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Lüftungsleitungen aus natürlichen Materialien – nicht metallischen Materialien

Petr Eysman

Titel

Lüftungsleitungen aus natürlichen Materialien – nicht metallischen Materialien

Autor/in

Datierung

10.06.2022

Beschreibung

Das Übereinkommen von Paris fordert weltweit die Länder auf, eine langfristige Klimastrategie zu erarbeiten. Die Schweizer Politik setzt auf das 2050 Netto-Null Klimaziel. Netto-Null bedeutet, dass alle durch Menschen verursachten Treibhausgas-Emissionen durch Reduktionsmassnahmen wieder aus der Atmosphäre entfernt werden müssen. Die Schweiz soll unter dem Strich keine Treibhausemissionen mehr ausstossen. Ein Verbesserungspotenzial kann dabei beim Gebäudesektor liegen, welcher für 24% der nationalen CO2-Emissionen verantwortlich ist. Eine mögliche Verminderung der Treibhausgasemissionen kann dabei erzielt werden, wenn bei der Erstellung der gebäudetechnischen Anlageteile Materialien verwendet werden, welche eine bessere Ökobilanz aufweisen.
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit möglichen Materialalternativen für die Herstellung der luftführenden Bauteile in einem Wohnbau. Insbesondere wird geprüft, ob eine Lüftungsverteilung aus Holz eine valable Alternative darstellen kann. Für die praktischen Untersuchungen wird ein Versuchsaufbau verwendet, welcher aus Fichtenholz angefertigt ist und funktionsweise eine einfache bidirektionale Lüftungsanlage darstellt.
Zu Beginn werden die geltenden normativen Anforderungen an lüftungstechnische Bauteile eruiert und qualitativ beschrieben. Die untersuchte Versuchskonstruktion erfüllt mehrheitlich die gestellten technischen Anforderungen. Es besteht dabei keine klare Aussage betreffend der Dichtheitsklasse des Aufbaus.
Der nächste Teil des Berichts befasst sich mit der Betriebsfestigkeit, Hygienebeurteilung und Feuchteresistenz des Versuchsaufbaus. Die genannten Kriterien werden in einem Experiment untersucht. Dabei wird der Aufbau einer Härteprüfung unterzogen. Das Experiment stellt eine fortlaufende Simulation einer Nasszelle mit Duschbetrieb dar, welche mit einem Holzkanalaufbau belüftet wird. Das Experiment dauert 672 Stunden und setzt den Holzkanal einer Feuchtigkeit aus, welche bei 344 Duschvorgängen theoretisch entstehen kann. Gemessen und ausgewertet werden Temperatur- und Feuchtewerte, welche während dem Versuch im System herrschen. Parallel werden Holzfeuchtemessungen durchgeführt, um die Feuchteaufnahme des Leitungsmaterials zu beurteilen.
Das Experiment zeigt, dass die Konstruktion eine genügende Resistenz gegen die mit Feuchte gesättigte Luft aufweist. Die gemessene Ausgleichsfeuchte des verwendeten Holzes überschreitet dabei nicht die maximal zulässigen Werte von 20%, ab welchen ein mikrobieller Befall möglich wäre. Jedoch weist die Aufbaukonstruktion eine Rissbildung an den Kanalinnenoberflächen auf. Daher sollte eine Schutzbehandlung in Betracht gezogen werden.
Als nächstes befasst sich der Bericht mit möglichen Holzschutzmassnahmen, gestützt auf DIN Normenreihre 350 – «Dauerhaftigkeit von Holz und Holzprodukten». Es werden Klassifizierungen und Eigenschaften der möglichen Schutzverfahren und Produkte genauer beschrieben. Daraus geht hervor, dass für die Holzkanäle
eine Imprägnierung mit einer Deckschicht empfohlen werden kann. Dabei sollten Schutzmittel verwendet werden, welche auf natürlichen Inhaltsstoffen basieren.
Im letzten Teil des Berichts werden einige mögliche Materialalternativen genauer beschrieben, welche für die Herstellung von lüftungstechnischen Bauteilen verwendet werden können. Dabei werden Materialien wie Karton, Dämmmaterialien, Kunststoffe, Bio-Kunststoffe, Holzwerkstoffe und formgepresste Zelluloseplatten spezifiziert. Davon können Holzwerkstoffe und Karton als Materialien mit dem meisten Potenzial für lüftungsführende Bauteile angesehen werden.

The Paris Agreement calls on countries worldwide to develop a long-term climate strategy. Swiss politics is backing on the 2050 net-zero climate strategy. Net-zero means that all greenhouse gas emissions caused by humans must be removed from the atmosphere through reduction measures. The bottom line is that Switzerland should no longer emit any greenhouse emissions. Potential for improvement can be found in the building sector, which is responsible for 24% of national CO2 emissions. A possible reduction in greenhouse gas emissions can be achieved if materials with a better ecological balance are used in the construction of the building services equipment.
This bachelor thesis deals with possible material alternatives for the fabrication of air-conducting components in a residential building. In particular, it is examined whether a ventilation distribution made of wood can represent a valid alternative. An experimental setup, which is made of spruce wood and functionally represents a simple bidirectional ventilation system that is used for the practical investigations.
At the beginning, the applicable normative requirements for ventilation components are elicited and qualitatively described. The investigated test construction fulfils the technical requirements in most cases. Although there is no clear statement regarding the airtightness class of the structure.
The next part of the report deals with the operational stability, hygiene assessment and moisture resistance of the experimental setup. The above criteria are investigated in an experiment. In the process, the superstructure is subjected to a hardness test. The experiment represents a continuous simulation of a wet cell with shower operation, which is ventilated with a wooden duct system. The experiment lasts 672 hours and exposes the wooden duct to moisture that can theoretically occur during 344 shower operations. Temperature and humidity values prevailing in the system during the experiment are measured and evaluated. In parallel, wood moisture measurements are carried out to assess the moisture absorption of the duct material.
The experiment shows that the construction has sufficient resistance to the air saturated with moisture. The measured equilibrium moisture content of spruce wood does not exceed the maximum permissible values of 20%, above which microbial infestation would be possible. However, the superstructure shows cracking on the inner surfaces of the channel. Therefore, protective treatment should be considered.
Next, the report deals with possible wood preservation measurements, based on DIN standard series 350 - "Durability of wood and wood products". Classifications and properties of possible protection methods and products are described in more detail. From this it can be seen that impregnation with a top coating can be recommended for the wooden ducts. Preservatives based on natural ingredients should be used.
In the last part of the report, some possible material alternatives, which can be used for the production of ventilation components are described in more detail. Materials such as cardboard, insulation materials, plastics, bioplastics, wood-based materials and compression-moulded cellulose boards are specified. Of these, wood-based materials and cardboard can be considered to have the most potential for ventilation-related components.

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