Heiße Sommer und überhitzte Gebäude: Die Auswirkungen des Klimawandels spüren Menschen insbesondere in den Sommermonaten. Viele Gebäude bieten nicht genügend Schutz vor hohen Temperaturen. Um diesen Herausforderungen entgegenzutreten, benötigt es Gebäude, die geringe Treibhausgasemissionen, einen niedrigen Energiebedarf und gleichzeitig einen hohen sommerlichen Wärmeschutz aufweisen. Die untersuchte Bauweise, in der Strohballen als Dämmung in einer Holzrahmenwand fungieren, erreicht einen sehr guten sommerlichen Wärmeschutz, der mit konventionellen Bauweisen Schritt hält.

Mit seiner Bachelorarbeit „Untersuchungen zum Sommerlichen Wärmeschutz von Gebäuden in Holz-Strohballen-Bauweise“ legte Felix Peter im Wintersemester 2025/2026 eine fundierte Untersuchung vor, die Prof. Martin Schäfers und Prof. Meike Deck von der HAWK (Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen) betreut und geprüft haben. Vorangegangen war eine weitere Bachelorarbeit zu dem Thema aus dem Sommersemester 2025 von Simon Henne.

Unterstützt haben die Abschlussarbeit das Labor für Bauphysik der HAWK (Nutzung der Doppelklimakammer), Oliver Schmidt (Betreuung und Unterstützung im Labor für Bauphysik) und Volker Fux (Bereitstellung des Programmes ThermPlan-Transit).

Stroh als Baustoff

Herkömmliches Stroh lässt sich zu kleinen, rechteckigen Ballen pressen und anschließend als Baustoff zertifizieren. Solche Baustrohballen sind:

• Regional
• In großer Menge verfügbar
• CO2-Speicher mit negativem Treibhausgaspotential (GWP) in der Herstellung
• Hoch wärmedämmend mit λ = 0,048 W/(m*K)
• Wärmespeicher mit c ≈ 2.000 J/(kg*K)

Nicht-Lasttragende Strohballen werden meist als Dämmung in Holztragwerke eingebaut. In Kombination mit Lehmbaustoffen entstehen große thermische Speichermassen, die für thermischen Komfort sorgen und gleichzeitig sehr umweltfreundlich sind.

Die Idee hinter der Bachelorarbeit

Das Dämmen mit Stroh ist in Deutschland noch im Kommen und hat sich in der Breite noch nicht durchgesetzt. Um ein besseres Verständnis für diese ökologische Bauweise zu schaffen und ihr Bauteilverhalten bewerten zu können, untersuchte eine Bachelorarbeit den bisher wenig quantifizierten sommerlichen Wärmeschutz. Dazu vergleicht die Arbeit die Strohballenbauweise, bestehend aus einem Holztragwerk, Dämmung aus Baustroh und innenseitigem Lehmputz, mit einer mineralwollgedämmten Holztafelbauweise und einer Massivbauweise mit Kalksandsteinmauerwerk und einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS).

Den sommerlichen Wärmeschutz quantifizieren und bewerten

Der sommerliche Wärmeschutz lässt sich gemäß Gebäudeenergiegesetz (GEG) / Gebäudemodernisierungsgesetz (GModG) anhand einer Berechnung mittels thermisch-dynamischer Simulation nach DIN 4108-2 Abschnitt 8.4 bewerten. Dieses Verfahren ermittelt sogenannte Übertemperaturgradstunden, die die Überschreitungshäufigkeit und -höhe einer Bezugs-Innentemperatur von mehr als 26 Grad Celsius im Jahr in einem Raum quantifizieren.

Die Arbeit simuliert drei Raumsituationen mit identischer Geometrie und Ausrichtung in allen drei Bauweisen und berechnet ihre Übertemperaturgradstunden. Die Ergebnisse variieren daher ausschließlich aufgrund der Bauweise, also aufgrund der Baustoffe und der thermischen Speichermassen.

Grundsätzlich wirken sich schwere Bauteile und solche mit einer hohen Wärmespeicherkapazität positiv auf den sommerlichen Wärmeschutz aus, da sie Wärme effektiv speichern und diese nur langsam wieder abgeben, wodurch sich das Bauteil bei hohen Außentemperaturen langsam erwärmt und Temperaturspitzen im Raum dämpft. Die Massivbauweise ist nach DIN 4108-2 eine schwere Bauart, die Holztafelbauweise eine leichte. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Strohballenbauweise eine mittelschwere Bauart darstellt (Cwirk/AG mit ø 99,1 Wh/(K*m²)).

Um die Simulationsergebnisse zu validieren, kamen Experimente in der Doppelklimakammer (DKK) der HAWK zum Einsatz. Zwei Wandaufbauten – einer in Strohballenbauweise, ein anderer in Holztafelbauweise – wurden unter wechselnden Temperaturen in einem Zeitraum von 10 Tagen sommerheißen Bedingungen ausgesetzt und untersucht.

Ergebnisse

Die Strohballenbauweise erreicht in den Simulationen bis zu 77 Prozent (Durchschnitt 69 Prozent) niedrigere Werte der Übertemperaturgradstunden gegenüber der konventionellen Holztafelbauweise. Gleichzeitig erzielt sie 31 Prozent höhere Werte als die konventionelle Massivbauweise. Ihr Beitrag zum sommerlichen Wärmeschutz übersteigt somit jenen der Holztafelbauweise deutlich, bleibt aber auch etwas hinter der schweren Massivbauweise zurück.

Die Versuche in der Doppelklimakammer haben gezeigt, dass sich das Bauteil in Strohballenbauweise langsamer erwärmt und dadurch thermisch länger in einem dynamischen Zustand verbleibt als jenes in Holztafelbauweise. Die Temperatur im Kern der Dämmung ändert sich weniger schnell und ist insgesamt geringer, wodurch sich Temperaturspitzen bereits ab der Hälfte des Bauteils stark dämpfen.

Beim Vergleich der Ergebnisse aus Simulation und Hauptversuch ließen sich gleiche Tendenzen im Bauteilverhalten feststellen, was die Ergebnisse validiert. Die Strohballenbauweise erzielt im Hinblick auf den sommerlichen Wärmeschutz somit sehr gute Ergebnisse, welche sich auch mit anderen Bauweisen vergleichen lassen. (BSZ)