SensGT

Sensorüberwachte Gebäudetechnik für feuchtegefährdete Zonen modularer Raumzellen in Holz-Massivbauweise

Die Einführung von Brettsperrholz (BSP) führte zu einer rasanten Entwicklung des großvolumigen Holzbaus und zu einem völlig neuen gestalterischen und konstruktiven Zugang zum Werkstoff Holz (Holz-Massivbau). Eine Form des Holz-Massivbaus ist die sogenannte Raumzellenbauweise (auch Raummodulbauweise genannt). Sie kommt bei Gebäudetypologien zur Anwendung, bei denen eine große Anzahl wiederkehrender ähnlicher Räume auftritt (z.B. Hotels, Studentenheime, Schulen, Seniorenzentren, Pflegeeinrichtungen, aber auch Wohnbauten). Aufgrund der Empfindlichkeit von Holzkonstruktionen gegenüber Feuchteeinwirkungen ist die Integration von wasserführenden Installationen von besonderer Relevanz. Lang anhaltende Feuchteeinwirkungen infolge von Undichtheiten in Installationen können auch bei geringen Mengen zu massiven Schädigungen der Holztragstruktur führen. Daher sind im Holz-Massivbau angepasste Gebäudetechnik-Lösungen, die das substantielle Schadensrisiko minimieren, notwendig. Ziel dieses Forschungsprojekts war die Entwicklung solcher Lösungen sowie deren Demonstration im Labormaßstab. Strategien zur Minimierung des Schadensrisikos durch Feuchteeinwirkungen von Installationen beginnen mit der richtigen System- und Technologieauswahl im Zuge des Entwurfs- und Planungsprozesses. Daher wurde im Rahmen des Projekts eine Methodik zur Bewertung von System- und Technologieoptionen auf Basis der AHP-Methode (Analytischer Hierarchieprozess) entwickelt und eine Bewertung von Optionen durch Expertinnen und Experten durchgeführt. Darauf aufbauend wurde ein Decision-Support-Werkzeug in Form von System- und Technologieoptionen-Matrizen entwickelt, das Projektbeteiligte (z.B. Bauherrn, Architekten, Fachplaner, Ausführende…) bei der Entscheidungsfindung und Beurteilung von Risiko- und Nutzenaspekten im Zuge der System- und Technologieauswahl unterstützt.

In einem weiteren Schritt wurden auf Basis einer Analyse von Grundrissen und Nasszellentypologien umgesetzter Bauprojekte vorfertigbare Gebäudetechnik-Module für zwei generische Grundrisskonfigurationen entwickelt, mit denen eine große Zahl der analysierten Grundrisse abgedeckt werden kann. Bei der Entwicklung der Gebäudetechnik-Module wurden Grundprinzipien einer holzbauadäquaten Integration von Gebäudetechnik berücksichtigt, wie die Vermeidung von Installationen im Fußbodenaufbau, die konsequente Reduktion horizontal geführter Leitungen, die Verwendung konstruktiver Elemente zum Schutz der Tragstruktur (z.B. Wannenelemente) sowie der Einsatz von Feuchtesensoren in neuralgischen Bereichen, wo keine anderen Maßnahmen möglich sind. Außerdem wurde Wert auf technische Detaillösungen (z.B. im Bereich der Brandschotts oder Verbindungstechnik) sowie Montage- und Installationsprozesse gelegt, damit die entwickelten Lösungen in weiterer Folge auch praktische Relevanz erlangen können.

Die Realisierbarkeit der erarbeiteten Lösungen wurde in Form von Mock-Ups demonstriert und evaluiert.

Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt des Projekts war die Entwicklung und der Proof-of-Concept eines neuartigen, flächenhaft wirkenden Sensorverfahrens zur Feuchtedetektion, das in Kombination mit den zuvor erläuterten konstruktiven Maßnahmen eingesetzt werden kann (z.B. Integration in Gebäudetechnik-Module oder Bauteil-Aufbauten). Die Verfügbarkeit eines solchen Feuchteüberwachungssystems ist ein wichtiger Bestandteil beim zukünftigen Schutz von Tragstrukturen im Holz-Massivbau vor Feuchteeinwirkungen. Im Rahmen des Projekts konnte ein innovatives Sensorkonzept entwickelt und demonstriert werden, das hohes Potential für die zukünftige Anwendung verspricht. Der Proof-of-Concept wurde mittels Messungen unter operativen Bedingungen erbracht.

Mit diesem Projekt konnten erstmalig strukturiert Lösungsansätze für eine holzbauadäquate Integration wasserführender Installationen für den Holz-Massivbau entwickelt und deren Realisierbarkeit in Form von Mock-Ups praktisch gezeigt werden. Dies stellt einen wichtigen Schritt in Richtung einer zukünftigen praktischen Anwendung holzbauadäquater Integrationsprinzipien gebäudetechnischer Installationen dar. Ein weiteres Highlight war der gelungene Proof-of-Concept des im Rahmen des Projekts entwickelten neuen flächenhaft wirkenden Sensorverfahrens. Die erzielten Projektergebnisse wurden in einem Abschluss-Workshop externen Fachexpertinnen und Fachexperten vorgestellt. Die Lösungen aus dem Projekt wurden äußerst positiv beurteilt und die hohe Relevanz der durchgeführten Arbeiten betont. Projektergebnisse wurden außerdem auf zwei renommierten internationalen Fachkonferenzen vorgestellt.

Projektlaufzeit
02/2018 - 01/2020

Projektleitung
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Michael Monsberger, Technische Universität Graz, Institut für Bauphysik, Gebäudetechnik und Hochbau

Projektpartner
Institut für Holzbau und Holztechnologie TU Graz
Institut für Elektronische Messtechnik und Sensorik TU Graz
Kaufmann Bausysteme GmbH

Finanzierung
Das Forschungsprojekt SensGT wurde durch die Österreichische Forschungsfördergesellschaft im Rahmen des Programms BRIDGE 1, Ausschreibung 26 unterstützt.