen hatten und ihre Ställe mit losem Stroh ausstreuten. Bei den Pferden auf dem benachbarten Bauernhof – beim Helfen, die Strohballen vom Feld zu holen. Und heute als Architektin bei der Projektierung des zweistöckigen Anbaus in Kilchberg. Die Faszination am Bauen mit Holz, Stroh und Lehm führte mich in die ARBA-Bioplan, das Architekturbüro mit langjähriger Erfahrung in Baubiologie, und zum Lehrgang der Schweizerischen Interessengemeinschaft Baubiologie. Das Wissen, welches ich durch die Ausbildung erlangt habe, kann ich hervorragend in meinem Berufsalltag integrieren. Die Erkenntnis durch das Projekt in Kilchberg, dass es durchaus auch baubiologische Kontruktionen und Systeme gibt, die das Potenzial haben, sich in der Schweizer Bauwelt zu etablieren, gibt mir einen kraftvollen Motivationsschub für meine zukünftige Tätigkeit als Baubiologin. Das Projekt in Kilchberg ist seit dem Frühling 2014 bei mir in Planung und sollte im Sommer 2015 ausgeführt werden. Öffentliche Tiefbauarbeiten in der Quartierstrasse bewegten uns, die Ausführung auf den Sommer 2016 zu verschieben. Im Zeitraum der Erarbeitung der Abschlussarbeit bin ich mit den letzten Ausführungsdetails beschäftigt und mit der Bauleitung des Kellergeschosses und der Kanalisation. Mitte Juni wird sich der warme Duft von Stroh auf dem Bauplatz in Kilchberg verbreiten, wenn die EcoCocon-Elemente aufgerichtet werden. Eine zweite Anfrage einer Bauherrschaft, welche explizit einen lokalen, regionalen Strohballenbau wünscht, inspirierte mich, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Strohbaukonstruktionen in meiner Abschluss- arbeit zu untersuchen.

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1. Einleitung Strohbauten - ein grosses Potenzial zur Erfüllung der Klimaschutzziele

3. Abb. Es braucht Mut gegen den Stromm zu schwimmen

Niedrigenergie-, Minergie- oder Passivhäuser sind heute tägliche Begriffe und sind Reaktion auf das geforderte und wachsende Energiebewusstsein. Dank verschärften gesetzlichen Mindestanforderungen und Förderprogrammen kann einiges an Energie gespart werden. Aber nicht nur das Energiesparen liegt im Interesse der Umwelt, sondern auch die Reduktion der Treibhausgasemissionen. Im Rahmen der internationalen Klimapolitik wurden 1997 durch die Staatengemeinschaft im Kyoto-Protokoll verbindliche Reduktionsziele vereinbart. In der sogenannten ersten Verpflichtungsperiode zwischen 2008 und 2012 sollte die Schweiz ihre CO2-Emissionen im Schnitt um 8% gegenüber den Werten von 1990 senken. Doch dieses Ziel wurde nur durch den Zukauf von ausländischen Emissionsminderungszertifikaten erreicht. Seit 2010 gibt es in der Schweiz das CO2-Gesetz. Ein Bundesdesetz über die Reduktion der CO2-Emission mit dem Ziel, einen Beitrag zu leisten, den globalen Temperaturanstieg auf weniger als 2°C zu beschränken. Eines der Reduktionsziele ist, die Treibhausgas-emissionen im Inland bis zum Jahr 2020 gegenüber 1990 um gesamthaft 20% zu senken. Noch bis heute verursacht jedoch der Gebäudesektor 40% der Schweizer CO2-Emissionen. Die Emissionen aus Gebäuden sollen bis ins Jahr 2020 um mindestens 40% unter das Niveau von 1990 gesenkt werden. Die CO2-Emissionen und der Energieverbrauch bei der Herstellung der Baumaterialien, der Transport zur Baustelle, die Erstellung wie auch der Rückbau und die Entsorgung haben nur eine untergeordnete Bedeutung. Die definierten Ziele beinhalten nur die Reduktionen während der Benutzerphase eines Gebäudes. Im März 2016 hat unser Bundesrat dem Pariser Klimaschutz-Abkommen zugestimmt. Diesbezüglich hat sich die Schweiz das Ziel gesetzt, die Treibhausgasemissionen bis 2030 um 50% unter das Niveau von 1990 zu senken. Obwohl dieses Abkommen und diese Gesetze einen positiven Hintergrund haben, drängen sich bei mir einige Fragen auf. Wie sollen unter solchen Bedingungen die fokussierten Reduktionsziele eingehalten werden? Wie kann ein praktischer, nachvollziehbarer Beitrag geleistet werden, ohne dass man der Bevölkerung mit noch höheren Abgaben und Moralpredigten des Verzichts auf die Füsse tritt? Es scheint, als ob schädliche CO2-Gase durch Börsenhandel von Zertifikaten und höhere CO2-Abgaben plötzlich weniger schädlicher seien. Obwohl die Baubranche nach nachhaltigem Bauen schreit, trifft man vorwiegend Baustellen an mit Betonaussenwänden, an die expandiertes Polystyrol hingepappt wird. Wie kann es möglich sein, dass solche Baumaterialien als nachhaltig betitelt werden, obwohl unter Fachleuten bekannt ist, dass Beton und Polystyrol bei der CO2-Bilanz schlechter abschneiden und der Primärenergiegehalt viel höher liegt als bei naturbelassenen Baustoffen? Die Schweizer Politik und die Wirtschaft sind so unzertrennlich wie die Fische und das Meer. Aus Angst vor einer Minimierung des Wirtschaftswachstums badet man lieber im schmutzigen Wasser weiter, als unsere Baulobby zu animieren, gegen den Strom zu schwimmen und Materialien und Systeme zu vermarkten, die nicht nur grün gewaschen wurden, sondern die effektiv einiges weniger unsere Umwelt belasten. Über finanzielle Anreize werden Käufer und Bauherren gesteuert. Erst wenn vermehrt Alternativen geboten werden, die mit dem Preis und der Qualität der konventionellen Baukunst mithalten können, sehe ich eine Chance, dass die Baubranche einen praktischen Beitrag zum Klimaschutz leisten kann.

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Es braucht weitere Öffentlichkeitsarbeit, Wissensvermittlung, Mut und Erfahrungen, sodass das Bewusstsein und die Rückbesinnung zu simplen naheliegenden Baukonstruktionen abseits des Angebots der konventionellen Baulobby fruchten können. Im Strohballenbau und im System EcoCocon verbirgt sich ein grosses Potenzial, einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit des Bauens leisten zu können. Stroh als Baustoff ist ein jährlich wachsender Rohstoff, der in seiner Herstellung nur wenig Energie und Ressourcen verbraucht und lokal verfügbar und preisgünstig ist. Das Naturprodukt verursacht bei seiner Herstellung deutlich weniger CO2, als es bindet. Mit Stroh hat man keine Entsorgungsprobleme – Ende seiner Nutzung kann es wieder in den natürlichen Kreislauf rückgeführt werden. Durch die hohe Wärmedämmung von Stroh und die Speicherung von CO2 können Bauweisen mit Stroh wesentlich zu einer Reduktion der Treibhausgase im Bauwesen beitragen. Strohbauten sind ein praktischer, natürlicher und nachvollziehbarer Beitrag, um die Klimaschutzziele zu erreichen. Nebst den ökologischen Aspekten ist das baubiologische Verhalten von Strohbauten zu betonen. Über die gesamte Nutzdauer kann ein gesundes Innenraumklima geschaffen werden. Jeder Architekt und Bauführer trägt die Verantwortung mit, wie sich die GebauteUmwelt auf das natürliche Ökosystem auswirkt. Meiner Meinung nach endet die ethische Verantwortung eines Architekten nicht mit der Schlussrechnung! Die folgenden Kapitel dieser Arbeit versuchen, die Leserschaft zu ermuntern, Stroh als Wärmedämmung zu anerkennen, zu propagieren oder sogar selbst einen Strohbau zu realisieren. Das System EcoCocon kann diesen Schritt erleichtern. In einem ersten Teil dieser Arbeit wird über die Geschichte, die allgemeinen Eigenschaften und die gängigsten Wandsysteme des Strohballenbaus berichtet. In einem zweiten Teil wird das nach modernen Kriterien entwickelte System von EcoCocon beschrieben, analysiert und mit einem Holzrahmenbausystem verglichen. Das Schlusskapitel soll der Leserschaft nochmals das allgemeine Potenzial von Strohbauten im Vergleich zu konventionellen Bauten aufzeigen. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre und hoffe, dass Sie sich von dieser Arbeit inspirieren lassen.

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2. Vorurteile und Bedenken

Als ich mit der Ausführungsplanung für das Projekt in Kilchberg begann, wurde mir bewusst, dass in den Köpfen der Schweizer Bevölkerung noch immer grosse Bedenken gegenüber dem Strohbau herrschen. Auf meine Ausführungen hin reagierten die Bauherrschaft und mein privates Umfeld oft mit Skepsis. Bedenken und unterschwellige Ängste kamen ans Tageslicht, denen es mit guten Argumenten den Nährboden zu entziehen galt. Diese Reaktionen beruhen meist auf Unwissen oder Angst vor etwas Neuem. Die nächsten Abschnitte versuchen nun, die gängigsten Bedenken aus dem Weg zu räumen. Der Favorit unter den Bedenken ist die angenommen erhöhte Brandgefahr. Viele Menschen fürchten sich, in einem Haus mit Wänden aus Stroh zu leben, da sie der Meinung sind, dass eine solche Konstruktion viel brandgefährdeter sei. Es ist unbestritten, dass loses Stroh leicht brennt. Während der Produktion und der Rohbauphase auf der Baustelle muss striktes Rauchverbot eingehalten werden, und die Bauarbeiter sollten vielleicht über die Mittagszeit nicht direkt neben oder im Rohbau grillieren. Besitzen jedoch alle Beteiligten etwas Verstand, sollte dies kein Hindernis sein für einen Strohbau. Eine verputzte Strohwand hat einen ausreichenden Feuerwiderstand. Bevor das Haus durch einen Brandfall einstürzen würde, wäre die Inneneinrichtung für den Bewohner die grössere Gefahr.

5. Abb. Sockeldetail -Schutz mit Rabitzgitter

Das Haus wird auch nicht von Kleinnagern aufgefressen. Stroh ist kein Nahrungsmittel für Mäuse, denn sie können es nicht richtig verdauen. Es ist aber ein geeigneter Nistplatz. Betreffende Bauteile müssen vor dem Eindringen von Kleinnagetieren geschützt werden, dies ist im Strohbau wie im konventionellen Bau notwendig. Ein 4 Jahre altes Strohhaus wurde für eine Testreihe wieder rückgebaut. Es wurde jeder Strohballen einzeln untersucht, und es konnte kein Schädlingsbefall festgestellt werden. Dass man neben jedem Strohbauplatz eine Herde grösserer Vierbeiner hat wie Esel, die gerne mal ab und zu einen Biss Stroh nehmen, ist eher unwahrscheinlich. Gewisse Termitenarten können Stroh verdauen, bevorzugen jedoch Holz als Nahrungsmittel. In historischen Strohballenbauten fand man von Termiten zerfressene Holztüren und Fensterrahmen, das Stroh daneben blieb jedoch unberührt. Schimmelpilz ist für viele Bauherren ebenfalls eine grosse Bedrohung. Wenn die baukonstruktive Ausführung richtig gemacht wird und man auf gewisse Faktoren Rücksicht nimmt, ist das Schimmelpilzwachstum keine Bedrohung. Es ist wichtig, dass die Strohballen trocken eingebaut werden. Die Bedingungen für die Produktion und die Lagerung der Strohballen müssen eingehalten werden.

6. Abb. Ballen vor Feuchtigkeit schützen

Stauballergiker sollten, wenn sie nichtsdestotrotz am Bau eines Strohhauses beteiligt sind, eine Atemschutzmaske tragen. Der Staub, der während der Bauphase entsteht, kann bei staubempfindlichen Menschen unangenehme Reaktionen auslösen. Sobald die Strohballenwände oder Strohpanels jedoch verputzt sind, ist auch diese Gefährdung kein Problem mehr. 8-12. Abb.

In einem Bauprozess kann es immer zu unvorhersehbaren und unglücklichen Momenten kommen. Das Bauen mit Stroh ist jedoch nicht risikoreicher als andere Konstruktionsarten.

7. Abb. Für Stauballergiker ist das tragen einer Staubmaske von Vorteil

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3. Geschichte des Strohballenbaus

19. Abb. Eine mit Pferdekraft betriebene Strohballenpresse aus der Anfangszeit

20. Abb. Haus Burke 1903 in Nebraska das Das älteste heute noch stehende lasttragende Strohballenhaus.

21. Abb. Burrit Mansion 1938 in Alabama. Der erste Holzständerbau ist heute ein Museum

22. Abb. 1992, New Mexiko. Die erste offizielle Bauerlaubnis für ein bankfinanziertes und von einer Baufirma errichtetes Strohballenhaus in Holzständer-Bauweise.

23. Abb. Haus Feuillette 1921. Ältestes Strohballenhaus in Frankreich

Es ist zu vermuten, dass der Mensch Stroh seit dem Anbau von Getreide für verschiedene Zwecke bei der Erstellung von Unterkünften nutzte. Stroh ist somit ein altbekannter, bewährter, traditioneller Baustoff. Als Zuschlagstoff im Lehmmörtel oder als Strohdach wird Stroh schon seit Jahrtausenden verwendet. Der Strohballenbau, von dem man in der Schweiz seit einigen Jahren vermehrt zu hören und zu sehen bekommt, ist im Vergleich zum Baustoff Stroh noch relativ jung. Der Geburtsort des Strohballenbaus liegt im mittleren Westen der USA – im holzarmen Bundesstaat Nebraska. Die Motivation, das Stroh zu pressen, ergab sich aus einer Notlage heraus. In den riesigen Getreideanbaugebieten von Nebraska gab es so viel Stroh, dass dafür schlichtweg kein Lagerplatz zu finden war – und auch die Handhabung dieser riesigen Mengen an losem Stroh war sehr mühselig. Um 1870 kamen die ersten Strohballenpressen zum Einsatz, welche quaderförmige Gebinde produzierten, die man wunderbar stapeln konnte. Anfangs wurden die Ballen noch mit Handpressen gefertigt, später mit Ballenpressen, welche von Pferden und Dampfmaschinen angetrieben wurden. Wohl gedacht als saisonales Provisorium, wurden die Ballen auf dem Feld von den Arbeitern aufeinandergestapelt – wie Stroh-Ziegelsteine. Innerhalb weniger Tage wurden mit dieser einfachen Bauweise Unterstände errichtet. Diese einfachen Hütten weigerten sich jedoch, Ende der Saison wieder einzustürzen, und hielten die nächtliche Kälte hervorragend ab. Die zwei wichtigsten Materialeigenschaften des Strohballenbaus, also das sehr gute Wärmedämmvermögen und die stabil-elastische statische Eigenschaft, wurden somit bekannt. Die Grossgrundstückbesitzer erkannten bald, dass in den ärmlichen Häusern ihrer Mitarbeiter im Winter und im Sommer das bessere Innenraumklima herrschte als in ihren Herrenhäusern aus Stein. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Strohballenbauten schriftlich dokumentiert. Ohne Holzkonstruktionen wurden die ersten Strohballenbauten ausgeführt. Das Dach lag direkt auf den Strohballenwänden. Diese Bauweise wird in der Literatur als Nebraska-Technik bezeichnet und ist der Vorreiter der heutigen bekannten lasttragenden Strohballenbau-Bauweise. Die noch heute bewohnbaren ältesten Häuser in den USA entstanden zwischen 1900 und 1914. Etwas später gab es in Europa ebenfalls Strohballenhäuser. Das älteste Strohballenhaus wurde 1921 in Frankreich errichtet – ein zweigeschossiger Holzständerbau mit Strohballenausfachung, welcher heute im Besitz der dritten Generation ist. In den Jahren um 1935 wurde der Strohballenbau durch die zunehmende Entwicklung des industriellen Bauens und gegen Ende der Weltwirtschaftskrise unpopulär. Erst durch die Ölkrise in den 70ern entdeckte die alternative Szene der USA den Baustoff Stroh neu. In den Medien der USA und Kanadas wurden zahlreiche Strohballenbauten publiziert. Es entstanden zahlreiche kleine, fantasievolle, organische, witzige Strohballenbauten, die oft gemeinschaftlich erbaut wurden. Der lasttragende Strohballenbau und ebenso die Ausfachung von Holzkonstruktionen mit Strohballen wurden propagiert. Diverse Untersuchungen zu Brandverhalten, Dämmwirkung, Feuchteverhalten und Druckbelastbarkeit wurden schon dazumal in den USA von Universitäten durchgeführt.

24. Abb. Heute ist das Haus Feuillette ein Museum und für die éffentlichkeit zugänglich.

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Der Strohtrend verbreitete sich bald weltweit. Tausende wurden von der Strohbau-Epidemie angesteckt und schlossen sich zu einem welt-weiten Netzwerk zusammen. Wissen und Erfahrungen wurden familiär ausgetauscht. Weltweit existieren heute mehr als 10‘000 Strohballenhäuser. Mit dem Aufkommen der Niedrigenergiehäuser und Passivhäuser in den 90ern wurden Strohballenbauten auch in Europa attraktiv. Endlich ist ein ökologisches Energiekonzept mit ökologischen, extrem kostengünstigen Materialien möglich geworden. In den letzten Jahren wurde der Strohballenbau optimiert und professionalisiert. Vom kleinen alternativen Selbstbauer-Strohhaus zum professionellen lasttragenden und nicht lasttragenden Strohballenbau bis hin zu vorfabrizierten und standardisierten Strohmodulen. Wie in andern Fachgebieten hinkt die Schweiz ihren Nachbarländern hinterher. Bis auf einige Architekturbüros wie z.B. Atelier Werner Schmidt und DegenHettenbach & Partner welche sich schon seit gut 15 Jahren trauen, Strohballenhäuser zu realisieren, ist in der Schweiz noch einiges an Nachholbedarf vorhanden.

13. Abb. EFH in Disentis von Werner Schmidt 2001. Erster lasttragender Strohballenbau mit Jumboballen in der Schweiz.

16. Abb. MFH in Therwil von Degen hettenbach & Partner 2011. Grösster nicht lasttragender Strohballenbau der Schweiz.

14. Abb. EFH in Disentis im Rohbau

17. Abb. MFH in Therwil im Rohbau

15. Abb. EFH in Disentis im Rohbau

18. Abb. MFH in Therwil im Rohbau

Eidg. Berufsprüfung BaubiologIn 2016 | Abschlussarbeit | Petra Eggenberger

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4. Die Philosophie des Strohballenbaus

25. Abb. Workshop in Wangelin DE

26. Abb. 2011 Projekt-Workshops AT/EU

Das Revival des Strohballenbaus der 70er ist nicht nur den guten Eigenschaften des Strohs zuzuschreiben. Die soziale Interaktion während der Ausführungsphase spielte meist eine wichtige Rolle und ist noch heute weit verbreitet. Das Bauen mit Strohballen eignet sich ideal für den Selbstbau. Wenn die Strohballen auf der Baustelle aufeinandergestapelt werden oder in die Holzständer gefüllt werden, können nicht nur qualifizierte Handwerker mitarbeiten. Das Bauen mit Strohballen wird zu einem Event. Familienmitglieder, Freunde oder sogar die Nachbarn können sich gut am Bauprozess beteiligen, was bei anderen Baustellen weniger der Fall ist. Für alle Beteiligten wird der Hausbau zu einem Erlebnis, das einen verbindet und das man nicht so schnell vergisst. Für die Bauherrschaft entsteht eine starke Identifikation mit den eigenen vier Wänden. Man hat selbst Hand angelegt, geschwitzt und gelacht für das eigene Heim – das fertige Haus wird umso mehr geschätzt. Nicht selten werden Workshops auf Strohballenbaustellen durchgeführt, wo nicht nur Bekannte mitmachen, sondern auch Fremde teilnehmen. Die weltweiten Strohballengemeinschaften, die heute noch immer Zuwachs finden, horten ihr Fachwissen nicht für sich. Es liegt im gemeinsamen Interesse, dass das Fachwissen auf der ganzen Welt verbreitet wird, damit noch mehr Strohballenbauten errichtet werden können. Die Bauherren, Handwerker und Planer, welche solche Bauten realisieren, setzen sich für eine lebenswerte Zukunft ein. Denn es ist und bleibt eine Bauart, die unsere Umwelt nur einen Bruchteil so stark belastet wie konventionelle Bauten. Das laufend wachsende Fachwissen wird bis heute gerne geteilt. Wieweit diese Philosophie bei vorgefertigten Strohmodulen wie beim System EcoCocon noch mitgetragen wird, wird uns die Zukunft zeigen.

5. Vom Rohstoff Stroh zum Baustrohballen

Um Stroh überhaupt als Baustoff in Betracht zu ziehen, gilt es, seine Verfügbarkeit zu hinterfragen. Stroh ist ein Nebenprodukt der Getreideernte, die in der Landwirtschaft mindestens einmal jährlich anfällt. Die Ertragsmenge ist von kurz- und langfristigen Faktoren abhängig und kann stark variieren. Massgebend für die Ertragsmenge ist die Grösse der Anbaufläche, das unterschiedliche Jahresklima, standortabhängige klimatische Bedingungen und Bodenbeschaffenheiten, die Art des Anbaus und die Züchtung und dessen Zielsetzung. Gemäss den Statistiken des Schweizer Bauernverbandes wurden im Jahr 2014 rund 491 000 Tonnen Stroh produziert, 285 973 Tonnen importiert und 429 Tonnen exportiert1. Als Einstreu für Ställe, welches später mit dem Mist aus dem Stall als Naturdünger verwendet wird, als Substrat für Bodenauflockerung oder als Futterzusatz wird das Stroh in der Schweiz verwendet. Durch die Zunahme der tiergerechten Haltung wächst der Strohverbrauch in der Schweiz. Das Schweizer Alpingebiet und die Umzonung von Landwirtschaftszone in Bauzone schränkt die Anbaufläche in der Schweiz massiv ein, sodass die Tendenz, Stroh zu importieren, steigt. Bei unseren Nachbarländern Deutschland, Österreich und Frankreich sieht es schon einiges optimistischer aus für den Strohballen-bau. In Deutschland hat ein Drittel des gesamten Strohertrags keinen Verwendungszweck in der Landwirtschaft und Zelluloseweiterverarbeitung. Im besten Fall wird der Restbestand in Biomasse-heizwerken oder Kleinheizanlagen für die Energiegewinnung genutzt – und sonst einfach verbrannt ohne Energienutzung. In Deutschland könnten jährlich 700 000 Häuser mit Stroh gedämmt werden. Aus meiner Sicht ist es völlig akzeptabel, wenn in einem so kleinem Land wie der Schweiz der Begriff der regionalen Rohstoffbeschaffung etwas über die Landesgrenze ausgedehnt wird. 5.1 Stroharten und Beschaffenheit

31. Abb. 2016 Weiterbildung Fachkraft Strohballenbau (FASBA)

27. Abb. 2011 Projekt-Workshops AT/EU

29. Abb. 2016 Weiterbildung Fachkraft Strohballenbau (FASBA)

Die gedroschenen und getrockneten Halme von Getreide wie zum Beispiel Weizen, Gerste, Hirse, Roggen, Hafer und Dinkel werden als Stroh betitelt. Es gibt aber auch Stroh von Faserpflanzen wie zum Beispiel Reis, Flachs und Hanf, welche ausserhalb von Europa aufgrund ihrer Reissfestigkeit und grossen Verfügbarkeit oft verwendet werden. Holzigere Stroharten sind idealer für dichte Ballen. In Mitteleuropa wird hauptsächlich Weizen-, Dinkel- und Roggenstroh im Baubereich verwendet. Hafer- und Gerstenstroh wird aufgrund seiner geringeren Halmstabilität selten im Strohballenbau eingesetzt. Stroh ist ein nachwachsender Rohstoff, der durch den Vorgang der Fotosynthese2 entsteht und aus Zellulose, Lignin und Kieselerde besteht. Der hohe Silikatgehalt der Halme und eine mikroskopisch feine, hydrophobische3 wachsartige Aussenschicht lässt Stroh sehr langsam verrotten. Die rohrförmige Struktur der Halme bewirkt eine hohe Elastizität und Reissfestigkeit. Die in den Holräumen eingeschlossene Luft ist für das gute Wärmedämmvermögen verantwortlich. Bei den verschiedenen Stroharten können kleinere Unterschiede betreffend Wärmeleitfähigkeit, Feuchteaufnahme und Haltbarkeit festgestellt werden. Diese sind jedoch vernachlässigbar. Die natürliche Beschaffenheit der Halme, vor allem die Länge, sollte durch Anbau, Ernte und weitere Verarbeitungen so wenig wie möglich beschädigt oder verändert werden.

28. Abb. 2016 Ausbildung Fachkraft Strohballenbau (FASBA)

1 2 3

30. Abb. Weiterbildung 2016 Fachkraft Strohballenbau (FASBA)

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Siehe 16.1 Anhang Siehe 14. Glossar Siehe 14. Glossar

32. Abb. Querschnitt durch ein Strohhalm

31. Abb. 2016 Fachkraft Strohballenbau - Architekt Dirk Scharmer

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5.2 Die Pressung der Strohballen

Gleichmässiger Schwad – gutes Resultat

Kurbel fest – gut gepresst!

Bei der Strohernte sind nicht nur die herrschenden Witterungsbedingungen zu berücksichtigen, sondern auch der Tageszeitpunkt. Morgentau sollte wie Regen vermieden werden. Durch anhaltende Feuchtigkeit können im Stroh Fäulnis, Schimmel und unerwünschte Mikroorganismen entstehen. Wenn die Getreidekörner hart und trocken sind und die Halme gelb und spröde, werden diese durch den Mähdrescher geerntet. Dazu werden die Halme kurz oberhalb des Feldbodens geschnitten, durch das Mähwerk abgeschnitten und zum Dreschwerk transportiert. Nach dem Durchlauf des Dreschwerks werden die Halme auf einen Hordenschüttler gefördert, welcher die letzten Körner von den Strohhalmen abschüttelt. Das Korn wird im Korntank aufgefangen und das Stroh fällt hinter dem Drescher zu Boden. Man unterscheidet zwischen zwei Arten von Mähdreschern: Tangential- und Axialmähdrescher. Der Tangentialdrescher eignet sich für Baustrohballen besser, da die Halmstruktur intakter bleibt und sich dies für die Ballenfestigkeit positiv auswirkt. Zur Herstellung der rechteckigen Ballen werden die Strohhügel auf dem Feldboden von der Ballenpresse aufgenommen und in ca. 5–10 cm dicke Lagen gepresst. Diese Lagen werden aneinandergeschichtet, bis die gewünschte Ballenlänge erreicht ist. Gebunden werden die Ballen mit 2–3 Polypropylen-Schnüren, mit Sisalschnüren oder auch mit Draht oder Metallbändern. In der Landwirtschaft wird grundsätzlich zwischen Rundballen und Quaderballen unterschieden, um Transport, Lagerung und weitere Anwendungen zu vereinfachen. Für den Strohballenbau sind die Quaderballen, von denen es Kleinballen und Grossballen gibt, interessant. Zunehmend werden jedoch aus arbeitstechnischen Gründen keine Kleinballen mehr produziert. Diese werden dann oftmals extra für den Strohballenbau auf dem Feld mit einer Kolbenpresse produziert oder zu einem späteren Zeitpunkt umgepresst.

Enger Kanal – Ballen genial!

Pick - Up voll - Ballen toll!

5.3 Durchschnittliche Abmessungen von Strohballen Der Presskanal der Strohballenpresse definiert die Höhe und Breite der Ballen und ist nicht veränderbar und hängt vom Typ der Presse ab. Die Länge der Ballen ist jedoch variabel und kann auch später noch auf das gewünschte Mass abgeschnürt werden. In der Tabelle finden sich die gängigen Masse. Je nach Maschine sind jedoch Abweichungen möglich. Bezeichnung Kleinballen Mittelballen Grossballen Höhe in cm 32 bis 35 50 70 Breite in cm 45 bis 50 80 120 Länge in cm 50 bis 120 70 bis 240 100 bis 300 Pressdichte kg/m3 80 bis 120 180 bis 200 80 bis 200

5.4 Qualitätssicherung der Strohballen Es ist ein Irrtum, dass man mit jedem Strohballen ein Haus bauen kann. Die Ballen müssen mit definier-ten Qualitäten eingekauft oder am besten explizit für den Bauzweck hin gepresst werden. Der Architekt hat dem Landwirt genaue Kriterien bekanntzugeben. Es empfiehlt sich, die Strohballen nach Gewicht zu kaufen und nicht nach Stückzahl. Die Chance für gut gepresste Ballen wird dadurch erhöht. Folgende Eigenschaften sollten Baustrohballen aufweisen: • Intakte, lange Halmstruktur Es sind Tangentialmähdrescher für die Ernte zu bevorzugen. • Goldgelbe Farbe und kein moderiger Geruch Der Ballen ist ungeeignet, wenn er sich feucht anfühlt. • Bindung unter Spannung aus Kunststoff oder Draht Naturgarne sind ökologisch einwandfrei, hielten den Lastversuchen aber nicht stand und zeigten sich als ungeeignet. • Halmausrichtung überwiegend quer zur Bindung • Feste Struktur und geringe Rundungen an Kanten Spart massiv viel Nacharbeit beim Einbau ein. Das Entfernen von überstehen den Halmen und das Nachverdichten ist weniger arbeitsintensiv. Wenn der Ballen flach auf dem Boden liegt, sollte man mit dem ganzen Körper gewicht auf dem Ballen stehen können, ohne dass dieser einsinkt. • Beikrautanteil kleiner als 0,5 M.-% Das Stroh sollte möglichst keinen Beikrautanteil haben. Die Beikräuter sind meist feuchter und weniger fest und sind somit verrottungs- und schädlingsanfälliger. • Restkornanteil kleiner als 0,4 M.-% Moderne Mähdrescher können beinahe alle Ähren ernten, was für den Baus trohballen einen grossen Vorteil ist. Für Nagetiere und Bakterien sind die trocke nen Halme wenig attraktiv, umso mehr die Kornreste.

34. Abb.

33. Abb.

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35. Abb.

• • •

Feuchtegehalt zwischen 5 und 15 M.-% Die Feuchte ist ein entscheidendes Kriterium für die Haltbarkeit der Strohbal len. Die Ballen müssen im Trockenen produziert, gelagert und verarbeitet werden. Ein Sensor eines Hygrometers wird in die Ballenmitte geführt. Die relative Luftfeuchtigkeit im Ballen sollte 75% nicht übersteigen. Bei der Ernte ist es wichtig, dass die Halme nicht zu nah am Boden abgeschnitten werden So wird sicher vermieden, dass der unterste Teil des Halms, der teilweise noch grün ist, in den Ballen kommt. Falls der Feuchtegehalt noch zu hoch ist, kön nen die Ballen auch an einem trockenen Ort weiter austrocknen. Werden die Ballen zum Schutz vor Regen mit Folie abgedeckt, ist auf die Kondenswasser bildung zu achten. Auf dem Bauplatz sollten die Ballen nicht direkt auf das Erdeich gelegt werden. Dichte min. 90 kg/m3 für Strohballenausfachungen Dichte min. 110 kg/m3 für lasttragende Konstruktionen Die Art der Pressung hängt stark von der Ballenpresse ab, somit ist es nicht verwunderlich, dass es verschiedene Strohballenqualitäten gibt.

5.5 Der zertifizierte Strohballen

36. Abb.

Werden die erwähnten Eigenschaften beachtet, so leisten die herkömmlichen Strohballen hervorragende Dienste. Dennoch stellt seit 2006 der Fachverband Strohballenbau Deutschland e.V. (FASBA) in Kooperationen den zertifizierten Wärmedämmstoff «Baustroh» zur Verfügung. Das Deutsche Institut für Bautechnik hat den Baustoff geprüft und die bauaufsichtliche Zulassung genehmigt. Um den Strohballenbau weiter zu professionalisieren und diese Bauart weiterhin moderat zu verbreiten, führt der Weg nicht an der Zertifizierung in der EU vorbei. Die EU-Bauordnungen wurden vereinheitlicht. Es dürfen in vorgefertigten Bauelementen nur noch zertifizierte Baustoffe eingesetzt werden, sodass die Haftungsfrage geklärt ist. Es ist umstritten, wie sinnvoll die mühevolle und kostenintensive Zertifizierung eines Strohballens zum Wärmedämmstoff Baustroh ist. Es gibt jedoch einige Argumente, welche dafür sprechen. Die Standardisierung, die Qualität und die Verfügbarkeit verbessern sich. Die Aufnahme in Kalkulationsprogramme und Förderbeiträge werden angestrebt, und baubehördliche Hürden können besser beseitigt werden. Ebenso kann das Sicherheitsbedürfnis von bestimmten Bauherrschaften in Bezug auf Bauschäden und Mängel besser garantiert werden. Es gibt in Deutschland die Möglichkeit, zertifizierte Ballen zu kaufen oder direkt die eigenen Ballen auf dem Bauplatz zertifizieren zu lassen.

5.6. Primärenergiegehalt von Strohballen Unter dem Begriff Primärenergiegehalt (PEI) versteht sich die Energie, die es braucht, um einen Baustoff zu produzieren. Je nach Baustoff ist der Energieeinsatz für dessen Herstellung unterschiedlich hoch. Alle Vor- und Herstellungsprozesse bis zum auslieferfertigen Produkt werden im Primärenergiegehalt berücksichtigt. Es wird jedoch nur die Energie aus nicht erneuerbaren Energiequellen berücksichtigt. Der Transport der Baustoffe bis zur Baustelle und der Einbau bleibt ebenfalls unberücksichtigt. Der PEI beschreibt also die Menge an nicht erneuerbarer Energie, die benötigt wird, um einen Baustoff herzustellen. Je intensiver die Verarbeitung eines Baustoffes ist, umso mehr Energie wird benötigt. Naturnahe Baustoffe wie Lehm, Holz und eben Stroh brauchen deutlich weniger Herstellungsenergie als industriell verarbeitete Baustoffe wie Kunststoff, Metalle oder Zement. Die Annahme, dass Baustoffe aus nachwachsenden Rohstoffen allgemein weniger Primärenergie benötigen als solche aus fossilen oder mineralischen Stoffen ist aber nicht immer zutreffend. Die Primärenergie des Getreideanbaus wird in die Berechnung nicht mit einbezogen, da man davon ausgeht, dass das Stroh ein Nebenprodukt der Getreideerzeugung ist. In die Rechnung mit einbezogen wird das Pressen der Ballen, der Primärgehalt des Ballengarns sowie Lade- und Transportvorgänge, ebenso die Art der Maschinen und ein Anteil der Energie, die es für diesen Herstellungsaufwand braucht. Betrachtet man die Rechenwerte im Vergleich zu anderen Baustoffen, wird deutlich, dass Stroh einen sehr geringen Primärenergiegehalt aufweist, Mineral- und Glaswollen brauchen etwa das 100-Fache der Energie einer Strohdämmung.

38. Abb. Vergleich des PEI der nötig ist, um verschiedene Dämmstoffe für einen Quadratmeter Wanfläche in Passivhausqualität herzustellen.

Rechenwert für den PEI von Strohballen: Kleinballen: 63 kWh/t Quaderballen: 50 kWh/t (höhere Effizienz der moderneren Maschinen)

PEI von Dämmstoffen einem U-wert von 0.11 (W/m 2K)

40. Abb. PEI unterschiedlichen Wandkönstruktionen bei einem U-wert von 0.11 (W/m 2K)

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HD-Ballen

Zellulosefasern

Steinwoll-Klemmfilz

Hanfplatte

EPS-Dämmung

Holzweichfaserplatte

9. Lasttr. Stroh Lehm

8. Leicht Stroh Lehm

7. Leicht Stroh OSB

6. Leicht Steinw.

5. Leicht Zellulose

4. WDVS KLH Stroh

3. WDVS KS Stroh

2. WDVS KS LDF

39. Abb. Anteile der Prozesselemente am PEI bei Quaderballen.

1. WDVS KS EPS

37. Abb.

5.7 CO2-Gehalt von Strohballen und Strohballenwänden

Der Baustoff Stroh ist CO2-neutral und somit eine gute Option für das nachhaltige Bauen. Wie jede Pflanze nimmt Stroh während des Wachstums mithilfe der Fotosynthese CO2 aus der Luft auf. In der Struktur der Pflanze wird Kohlenstoff eingelagert, der Sauerstoff wird wiederum der Luft abgegeben. Lässt man die Pflanze verrotten, oxidiert der eingelagerte Kohlenstoff mit dem Sauerstoff aus der Luft. Die gleiche Menge an CO2, wie die Pflanze in ihrem Wachstum aufgenommen hat, entsteht wieder. Ein Strohhaus wird also zum Kohlenstoffspeicher. Wenn Stroh als Dämmmaterial eingesetzt wird, dann wird der eingelagerte Kohlenstoff nicht durch den Prozess der Verbrennung oder der Verrottung an die Atmosphäre entlassen. Es liegen Zahlen vor, dass Stroh einen Kohlenstoffgehalt von 42% hat. Während der Nutzdauer eines Strohhauses kann die Atmosphäre um 1,5 kg CO2 pro Kilo Stroh entlastet werden. Korrekterweise muss diese Gutschrift am Ende der Nutzungsdauer des Strohhauses wieder abgezogen werden. Nach dem Abbruch eines Strohhauses wird das Stroh verbrannt oder verrottet und ist somit wie ein fossiler Brennstoff, der Kohlenstoff abgibt, zu bewerten.

6. Bauphysikalische Aspekte

Welchen Anforderungen muss eine Gebäudehülle gewachsen sein? Wenn man ein Strohballenhaus planen möchte, ist es Wichtig, die bauphysikalischen Eckdaten zu kennen. Die Bauphysik befasst sich mit dem gebauten Lebensraum oder, anders ausgedrückt, mit unserer dritten Haut, dem Gebäude. Jeder Mensch besitzt das Grundbedürfnis, einen sicheren Schlafplatz in einer gewohnten Umgebung zu haben. Der Ort soll uns Schutz und Sicherheit geben. Die Bauphysik befasst sich mit den Faktoren, welche ein Gebäude komfortabel und behaglich machen – mit Wärmeschutz, Feuchteschutz, Winddichtigkeit, Schallschutz, Hitzeschutz und Brandschutz. Die folgenden Unterkapitel nehmen kurz Stellung zu den bauphysikalischen Werten bei Strohkonstruktionen.

Einfamilienhaus 200m2 Aussenwand (1.5Kg Co2 /kg Stroh) 42. Abb.

6.1 Wärmeschutz Es gibt drei Arten, wie Wärme transportiert wird. Die Wärmeleitung (Transmission) beim Wärmedurchlass durch Materialien, die Wärmeströmung (Konvektion) und die Wärmestrahlung (Radiation) beim Wärme-übergang an den Grenzflächen. Das bedeutet, der Wärmetransport durch einen Strohballen setzt sich aus Transmissions-, Konvektions- und Strahlungsanteil zusammen. Die Wärmeleitung erfolgt überwiegend durch den Mantel des Halmes. Der Wärmetransport durch Strahlung und Konvektion erfolgt durch die Luft zwischen und innerhalb der Halme. Wird die Ballendichte verändert, ändert sich sowohl der Anteil der Übertragungsarten am Wärmetransport als auch deren Summe. Für den Wärmeschutz sind in der Bauphysik zwei Kennwerte besonders relevant: Wärmeleitfähigkeit: λ-Wert - Wärmedurchgang: U-Wert.

Wärmeleitung

1. Konvektion 2. Transmission 3. Strahlung Wachrechte Halmorientierung

41. Abb.

6.1.1 Wärmeleitfähigkeit Unter der Wärmeleitfähigkeit versteht sich der Transport von Wärme durch einen Baustoff. In der Regel gilt, je dichter der Stoff, umso besser leitet er Wärme, je leichter der Stoff, umso geringer ist die Wärme-leitung und umso besser die Wärmedämmung. Die Wärmeleitfähigkeit wird mit der Wärmeleitzahl Lambda (λ) bezeichnet. Die Wärmeleitfähigkeit λ (W/(m∙K)) eines Stoffes bezeichnet die Wärme (J), die pro Sekunde durch 1 m2 Wandfläche eines 1 m dicken Materials bei einem Temperaturunterschied von einem Grad Kelvin übertragen wird. Je kleiner λ, umso besser ist die Wärmedämmung eines Baustoffes. Die Wärmeleitfähigkeit von Strohballen ist abhängig von der Ausrichtung der Strohhalme, des Feuchtegehalts und der Dichte des Strohs. Dies erklärt die unterschiedlichen Angaben in der Literatur. Mit steigender Ballendichte nimmt die Wärmeleitfähigkeit zunächst ab, stagniert und steigt schliesslich. Gemäss den Strohbaurichtlinien des FASBA gelten folgende Rechenwerte für die Wärmeleitfähigkeit von Stroh: In Halmrichtung λ = 0,080 W/(m∙K) / Senkrecht zur Halmrichtung λ = 0,052 W/(m∙K) Die Wärmeleitfähigkeit ist höher, wenn der Wärmestrom parallel zu den Strohhalmen verläuft. Verläuft der Wärmestrom senkrecht zu den Halmen, ist die Wärmeleitfähigkeit geringer und somit die Wärmedämmung optimaler.

Senkrechte Halmorientierung

43. Abb.

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6.1.2 Wärmedurchgangskoeffizient Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) bezeichnet den Wärmestrom in Watt bei einem Temperaturunterschied von einem Grad Kelvin durch 1 m2 Bauteilfläche. Für die meisten bauphysikalischen Problemstellungen genügt es, einen stationären Zustand zu analysieren, obwohl das Aussen- und Innenklima stetig schwankt. Für die Berechnung des Wärmetransports durch eine Wand- oder Dachkonstruktion geht man von gleichbleibenden Aussen- und Innentemperaturen aus. Der U-Wert ist konstruktionsabhängig. Alle Angaben ohne Gewähr

u-wert.net

Strohballen, hochkant stehend, HolzRahmenkonstruktion

Außenwand, U=0,151 W/m²K erstellt am 10.5.2016

Wärmeschutz

Feuchteschutz

Hitzeschutz

U = 0,151 W/m²K

Tauwasser: 1,19 kg/m² Feuchtegehalt Holz: +0,1% Trocknet 78 Tage

Temperaturamplitudendämpfung: >100 Phasenverschiebung: nicht relevant Wärmekapazität innen: 96 kJ/m²K

sehr gut

mangelhaft sehr gut

mangelhaft mangelhaft

8

3

360

2

30

1

außen

innen 960

60

1 Claytec Lehmoberputz grob mit Stroh (30 mm) 2 Stroh (360 mm)

3 Pavaplan (8 mm)

44. Abb. Berechnung - www.u-wert.net

6.1.3 Wärmespeicherung Die Wärmedämmung ist bei leichten Baustoffen besser, dafür ist die Wärmespeicherung Dämmwirkung umso schlechter. Jeder Baustoff hat eine spezifische Wärmespeicherfähigkeit c. einzelner Schichten und Vergleich mit Richtwerten Die Wärmekapazität Getreidestroh beträgt c(d.h. = die 2,0 kJ/(kg der ∙K). Im Vergleich Für die folgende Abbildungvon wurden die Wärmedurchgangswiderstände Dämmwirkung) einzelnen Schichten in zu einer Millimeter Dämmstoff umgerechnet. Die Skala bezieht sich auf einen Dämmstoff der Wärmeleitfähigkeit 0,040 W/mK. massiven Baukonstruktion hat eine Leichtbaukonstruktion ausgedämmt mit Stroh eine Äquivalente erheblich geringere Wärmespeicherfähigkeit. Umso entscheidender ist die OberflächenDämmstoffdicke Stroh, Fichte (WLS 040) gestaltung im Innern eines Strohhauses. Sei es im Winter die Wärme, die man speichern 0 20 40 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 mm möchte, oder im60Sommer die Nachtkühle, es ist von Vorteil, Lehmputze, Lehmsteine oder 5 8 2 5 5 1 u , , a 9 0 0 ,2 ,1 0 b 1 = 0 0 = O 4 u Bodenbeläge zutzVverwenden, die Wärmespeicherung haben. = U U U= eine gute Ne IN sU us D

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6.1.4 WärmebrückenMu

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6.2.1 Aufsteigende Feuchtigkeit Es ist empfehlenswert, Strohbauten vom Terrain loszulösen und auf einen Sockel, einen Hohlkörper unter dem Hochbau, zu stellen. Das kann ein Streifenfundament sein oder direkt ein Kellergeschoss. Eine horizontale Sperre, in der Regel aus Bitumen oder Kunststoff-Abdichtungsfolien, verhindert den Feuchtetransport vom Baugrund in die aufgehenden Wände.

mit

geschüt z ten

Sprit z wasser wirkung Kieskoffer

verringer

6.2.3 Witterungsschutz Wie jede Aussenwandkonstruktion müssen Strohaussenwände von Regen, Hagel und Wind geschützt werden, um eine lange Nutzdauer ohne Schäden zu garantieren. Dies kann am besten durch eine Verschalung erreicht werden. Wenn Fassadenputze rissfest ausgeführt werden und ein dampf¬diffusions-offener Verputz gewählt wird, kann dies auch eine Möglichkeit sein.

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Seite 1

Spritzwasserwirkung hoh bei Platten 46. -50.Abb.

51. Abb. Feuchte-Einflüsse 45. Abb. Wärmebrücken bei Bauteilen

22

Sprit z wasserbereich Ballen

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6.2.2 Spritzwasserschutz Ein Spritzwasserschutz sollte bei jeder Wandkonstruktion ausgeführt werden, mindestens 30 cm hoch über dem waagrechten Niveau (der Erde, Flachdach etc.) reicht. Es ist von Vorteil, wenn die Stroh-konstruktion erst ab dieser Höhe beginnt. Der Spritzwasserschutz kann jedoch auch durch einen wasserfesten Putz oder eine Platte oder ein Blech realisiert werden. Ein Kies- oder Schotterkoffer um das Gebäude kann die Spritzwassergefahr minimieren. Harte, glatte Flächen wie zum Beispiel Plattenbeläge sollten nicht direkt an das Gebäude anschliessen.

Im Strohbau ist es sehr wichtig, dass keine Bereiche entstehen, wo die Wärme schneller nach aussen transportiert wird als durch die angrenzenden Wandflächen. Wärmebrücken Raumluft: führen zu Tauwasserbildung. Fällt das Tauwasser Dicke: in der Wärmedämmung also im 20,0°C / 50% 39,8 cm Außenluft: -5,0°C / 80% sd-Wert: 2,4 m Gewicht: 105 kg/m² Stroh an, kann dies zu Schimmelpilzbildung und Verrottung führen. Die Details, wie zum Oberflächentemp.: 18,8°C Wärmekapazität: 154 kJ/m²K Beispiel bei Fenstern, Türen, Anschlusspunkten von Holz-konstruktionen etc., müssen bereits in der Planung durchdacht sein. *Vergleich mit dem Grenzwert gemäß MuKEn14 Art. 1.7 Abs. 2 für Umbauten oder Umnutzungen für opake Bauteile gegen Aussenklima oder weniger als 2 m im Erdreich.

Spritzwasserbereich ohne Ballen

sehr gut

Gewerbliche Nutzung nur mit Plus-Option oder PDF-Option (ab 2,99 €/Monat zzgl. MwSt).

MuKEn14 Umbau*: U