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5/2018 Mehrgeschossig bauen mit Holz

BAUEN

Holzkleid mit Risiken

(Holz)bauten müssen nicht zwangsläufig mit Holz bekleidet werden. Wenn aber die Entscheidung für eine Holzfassade fällt, sind die Anforderungen hoch. Hanspeter Kolb, Professor für Brandschutz und Holzbau am Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur der Berner Fachhochschule, erläutert die Vor- und Nachteile von hinterlüfteten und nicht hinterlüfteten Aussenwandbekleidungen.

Text und Fotos Hanspeter Kolb, BFH AHB

Holz spielt bei der Gestaltung der Bekleidung von Gebäuden seit Jahrhunderten eine wichtige Rolle und erlebt in diesem Bereich zurzeit eine Art Renaissance, vor allem bei grossvolumigen und mehrgeschossigen Bauten. Die Erwartungen an Holzfassaden sind dabei hoch. Gebäude werden heute immer mehr zu grossen Möbelstücken, die mit viel Kreativität gestaltet werden. Oft gerät dabei ein wenig in Vergessenheit, dass Holz im Aussenbereich ein anspruchsvolles, ja herausforderndes Material ist. Eigentümern, Planenden und Ausführenden stellen sich viele Fragen:

  • Soll die Fassade filigran wirken und aus Massivholz gestaltet sein? Oder grossflächig mit Holzwerkstoffplatten?
  • Soll sie vertikal oder horizontal angeordnet sein? Mit oder ohne Fugen?
  • Hinterlüften oder nicht? Und wenn ja: wie viel?
  • Welche Holzart? Lärche oder gar Eiche statt Fichte und Tanne?
  • Wird sie geschraubt, genagelt oder unsichtbar von hinten befestigt?
  • Soll sie behandelt werden oder darf sie vergrauen? Und wenn sie behandelt wird: wo, womit und wie oft?
  • Ist der konstruktive Schutz ausreichend? Sind Wasserabfluss und Austrocknung gewährleistet?
  • •?Ist der Brandschutz gewährleistet?
  • •?Welcher Unterhalt ist notwendig und in welchen Abständen?
  • Die Liste ist nicht abschliessend, verdeutlicht aber die Herausforderungen, die sich stellen.

 

Fehler wirken sich fatal aus
Holzfassaden bei modernen Bauten – oft ohne Vordach, mit vier oder gar acht Geschossen – sind anspruchsvoll und bergen gleichzeitig hohe Risiken. Fehler wirken sich fatal aus und die Folgen fallen allen auf. Schäden infolge mangelhafter Planung, fehlender Schutzmassnahmen, falscher Materialwahl, unsorgfältiger Ausführung und ungenügenden Unterhalts sorgen für negative Eindrücke – nicht nur am Objekt selber, sondern für den Baustoff Holz generell. Zudem wird materialspezifisches Verhalten wie das natürliche und unregelmässige Vergrauen von Laien oft als Mangel interpretiert.


Anforderungen an die Bekleidung
Grundlegende Anforderungen an die Bekleidung von Aussenwänden sind in der Norm SIA 232-1 definiert. Als Planungshilfen existieren zudem weitere Dokumente, welche Vorgaben und Empfehlungen für die konkrete Ausführung geben. Zu erwähnen sind das Lignatec-Dokument 8/99 «Fassadenverkleidungen aus unbehandeltem Holz» und das Fachbuch «Aussenwandbekleidungen in Holz» von proHolz Austria.
Die Bekleidung hat die dahinterliegenden Schichten vor Witterungseinflüssen zu schützen und muss demzufolge dicht gegen Schlagregen sein. Übernimmt sie diese Schutzfunktion nur teilweise (zum Beispiel bei einer offenen, fugenreichen Fassade), sind den Belastungen entsprechende, witterungsbeständige Wärmedämmungen und Unterkonstruktionen einzusetzen und/oder es sind ergänzende Schutzmassnahmen vorzusehen (zum Beispiel Fassadenbahn respektive Dämmschutzschicht). Die eingesetzten Materialien müssen witterungsbeständig oder entsprechend geschützt sein und eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Einwirkungen und Zerstörung durch Feuchte, Korrosion, Frost, UV-Bestrahlung, Abrieb, Tausalz und andere chemische Einwirkungen aufweisen.

Herausforderung Holzschutz

Die Grundsätze im Zusammenhang mit dem Holzschutz hören sich zunächst einfach an:

  • Der Schutz vor Witterung muss gewährleistet sein.
  • Wasser muss ungehindert abfliessen können.
  • Nass gewordenes Holz muss rasch wieder austrocknen können.

Am einfachsten wird dies mit möglichst grossen Vordächern erreicht, welche die Fassaden ausreichend schützen. Doch spätestens hier beginnt die Herausforderung bei hohen und mehrgeschossigen Gebäuden. Auch grosse Vordächer können eine hohe Holzfassade nicht mehr ausreichend schützen. Dadurch wird einerseits die Freiheit bei der Materialwahl und der Ausführungsart eingeschränkt und andererseits steigt die Herausforderung bei detailkonstruktiven Massnahmen und bei allfälligen Behandlungen
beziehungsweise Oberflächenbeschichtungen. Gemäss EN 335-1 «Dauerhaftigkeit von Holz und Holzprodukten» können Holzfassaden bei gutem Witterungsschutz in die Gebrauchsklasse 2 eingestuft werden. Gemeint sind damit Holz und Holzprodukte unter Dach, die nicht direkt der Bewitterung ausgesetzt sind. Eine hohe Umgebungsfeuchte kann zu gelegentlicher, aber nicht dauernder Befeuchtung führen (Holzfeuchte praktisch nie über 20 Prozent).


Die Trends in der heutigen Architektur und bei den mehrgeschossigen Bauten verlangen jedoch mehrheitlich eine Einteilung in die Gebrauchsklasse 3.1. Hier sind Holz und Holzprodukte nicht mehr unter Dach. Sie werden zwar bewittert, sind aber ohne ständigen Erd- oder Wasserkontakt. Eine Anreicherung von Wasser im Holz, auch räumlich begrenzt, ist aufgrund rascher Rücktrocknung nicht zu erwarten (Holzfeuchte gelegentlich über 20 Prozent). Wird in diesem Fall kein chemischer Schutz oder kein Oberflächenschutz angewendet, sollten Hölzer der Dauerhaftigkeitsklasse 1 bis 3 gemäss DIN EN 350-2 eingesetzt werden. Fehlender Schutz durch grosse Vordächer kann durch gestalterische Massnahmen in der Fassade kompensiert werden. Auch hier finden sich bei den Objekten unserer Urgrossväter Beispiele, die zeigen, wie erfolgreich solche Massnahmen sein können. Mit etwas Fantasie lassen sich diese Massnahmen auch auf heutige Objekte mit moderner Architektur übertragen.     

Offene Fassadensysteme
Ausgesprochen beliebt sind derzeit offene Fassadensysteme. Die Bekleidung erfüllt in diesem Fall oft nur noch gestalterische Aufgaben. Sie bewirkt zwar noch einen gewissen Witterungs- und allenfalls mechanischen Schutz, die eigentliche Schutzschicht befindet sich jedoch hinter der Aussenwandbekleidung, oft direkt auf der Aussenwandkonstruktion. Erfüllt wird die Schutzfunktion durch Fassadenbahnen oder ausreichend witterungsbeständige Werkstoffplatten. In der Fachsprache wird diese Schicht oft auch als Dämmschutzschicht bezeichnet (insbesondere im Brandschutz). Folgende Punkte sind hier zu beachten:

  • Die wasserführende Schicht (Fassadenbahn) muss bei allen Anschlüssen, insbesondere bei Fensterbänken, Sockelanschlüssen und anderen horizontalen Übergängen dicht angeschlossen werden, damit das eindringende Wasser restlos abgeführt wird.
  • Die Unterkonstruktion (Hinterlüftungslattung) muss so ausgebildet werden, dass der Wasserabfluss nicht behindert wird und keine dauerhafte Anreicherung von Wasser möglich ist.
  • Der Hinterlüftungshohlraum muss mindestens 40 Millimeter tief sein (gemäss Vorgabe Norm SIA 232-2).
  • Die Fassadenbahn muss dauerhaft UV-beständig sein und je nach Grösse der Öffnung gewissen mechanischen Einflüssen standhalten können.
  • Die bauphysikalische Eignung der wasserführenden Schicht ist zu überprüfen (Kondensat zwischen Wärmedämmung bzw. Konstruktion und wasserführender Schutzschicht).
  • Die Brandausbreitung über mehrere Geschosse darf nicht begünstigt werden.
  • Brandschutz bei Holzfassaden

Unterschiedliche Gesetze und Bautraditionen sowie der Umgang mit brennbaren Baustoffen haben in Europa zu unterschiedlichen Schutzzielen und Anforderungen geführt. Dies gilt für die Verwendung von Holz generell und für die Brandweiterleitung über die Fassade im Speziellen. Es würde jedoch den Rahmen dieses Beitrages sprengen, wenn im Detail auf Massnahmen eingegangen würde. Generell gilt, dass die Ausbreitung eines Brandes an der Gebäudeaussenwand im Wesentlichen durch Art, Intensität und Ort des Entstehungsbrands beeinflusst wird. Die Oberfläche einer Gebäudeaussenwand kann prinzipiell durch folgende drei Brandszenarien thermisch beansprucht werden:

  • Brand eines benachbarten Gebäudes.
  • Brand ausserhalb des Gebäudes, unmittelbar an der Fassade.
  • Brand innerhalb des Gebäudes in einem an die Aussenwand grenzenden Raum mit Öffnung (z. B. ein Fenster).

Aus realen Schadensfeuern ist bekannt, dass ein Brand aus einem geöffneten oder im Brandverlauf zerstörten Fenster für eine Fassade am kritischsten ist. Die aktuellen Brandschutzvorschriften der VKF geben vor, dass sich ein Brand bis zum Löschangriff der Feuerwehr um nicht mehr als zwei Geschosse über der Brandetage ausbreiten darf. Auf den Holzbau umgesetzt bedeutet dies, dass bei Gebäuden mittlerer Höhe (H???11 m) bei hinterlüfteten Fassaden mit brennbaren Baustoffen VKF-anerkannte Systeme einzusetzen sind, um das Schutzziel zu erreichen.

Schutz vor Feuchte

Holzfassaden sind als äusserste Schicht des Gebäudes starken Feuchteeinwirkungen und schnellen klimatischen Wechseln ausgesetzt. Das Verhindern von lang andauernden Feuchteeinflüssen, das Fördern einer raschen Austrocknung und die Berücksichtigung von auftretenden Schwind- und Quellbewegungen sind deshalb Grundvoraussetzung für eine lange Lebensdauer jeder Holzfassade. Bei stark exponierten Holzfassaden, beispielweise an mehrgeschossigen Gebäuden, bei fehlenden Vordächern oder an
exponierten Standorten, ist durch architektonische und konzeptionelle Massnahmen dafür zu sorgen, dass Wasser ungehindert ablaufen und möglichst rasch abtrocknen kann. Horizontale Flächen und Fugen sind möglichst zu vermeiden oder genügend abzuschrägen. Feingliederige und stark strukturierte Fassaden mit vielen Durchdringungen, Fugen und vorspringenden Holzbauteilen sind für exponierte Fassaden nicht geeignet. Unproblematisch sind stehend angeordnete, geschlossene Schalungsarten oder geschuppte Systeme wie Stülpschalungen und Schindeln.


Chemische Schutzmassnahmen und Oberflächenbehandlungen wie Lasuren und deckende Anstriche helfen mit, die Wasser- und Feuchteaufnahme an der Holzoberfläche zu verzögern. Werden Schutzmittel und Beschichtungen fachlich korrekt aufgebracht, können sie einen wesentlichen Beitrag zur Verlängerung der Lebensdauer von exponierten Holzfassaden leisten.


Anforderungen an Holzwerkstoffe
Die Materialwahl beschränkt sich nicht nur auf die Definition einer bestimmten Holzart oder der richtigen Werkstoffplatte. Qualitätskriterien wie Holzfeuchte, Schwind- und Quellverhalten, Schnittart, Astigkeit, Risse, Bearbeitbarkeit, Verfügbarkeit und bei Holzwerkstoffplatten der Querschnittsaufbau sind ebenso zu berücksichtigen. Entsprechende Ausschreibungen, korrekte Materialbestellungen, sorgfältige Kontrollen der Materiallieferungen und eine fachgerechte Montage mit ausreichend vor Korrosion schützenden Verbindungsmitteln sind weitere Schritte, die zu qualitativ hochstehenden Aussenwandbekleidungen führen. Bei Bauten mittlerer Höhe beschränkt sich die Komplexität der Materialwahl nicht nur auf die äusserste Schicht der Aussenwandbekleidung. Auch an die nachfolgenden Schichten (Dämmschutzschicht, Aussendämmung) werden Anforderungen gestellt.


Konstruktive Schutzmassnahmen

Mit konstruktiven Schutzmassnahmen kann eine länger anhaltende Durchfeuchtung verhindert und/oder eine rasche Austrocknung von Aussenwandverkleidungen gewährleistet werden. Der Schutz vor Befeuchtung (Bewitterung) kann vorwiegend durch architektonische respektive konzeptionelle Massnahmen erfolgen:

  • Berücksichtigung der Exposition beim Entwurf der Aussenwandkonstruktion.
  • Abstimmung des Fassadentyps (Richtung, Profil) auf die Vordachgrösse und andere Massnahmen des Witterungsschutzes (z. B. Klebdächer, permanente Verschattungen).
  • Schutz von Tragwerksteilen (grosse Querschnitte) durch Verschleissschichten oder gestalterische Elemente.
  • Schutz von masshaltigen Bauteilen, wie Fenstern und Türen, vor direkter Bewitterung.
  • Genügend Abstand von Holzbauteilen zum Boden (Spritzwasserschutz;
  • ? 300 mm) oder entsprechende Ausbildung des Sockelbereichs.
  • Mit detailkonstruktiven Massnahmen für raschen Wasserabfluss und schnelles Austrocknen können die negativen Folgen der Bewitterung reduziert werden. Zu diesen Massnahmen gehören:
  • Horizontale Flächen abschrägen oder abdecken, Tropfkanten ausbilden.
  • Direkt bewitterte Holz-Holz-Kontaktflächen klein halten.
  • Stoss- und Anschlussfugen mit Abstand ausführen (? 10 mm).
  • Hirnholzflächen nicht der Witterung aussetzen oder aber abdecken.
  • Schwind- und Quellbewegungen ermöglichen (Befestigung).
  • Fugen in bewitterten Bereichen nicht mit Kitten abdichten.
  • Bei schichtbildenden Oberflächenbehandlungen Kanten runden (? 2,5 mm).
  • Hinterlüftung – oder nicht?

Die aktuelle Norm SIA 232/2 «Bekleidete Aussenwände» verlangt einen Hinterlüftungsquerschnitt von 20 Millimetern bei geschlossenen beziehungsweise 40 Millimetern bei offenen Aussenwandbekleidungen mit ausreichenden Be- und Entlüftungsöffnungen. Gefordert wird diese Massnahme, um das in den Hinterlüftungsquerschnitt eingedrungene Wasser abzuführen und damit Staunässe und eine unzulässige Befeuchtung der Unterkonstruktion zu verhindern. Auch soll damit das Abführen von Kondensat als Folge der Dampfdiffusion vermieden werden. Nicht zuletzt ist das Abführen der aufgewärmten Luft im Hinterlüftungsquerschnitt ein Beitrag zum sommerlichen Wärmeschutz. In Forschung und Praxis werden Notwendigkeit und Zweck der Hinterlüftung seit längerer Zeit diskutiert und hinterfragt. Es liegen Erkenntnisse vor, die aufzeigen, dass auf eine Hinterlüftung beziehungsweise auf entsprechende Be- und Entlüftungsöffnungen bei Fassaden mit einem gewissen Fugenanteil (Schindeln, Schalungen) verzichtet werden könnte. Zudem verlangen neue Anwendungsbereiche im mehrgeschossigen Holzbau Massnahmen, welche eine Brandausbreitung im Hinterlüftungsquerschnitt unterbinden. Eine Hinterlüftung, wie sie die Norm SIA 232/2 verlangt, kann dadurch nicht mehr in jedem Fall gewährleistet werden.

Oberflächenbehandlung
Werden chemischen Schutzmassnahmen eingesetzt, sollten generell Schutzmittel mit dem Lignum-Gütezeichen für Holzschutzmittel verwendet werden (bei Fassaden: Prüfzeichen B, W und O). Zudem ist es sinnvoll, nur Produkte mit dem Lignum-Gütezeichen «Fassadenschalungen in Holz» zu verwenden. Mindestens die Grundierung und idealerweise auch der erste Anstrich sind allseitig aufzutragen und sollten bereits im Werk appliziert werden.

Der Wunsch, Holz als Bekleidung von Aussenwänden unbehandelt einzusetzen, ist in den letzten Jahren (zumindest in der Schweiz) stetig gewachsen, besonders auch bei mehrgeschossigen Bauten. Die natürliche Dauerhaftigkeit bestimmter Holzarten ermöglicht den Einsatz bei richtiger Konzeption und guter Detailkonstruktion ohne Schädigungsrisiko. Unbehandelte Fassaden weisen jedoch (in den Augen der Bauherrschaft) oft ästhetische Mängel auf. Diese werden in erster Linie durch die natürliche Verwitterung hervorgerufen. Mit Oberflächenbehandlungen lassen sich diese Mängel zumindest teilweise vermeiden. Jedoch führen diese zu zusätzlichen Kosten, vermehrtem Unterhalt und sind je nach Produkt und Verfahren ökologisch nicht unbedenklich.


Unregelmässiges Vergrauen könnte allenfalls durch eine regelmässige Bewitterung verhindert werden. Diese ist jedoch eher eine theoretische Option, da jeder Überstand (zum Beispiel bei Fensterbänken oder Brandschürzen) zu unregelmässiger Bewitterung führt. Zudem können besonders bei hohen, grossen und exponierten Gebäuden auch lokale Windwirbel dazu führen, dass Teile einer Fassade ungleichmässig nass werden und somit ungleichmässig vergrauen. Imprägnierungen (farblos) und hydrophobierende (wasserabstossende) Anstriche können das Vergrauen wohl verzögern, lösen das Problem aber langfristig nicht. Erfahrungen bei verschiedenen Objekten zeigen, dass sowohl die diversen Vorvergrauungs-Systeme (Behandlung mit Pilzen, Dünnschichtlasuren) wie auch eine thermische Behandlung von Holz unregelmässige Verfärbungen nicht ganz verhindern können.


Pflegeanleitung für Bauherren

Die Holzbaubranche argumentiert gerne damit, besonders ökologisch und nachhaltig zu bauen. Gerade bei der Verwendung von Holz für Fassaden ist dieses Argument oft zu hören. Es ist jedoch ein Irrtum, zu glauben, dass allein die Verwendung von Holz als Baumaterial genügt, um nachhaltig zu sein. Holz ist ein natürlicher Baustoff, der ungeschützt eine kurze Lebensdauer aufweist. Erst mit einem dauerhaft wirksamen Schutz vor Witterung und Feuchtigkeit und den daraus resultierenden biologischen Folgeerscheinungen (Pilze und Insekten), werden Holz-Aussenwandbekleidungen wirklich nachhaltig. Ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zu optimalen Holzfassaden ist die Qualitätssicherung vor, während und nach dem eigentlichen Bauprozess. Der Bauherrschaft muss aufgezeigt werden, welche Arten von Holzfassaden sich in welchen Fällen eignen und wie diese sinnvoll ausgebildet werden können, damit langfristig ein positiver Eindruck erhalten bleibt. Sie braucht aber auch eine Bedienungsanleitung, die aufzeigt, welche Pflege eine Fassade braucht, damit eine lange Lebensdauer gewährleistet ist.