Holz als Bau- und Werkstoff

Autor (-en):

Michael Seiler, DEMO Project, CarboEurope-IP
TLWJF Gotha

Kontakt:

e-mail an » seiler.michael(at)forst.thueringen.de

Einstellung am:

30.03.2005

Dokumenttyp:

Projektbeitrag

Zusammenfassung:

Neben einer Erläuterung der Vorteile des Bau- und Werkstoffs Holz wird konkretes Zahlenmaterial (Wärmeleitfähigkeit, Eigengewicht, E-Modul), auch im Vergleich zu anderen Bau- und Werkstoffen, geboten.

Der Bau- und Werkstoff Holz ist dem Menschen schon seit Jahrtausenden vertraut und war bis vor 100 Jahren in vielen Bereichen unersetzlich. Im Zwanzigsten Jahrhundert ist er mehr und mehr durch Stahl, Glas, Aluminium, Zement und Kunststoffe ersetzt wurden. Erst seit kurzen findet in vielen Bereichen eine Rückbesinnung auf den natürlichen, warmen und individuellen Werkstoff Holz statt.
Bauherren, Architekten, Handwerker und Designer erinnern sich wieder vermehrt an die hervorragenden Eigenschaften der verschiedenen Holzarten und der vergessenen Möglichkeiten von Holzkonstruktionen.
Die außerordentliche Festigkeit bei relativ geringem Gewicht, seine günstige Wärmedämmungseigenschaften bei gleichzeitig hoher Speicherfähigfähigkeit für Wärme, die Schaffung eines besonders angenehmes Raumklima durch die Regelung der relativen Luftfeuchtigkeit sowie die vergleichsweise hohe Tragfähigkeit machen Holz und spezialisierte Holzwerkstoffe zu universellen Baustoffen.

Holz wird im Bauwesen (Fertighausbau) wegen seiner geringen Wärmeableitung gerne zur Wärmeisolation für Decken, Fußböden und Wandflächen verwendet. Im Wärmeschutz ist Holz zahlreichen konkurrierenden Werkstoffen überlegen. So erklärt sich teilweise auch die Bevorzugung des Holzbaus in den winterkalten, nordeuropäischen Ländern. Bauteile mit hoher Wärmeableitung werden im Winter als zu kalt und im Sommer als zu warm empfunden.

Wärmeleitfähigkeit (W ⁄ (m * K))

Holz 0,13 (Tanne, Fichte) − 0,2 (Buche, Eiche) < Glas 0,8 < Stahl legiert 14 < Stahl unlegiert < Hartmetall 81 < Aluminium 200

Eigengewicht verschiedener Werkstoffe im Vergleich:

(Stahl : Beton : HOLZ = 17 : 5 : 1)

Tanne/Fichte 460 kg⁄m³ < Buche⁄Eiche 710 kg⁄m³ < Beton 2300 kg⁄m³ < Aluminium 2702 − 2700 kg⁄m³ < Stahlbeton 7500 kg⁄m³ < Stahl 7700 − 7840 kg⁄m³ < Eisen 7870 kg⁄m³

Holz ist demzufolge ein leichter Baustoff.

Die Variationsbreite innerhalb des Rohstoffs ist von 120,8 kg⁄m³ (Balsa) bis 1045,5 kg⁄m³ (Pockholz) extrem groß und eröffnet so viele Möglichkeiten der Verwendung. So findet Balsaholz hauptsächlich im Modellbau und als Isolationsmaterial Verwendung wohingegen Pockholz zur Herstellung von Maschinenlagern, Kegelkugeln, und Zahnräder eingesetzt wird.

Holz besitzt eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber der Formveränderung (E-Modul) durch Druck, der parallel zur Faser gemessen wird.

E-Modul (N⁄qmm)

Holz 10.000 < Normalbeton (B 10) 22.000 < Normalbeton (B25) 30.000 < Glas 50.000 − 80.000 < Aluminium 63.000 − 72.000 < Kupfer 125.000 < Stahl 210.000

Holz ist demzufolge ein leichter Baustoff.

Die natürliche Dauerhaftigkeit bzw. die Widerstandsfähigkeit des Holzes gegen Pilzbefall bei Kernholz ist je nach Baumart sehr unterschiedlich. Von Vorteil ist die im Gegensatz zu anderen Baustoffen (Beton, unlegierte Stähle) hohe Resistenz gegen die Einwirkung einer Vielzahl von Chemikalien, v.a. im sauren Bereich. Die Dauerhaftigkeit kann entweder durch konstruktiven Schutz oder chemischen Holzschutz erhöht werden.

Neben diesen objektiven Argumenten kann Holz aber vor allem auch durch seine Ausstrahlung überzeugen. Ein gewachsener, individueller Rohstoff, der in massiver Form oder als Holzwerkstoff überzeugt und auf viele warm und trotzdem optisch chic wirkt.

Holzprodukte

Die hohen Anforderungen, die an den Baustoff und an die Konstruktionen bezüglich Festigkeit, Brandschutz, Standsicherheit, Wärmeschutz und Schallschutz gestellt werden, werden durch entsprechend leistungsfähige und spezialisierte Holzwerkstoffe erfüllt. Durch vielschichtiges Aufeinanderleimen von Brettern (Lamellen) können Bauteile in praktisch jeder beliebigen Form und Größe erzeugt werden. So läst sich im Hallenbau, Brückenbau und im mehrgeschossigen Häuserbau das technische Potenzial in vielfältiger Weise nutzen. Ein neues Verfahren zu Herstellung von Profilholz aus Vollholz wurde vor kurzen an der TU Dresden entwickelt. Unter hohen Druck wird Holz um bis zu 50 Prozent komprimiert und kann dann unter Dampf in beliebige Formen gebracht werden. Durch die Verbesserung der Qualität und der Gebrauchseigenschaften der Holzprofile wird der nachwachsende Rohstoff Holz wesentlich konkurrenzfähiger gegenüber Stahl und Stahlbeton. Selbst in hoch belasteten Tragwerken lässt sich dieses Holzprodukt einsetzen. Außerdem können wertvolle Holzarten mit großen Festigkeitswerten durch einfache, billigere Hölzer ersetzt werden, wodurch eine bessere Nutzung des Holzaufkommens erreicht werden kann.

Je nach dem, wie hoch der Energieeinsatz zur Ernte des Stammes für den Transport und zur Herstellung des Produktes ist, sind Holzprodukte Niedrig- oder Plusenergieprodukt mit einer hervorragenden Ökobilanz. In Abhängigkeit von der Baumart und dem Rundholzsortiment müssen bis zur Bereitstellung des Rundholzes an der Waldstraße lediglich zwischen 1,1 und 4,2 % der im Holz gespeicherten Energie aufgewendet werden. Die Verwendung von Holz spart somit erheblich Energie und bewahrt gespeicherten Kohlenstoff vor der Freisetzung. Wird Holz als Bau- oder Werkstoff eingesetzt (Bauholz, Möbel, Fenster), so wird im Gegensatz zu Produkten aus nicht nachwachsenden Rohstoffen, die kein CO₂ gebunden haben und sowohl bei der Herstellung und der Entsorgung Überschuss-CO₂ freisetzen, der CO₂-Gehalt der Atmosphäre gemindert. Gerade beim Hausbau sollte darauf unbedingt geachtet werden. Allein die Fensterrahmen eines Reihenmittelhauses können 40.000 oder nur 500 Kilowattstunden Energie "kosten" je nachdem, ob sie aus Aluminium oder Holz gefertigt sind. Als ein Betrag zum Klima- und somit Umweltschutz- müssen daher viele Materialien wieder durch Holz ersetzt werden, die in der Vergangenheit durch sogenannte moderne, aber auf endlichen Rohstoffen basierende Werkstoffe substituiert wurden. Nach Gebrauch der Holzprodukte könne diese zur Energie- oder Wärmegewinnung eingesetzt werden und ersetzen somit weitere endliche Rohstoffe wie Erdöl, Erdgas oder Kohle.

Der Erstellungsenergiebedarf für Holz liegt bei rund 5 − 7,5 kWh je Tonne.
Der entsprechende Wert liegt
                                       − für Zement beim 100−fachen,
                                       − für Kunststoff beim 1000− bis 3000−fachen,
                                       − für Aluminium sogar beim 10 000−fachen.

Quellen:

Forum Weisstanne e.V. (2005): Holzeigenschaften
(online unter » www.weisstanne.de; Abruf am 02.03.2005; 15:38 Uhr)
Deutsche Gesellschaft für Holzforschung e. V. (2001): Holz Rohstoff der Zukunft.
Schweinle, J.; Thoroe, C. (1997): Zur Ökobilanzierung der Rohholzproduktion in Deutschland. Forst und Holz 52,5: 110-116.
Meister,G.; Offenberger, M. (2004): Die Zeit des Waldes. Zweitausendeins