Bauphysik: Wärme-, Schall-, Feuchte- & Brandschutz

Bauphysik umfasst die Bereiche Wärmeschutz, Feuchteschutz, Schallschutz und Brandschutz.

Ziel ist die Errichtung von Bauwerken, die bei geringem Energiebedarf ein behagliches Raumklima ermöglichen, den Anforderungen des Schallschutzes genügen und zerstörenden Einflüssen durch Feuer und Wasser möglichst standhalten.

Die Beachtung der Bauphysik ist heute mehr denn je notwendig für ein nach zeitgemäßen Kriterien optimal funktionierendes Gebäude.

Wärmeschutz

Wärmeschutz betrifft sowohl den winterlichen Wärmeschutz als auch den Schutz vor sommerlicher Überwärmung.

Das entscheidende Kriterium ist die thermische Qualität der Gebäudehülle. Diese umfasst alle Flächen, die den beheizten Gebäudeteil umgeben, also Bodenplatte oder Kellerdecke, Außenwände, Fenster und oberste Geschoßdecke oder Dach. Zur Klassifizierung der thermischen Qualität eines Bauteils wird eine Reihe von Werten herangezogen, der bekannteste davon ist der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient).

Im Winter fließt die Wärme im Gebäude aufgrund des Bestrebens nach Temperaturgleichgewicht von innen nach außen ab (Transmissionswärmeverlust). Bei einer ungedämmten Außenwand mit einem hohen U-Wert ist dieser Wärmeverlust hoch, dadurch hat auch deren Innenseite eine niedrige Temperatur – die Wand wirkt kalt und unbehaglich. Bei einem gedämmten Bauteil mit einem niedrigen U-Wert ist der Wärmeverlust dagegen gering, die Wand hat auch auf der Innenseite eine höhere Temperatur – der Raum ist angenehm behaglich!

Wärmeverluste durch Gebäudeöffnungen (offene oder undichte Fenster, Fugen, usw.) werden als Lüftungswärmeverluste bezeichnet. Im gesamten Neubau und bei der Gebäudesanierung, insbesondere auf Passivhausniveau, werden neben den Transmissionsverlusten auch die Lüftungswärmeverluste minimiert. Dies geschieht durch luft- und winddichte Bauweise.

Die sommerliche Überwärmung von Gebäuden und damit die Notwendigkeit einer aktiven Kühlung (z.B. mittels Klimagerät) ist laut OIB-Richtlinie 6 im Wohnbau zu vermeiden. Ein gut gedämmtes Gebäude, ausreichende Speichermasse, optimierte Flächenanteile und Orientierung der Fenster sowie entsprechende Sonnenschutz- und Beschattungsmaßnahmen können dies gewährleisten.

Die Wärmespeicherung (Speicherung in der Gebäudemasse) führt durch zeitliche Verschiebung von Spitzen zu einer Regulierung sowohl im Sommer als auch im Winter. Speziell kurzfristige extreme Temperaturschwankungen werden durch die Trägheit der Masse abgefedert.

Ein optimales Wärmeschutzkonzept berücksichtigt auch die Vermeidung von Wärmebrücken. Wärmebrücken sind Schwachstellen im Bauteil durch Materialwechsel, Durchdringungen (z.B. Balkonanschluss), oder bedingt durch die Geometrie (Ecken), wo größere Temperaturflüsse stattfinden und z.B. im Winter niedrigere Oberflächentemperaturen vorherrschen. Im Extremfall führen sie durch Kondensation von feuchter Raumluft an den kalten Stellen zu Schimmelbefall.

Feuchteschutz

Schäden an Bauwerken können einerseits durch Bodenfeuchtigkeit, Grundwasser,
Oberflächenwasser, Niederschlagswasser und „vandalierendes Wasser“ bei Leitungsschäden entstehen, andererseits auch durch Kondensation von Wasserdampf (Durchfeuchtung von Dämmstoffen, Schimmelbildung bei Wärmebrücken wie z.B. kalten Raumecken). Wasserdampf kann sich auch in Salzen anreichern und dadurch Volumsvergrößerung und Bauteilzerstörungen bewirken.

Die wichtigsten Maßnahmen sind demnach die (wasser-)dichte Ausführung von Bauteilen, Wetterschutz gegen Schlagregen (z.B. Dachvorsprünge), konstruktiver Holzschutz und richtige Schichtenauswahl (Diffusion, Adsorption, Desorption, Wärmebrücken, U-Werte). Genauso entscheidend ist die richtige Schichtenfolge der Baustoffe innerhalb der Bauteile (von innen nach außen diffusionsoffener). Wichtig ist auch die rasche Behebung von aufgetretenen Schäden.

Schallschutz

Lärm wird als die unangenehmste „Umweltverschmutzung“ empfunden. Aufgrund der steigenden Lärmbelastungen erhält der Schallschutz bei der Bauausführung eine immer größere Bedeutung. Es wird zwischen Luftschall (das gesprochene Wort) und Körperschall bzw. Trittschall (auf den Boden aufstampfen) unterschieden.

Es gibt eine Reihe von Punkten, die schon vor bzw. bei der Planung eines Gebäudes berücksichtigt werden sollten, um die Beeinträchtigung durch unerwünschte Schallentwicklung zu minimieren:

Lage des Grundstückes
Orientierung des Gebäudes am Grundstück
Grundrissgestaltung (Anordnung der Räume)
Bauart und Ausführung der Bauteile: Material, Dicke, ein- oder mehrschaliger Aufbau, Einbau einer Trittschalldämmung
Fenster und Türen
Bauteilanschlüsse
Haustechnische Anlagen
elastische Lagerung und Material der Leitungen, Aufstellung und Auswahl von Geräten, Heizung, Wärmepumpe, Aufzüge, Müllschlucker

Brandschutz

Brandschutz hat zum Ziel, einerseits den Schaden eines Bauwerkes durch einen Brandfall möglichst gering zu halten und andererseits das rechtzeitige Verlassen eines Gebäudes im Brandfall sicherzustellen. Die Auswahl geeigneter Baustoffe sowie passende Konstruktion und Grundrissgestaltung sind Maßnahmen zum vorbeugenden Brandschutz.

Baustoffe werden nach ihrer Brennbarkeit in verschiedene Baustoffklassen eingeteilt. Grundsätzlich wird zwischen nichtbrennbaren (Klasse A) und brennbaren (Klassen B bis F) Stoffen unterschieden.
Innerhalb dieser Klassen gibt es noch weitere Unterteilungen:

A1fl	benötigen keinen gesonderten Nachweis der Nichtbrennbarkeit (z.B. Sand, Beton, Stahl)
A2fl	enthalten einen geringen Anteil brennbarer Substanzen und benötigen einen Nachweis für ihre Nichtbrennbarkeit (z.B. Glasfasern, Polystyrolbeton, Gipskartonfeuerschutzplatten > 12,5 mm)

Bei den brennbaren Baustoffen ist die Entflammbarkeit das Kriterium für die weitere Klassifizierung.

Bfl, Cfl	Schwer entflammbare Baustoffe (Gipskartonfeuerschutzplatten < 12,5 mm, Holzwolle-Leichtbauplatten, mit Brandschutzmitteln behandeltes Holz)
Dfl, Efl	Normal entflammbare Baustoffe (Holz, Holzwerkstoffe, Bitumenpappe)
Ffl	Leicht entflammbare Baustoffe (Stroh, Papier, Dämmstoffe aus Schaumkunststoff)

Gemäß europäischer Normung werden zusätzlich die Rauchentwicklung und das brennende Abtropfen klassifiziert:

s1:	kaum Rauchentwicklung
s2:	mittlere Rauchentwicklung
s3:	starke Rauchentwicklung

d0:	kein Abtropfen
d1:	Abtropfen maximal 10 Sekunden
d2:	Abtropfen über 10 Sekunden

Der Brandwiderstand von Bauteilen wird entsprechend der Verwendung von Gebäuden
bewertet, wobei die Anforderungen in einem Hochhaus anders sind als in einem 2-geschoßigen Einfamilienhaus. Klassifiziert werden einerseits Tragfähigkeit (R), Raumabschluss (E) und Wärmedämmung (I REI), andererseits die Zeitdauer, bis zu der die Eigenschaften beibehalten werden (30, 60 und 90 Minuten).