Ein wissenschaftlicher Durchbruch hat selbstverdichtetes Holz mit neunfacher Festigkeit hervorgebracht und eröffnet neue Möglichkeiten für nachhaltiges Bauen.
Als wir K-Llavaneres errichteten, unser erstes Passivhaus-Projekt mit 198 m2, mussten wir ein Bausystem wählen, mit dem sich die Luftdichtheit und die Dämmwerte erreichen ließen, die der Standard verlangt. Holz war keine ästhetische Entscheidung, sondern eine technische. Der Holzrahmenbau bietet eine thermische Leistung, eine Montagepräzision und eine Baugeschwindigkeit, mit denen herkömmliche Massivbausysteme aus Ziegel und Beton im Passivhaus-Kontext schlicht nicht mithalten können.
Nach mehr als 15 Jahren und 120 fertiggestellten Häusern bauen wir noch immer mit Holz. Nicht aus Gewohnheit, sondern weil jedes Projekt bestätigt, dass es der Werkstoff ist, der den Anforderungen des hocheffizienten Bauens im mediterranen Klima am besten gerecht wird.
Der Holzrahmenbau besteht aus einer Konstruktion von Ständern und Riegeln aus Vollholz oder Brettschichtholz, deren Gefache mit Dämmstoff (Holzfaser, Mineralwolle oder Einblaszellulose) gefüllt werden. Das Ergebnis ist eine Wand, die tragende und dämmende Funktion in einem einzigen Bauteil vereint und separate Schichten überflüssig macht.
Bei PAPIK Group arbeiten wir mit FSC-zertifiziertem Holz, so wie beim Projekt K-Alzina im Montseny (180 m2), bei dem jedes tragende Bauteil aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern stammt. Wir verwenden vorwiegend europäische Tanne und Kiefer, Holzarten mit einem hervorragenden Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und einem hygroskopischen Verhalten, das die Raumluftfeuchte auf natürliche Weise reguliert.
Eine der häufigsten Fragen, die uns erreichen, ist, ob Holz in unserem Klima gut funktioniert, wo die heißen Sommer die größte Herausforderung darstellen. Die Antwort lautet klar ja, und das aus mehreren Gründen.
Erstens erlaubt die geringe Wärmespeicherfähigkeit von Holz dem Haus, rasch auf Temperaturschwankungen zu reagieren: Sobald die Lüftungsanlage oder der Sonnenschutz einzugreifen beginnen, ist die Wirkung nahezu unmittelbar. Zweitens ist Holz ein natürlicher Feuchtigkeitsregulator: Es nimmt Wasserdampf auf, wenn die Umgebung feucht ist, und gibt ihn ab, wenn sie trocken ist, und trägt so ohne Entfeuchter zu einem stabilen Raumklima bei. Drittens ist die dem Holz eigene Dämmwirkung (Wärmeleitfähigkeit von 0,13 W/m2K) fünf- bis zehnmal höher als jene von Ziegel oder Beton.
Beim Projekt K-Valld'Or (280 m2) bestätigten thermische Simulationen, dass Holzrahmenwände mit 20 cm Holzfaserdämmung die Innentemperatur selbst während sommerlicher Hitzewellen stabil hielten, ohne dass über den Großteil des Jahres eine aktive Klimatisierung nötig war.
Ein Vorteil, den unsere Kundinnen und Kunden besonders schätzen, ist die Bauzeit. Eine Holzrahmenkonstruktion wird in wenigen Wochen errichtet, nicht in Monaten. Die Elemente treffen vorgefertigt auf der Baustelle ein, mit bereits eingebauten Dämmgefachen, geplanter Elektroinstallation und integrierten Luftdichtheitsbahnen. Das verkürzt die Bauzeit, verringert den Abfall auf der Baustelle und gewährleistet vor allem eine millimetergenaue Präzision, die unerlässlich ist, um die Ergebnisse des Blower-Door-Tests zu erreichen (unsere Projekte liegen üblicherweise zwischen 0,3 und 0,5 ACH, deutlich unter dem Grenzwert von 0,6).
Das ist zweifellos die Frage, die uns am häufigsten gestellt wird. Und die Antwort verdient eine ehrliche Erklärung. Ja, Holz ist brennbar. Doch das Brandverhalten einer Holzkonstruktion ist vorhersehbar, langsam und berechenbar, was sich von Stahl nicht sagen lässt, der bei hohen Temperaturen seine Tragfähigkeit schlagartig verliert.
Ein Vollholzträger verkohlt im Brandfall an der Oberfläche mit einer bekannten Geschwindigkeit (etwa 0,7 mm pro Minute) und behält seine strukturelle Integrität über eine Zeitspanne, die sich präzise berechnen lässt. Unsere Konstruktionen erfüllen die Feuerwiderstandsanforderungen des CTE (R-60 oder R-90 je nach Fall) durch Überdimensionierung der Querschnitte und den Einsatz von Gipskartonplatten als passivem Brandschutz.
Hinzu kommt, dass die Lüftung in einem Passivhaus mechanisch und kontrolliert erfolgt: Es gibt keine Luftzüge, die ein Feuer nähren könnten, und die Lüftungsanlagen verfügen über automatische Brandschutzklappen.
Ein weiterer Bereich, in dem Holz überrascht, ist die Schalldämmung. Holzrahmenwände erreichen dank ihres mehrschichtigen Aufbaus (Gipskarton, Luftschicht, Dämmung, Konstruktion, Bahn, Außenverkleidung) Schalldämmwerte von über 50 dB, vergleichbar mit oder höher als jene einer herkömmlichen Ziegelwand von weit größerer Dicke und Masse. Der Schlüssel liegt in der Kombination von Materialien unterschiedlicher Dichte, die die Übertragung von Schallwellen unterbindet.
Über die bereits von uns angewandten Techniken hinaus verschiebt die wissenschaftliche Forschung fortlaufend die Grenzen dessen, was Holz leisten kann. Ein Forschungsteam der University of Maryland und chinesischer Institutionen hat im Journal of Bioresources and Bioproducts ein Verfahren der Selbstverdichtung veröffentlicht, das die Dichte von Holz verdreifacht und seine Zugfestigkeit verneunfacht (auf bis zu 496 MPa), womit es sich der Leistung bestimmter Metalllegierungen annähert.
Das Verfahren besteht aus einer teilweisen Delignifizierung, gefolgt von einer induzierten Neuordnung der Zellulosefasern, die sich beim Trocknen auf natürliche Weise verdichten. Das Ergebnis ist ein Werkstoff mit außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, der sämtliche ökologischen Vorzüge des Holzes bewahrt: Er ist erneuerbar, bindet CO2 und seine Herstellung verursacht einen weitaus geringeren ökologischen Fußabdruck als jene von Metallen.
Diese Forschung bestätigt, was wir auf der Baustelle täglich beobachten: Holz ist ein Werkstoff mit einem Potenzial, das wir erst beginnen zu erschließen. Die Techniken der Selbstverdichtung befinden sich noch im Labor, doch die Richtung ist klar. An dem Tag, an dem sie den kommerziellen Maßstab erreichen, werden sich die baulichen Möglichkeiten enorm erweitern.
Wir müssen ehrlich sein: Das derzeitige Verfahren der Selbstverdichtung verwendet Substanzen wie Lithiumchlorid und N,N-Dimethylacetamid, die toxisch und in der Umwelt persistent sind. Künftige Forschung wird sauberere Alternativen finden müssen, die dieselben Ergebnisse liefern. Doch die Entwicklung ist eindeutig: Die Materialwissenschaft bewegt sich auf ein immer festeres, vielseitigeres und nachhaltigeres Holz zu.
Bei PAPIK Group setzen wir seit mehr als fünfzehn Jahren auf den Holzbau. Wir haben gelernt, welche Holzarten in unserem Klima am besten funktionieren, wie sich die Feuchtigkeit auf der Baustelle steuern lässt, wie sich eine langfristige Dauerhaftigkeit sichern lässt und wie sich aus jedem tragenden Bauteil das Maximum herausholen lässt. Wenn wir Fortschritte wie selbstverdichtetes Holz sehen, überrascht uns das nicht: Sie bestätigen nur, dass wir gut gewählt haben.
Die Wissenschaft bewegt sich dorthin, wo wir bereits arbeiten. Holz ist nicht der Werkstoff der Vergangenheit: Es ist der Werkstoff, den die fortschrittlichste Forschung für das Bauen der Zukunft wiederentdeckt.