Experimentelle und numerische Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens von Flachdachelementen mit Hohlkastensystem

Nichtbelüftete Flachdachkonstruktionen in Holzbauweise erfordern aufgrund ihrer Kompaktheit tiefere Kenntnisse hinsichtlich deren bauphysikalischer Vorgänge im Dach. Dabei weist vor allem die Dachschalung aus Holz unterhalb der dampfdiffusionsdichten Schicht ein feuchtetechnisch erhöhtes Gefahrenpotential auf. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Überschreitung von 20 % Holzfeuchte über eine längere Zeitdauer erhebliche Folgen wie Befall durch Schimmelpilze oder holzzerstörende Pilze bedeuten kann. Auch die Verklebung kann bei so hohen Holzfeuchten deutlich beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes beim Neubau eines Zweifamilienhauses Messtechnik im Hohlkastensystem installiert und die Konstruktion über mehrere Jahre überwacht. In die Dachkonstruktion wurden vergleichend Mineralwolle- und eine Holzfaserdämmung eingebaut. Zur Beurteilung des Feuchtegehaltes der Dachschalung wurde dabei auf zwei experimentelle und ein numerisches Verfahren zurückgegriffen.
Das erste experimentelle Verfahren basiert auf der Berechnung der Holzfeuchte aus den gemessenen relativen Luftfeuchten im Dach. Hierfür wurde speziell die Sorptionsisotherme der verwendeten Dreischichtplatten ermittelt. Parallel dazu wurde die Holzfeuchte mittels Widerstandsmessung in den Bereichen mit Holzfaser- bzw. Mineralwolledämmung bestimmt. Zum Vergleich dieser experimentellen Verfahren wurde numerisch eine instationäre hygrothermische Bauteilberechnung mittels WUFI® simuliert.
Alle drei Verfahren ergeben plausible Ergebnisse. Aufgrund der maximalen Abweichungen von 2 % untereinander kann davon ausgegangen werden, dass sich der Verlauf der Ausgleichsfeuchte der Dreischichtplatte in einem Bereich zwischen ca. 11 bis 19 % Holzfeuchte bewegt. Somit liegt sie unter der kritischen Grenze von 20 % und stellt theoretisch keine feuchtetechnische Gefahr dar. Nichtdestotrotz muss aber die Feuchtebeständigkeit der Verklebung dabei unbedingt ebenfalls beachtet werden.

Experimental and numerical investigation on the hygrothermal behaviour of flat roof elements made in hollow boxed construction.
Due to their compactness non-ventilated flat roof constructions in wood require deeper knowledge about the construction-physical processes. The wooden roof sheathing below the vapour diffusion tight layer, in particular, runs an increased risk of hygric properties. Studies have shown that an excess of 20 % moisture content during a longer period of time implicates significant consequences, such as moulds, etc. The bonding can be significantly affected at such high moisture contents. For this reason, as part of a research project a measurement technology was installed during the new construction of a two family house and monitored over several years.
For comparative analysis areas with mineral fibrous and soft fibrous insulating material were established. Two experimental and one numerical methods were applied in order to assess the moisture content of the installed three-layer panel.
The first experimental method is based on the calculation of the moisture content from the measured relative humidity in the roof. For this, the sorption isotherm of three-layer panel used was determined. At the same time, the moisture content was recorded by resistance measurement in the areas with the mineral fibrous and soft fibrous insulating material. A transient hygrothermal calculation using the simulation program WUFI® was carried out for comparison of these experimental methods.
All three methods produce plausible results. Because of the maximum deviation of 2 % of one from another it can be assumed that the fluctuating behaviour of the equilibrium moisture content of the three-layer panel most likely moves in a range between about 11 to 19 % moisture. Thus it is situated below the critical limit of 20 % and does in theory not constitute a risk of hygric properties. Nevertheless the range of 20 % is quite high, for which reason the moisture resistance of the bond thereby should be noted.