Erforschung feuchteregulierender Wirkung v. Naturmaterialien

Hauptaugenmerk dieses Projekts ist die Verbesserung des hygrothermischen Klimas von Gebäudeinnenräumen. Konkret bedeutet dies, die relative Luftfeuchtigkeit in einem Bereich zu halten, der für Menschen in geschlossenen Räumen optimal ist. Der Faktor Luftfeuchtigkeit ist essenziell für das gesundheitliche Wohlergehen sowie die Produktivität des Menschen. Der Zweck des Projektes ist es, den genannten Effekt durch die Entwicklung von speziellen Baumaterialien in Kombination mit einem speziell konzipierten Begrünungssystem zu erzielen. Genauer gesagt sollen lehmbasierte Materialien mit einer Reihe ausgewählter natürlicher Stoffe wie Fasern, Mineralien, etc. vermischt werden. Dies soll die Art und Weise der Aufnahme und Abgabe von Wasserdampf verbessern, damit die relative Luftfeuchte im Raum auf einem optimalen Niveau gehalten werden kann. Die ideale relative Luftfeuchtigkeit für die menschliche Gesundheit liegt im Bereich von 40-60 %, weswegen die Materialien für diesen Bereich ausgelegt und optimiert werden sollen. Um einen regulierten Feuchtigkeitseintrag zu gewährleisten, können begrünte Wandsysteme im Innenraum platziert werden. Wasser verdunstet über die Blätter der Pflanzen und über das Substrat, wodurch die relative Luftfeuchte in Gebäudeinneren angehoben wird. Für die Realisierung des Projekts sollen sowohl Computersimulationen als auch Laborexperimente und -messungen durchgeführt werden. Die Technische Universität Brno beschäftigt sich hierbei mit der Auswahl von Stoffen für die optimale Baumaterialmischung, analysiert deren physikalische und chemische Materialeigenschaften und stellt diese schließlich her. Die Technische Universität Wien befasst sich im Zuge des Projekts mit den Wandbegrünungssystemen im Zusammenspiel mit den lehmbasierten Baumaterialien. Dies umfasst die Wahl von geeigneten Pflanzen und die Zusammenstellung bzw. Entwicklung von geeignetem Substrat sowie die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Begrünung und der neuentwickelten Oberfläche. Es werden unterschiedliche Systeme und Systemkomponenten im Vorhinein hinsichtlich ausgewählter Eigenschaften untersucht, wie beispielsweise der Abgabe von Wasserdampf, der Fähigkeit zur Wasseraufnahme oder der Resistenz gegenüber Schimmelbildung.

Gesundes Raumklima durch Naturmaterialien und Pflanzen Ein gesundes Raumklima ist entscheidend für das Wohlbefinden. Als optimal gilt eine relative Luftfeuchtigkeit von 40 bis 60 Prozent. In modernen, dicht isolierten Gebäuden staut sich jedoch oft zu trockene oder zu feuchte Luft, und Schadstoffe wie Feinstaub reichern sich an. Statt dieses Problem nur mit energieintensiver Klimatechnik zu lösen, hat dieses Projekt eine passive Alternative untersucht: Ziel war es, die Luftfeuchtigkeit durch das Zusammenwirken spezieller Lehm-Naturfaser-Platten und Grünwänden beständig in diesem optimalen Bereich zu halten. Zudem wurde erforscht, wie das System zur Reduktion von Feinstaub beiträgt. Das Team der TU Wien und der TU Brno untersuchte, wie ökologische Baustoffe und Zimmerpflanzen synergetisch zusammenwirken. Dafür wurden verschiedene Lehmarten (u.a. saugfähiger Montmorillonit), Naturfasern aus Landwirtschaft und Holzverarbeitung (Stroh, Hanfschäben, Hobelspäne) sowie elf mineralische Pflanzensubstrate getestet. Ergänzend wurden Zimmerpflanzen im Labor und unter realen Raumbedingungen analysiert. Durch die Einmischung der Naturfasern in den Lehm wurde Rissbildung beim Trocknen verhindert; es entstanden äußerst formstabile Bio-Verbundplatten. Diese nehmen überschüssige Feuchtigkeit aus der Luft auf und geben sie bei Trockenheit wieder ab. Praxistests zeigten, dass diese Platten im Zusammenspiel mit Pflanzen absolute Feuchtigkeitsspitzen unter realen Bedingungen um durchschnittlich 7,7 Prozent senken. In Kleinversuchen ließen sich die Spitzen - je nach Material und Pflanzenart - sogar um 17 bis 23 Prozent reduzieren. Die Kombination aus Montmorillonit und Hobelspänen erwies sich als leistungsstärkste Variante zur Feuchtepufferung. Gleichzeitig wurden die mineralischen Substrate der Grünwände tiefgehend untersucht. Neben der Wasserversorgung ging es gezielt um die Verdunstungsdynamik der Substrate, da deren Porenstruktur wesentlich zur Luftfeuchtigkeit beiträgt. Die Ergebnisse belegen, dass sich Verdunstung und Raumfeuchte je nach Substrat und Bewässerungsmethode aktiv steuern lassen. Zusätzlich wurden die Pflanzen hinsichtlich ihrer Verdunstung unter verschiedenen Lichtverhältnissen, Uhrzeiten und Wassergehalten analysiert. Zudem wurde nachgewiesen, dass Zimmerpflanzen effektiv darin sind, gesundheitsschädlichen Feinstaub (PM2.5) auf ihren Blättern abzulagern, wobei der Schwertfarn die höchste Abscheiderate zeigte. Zur Analyse dieser Faktoren auf Gebäudeebene wurden zudem Computersimulationen durchgeführt. Mit dieser Grundlagenforschung wurde die Basis geschaffen, um solche ökologischen Bauelemente künftig in der Praxis einzusetzen. Darauf aufbauende Entwicklungen können die Gesundheit durch stabilere Feuchte und saubere Luft fördern. Die Ergebnisse liefern das Fundament, um den Energieverbrauch von Gebäuden zu senken, da weniger künstlich klimatisiert werden muss. Zudem zeigt das Projekt, wie durch die Nutzung von Reststoffen wertvolle, nachhaltige Baustoffe für die Kreislaufwirtschaft entstehen.