Strohballenbau – Untersuchungen zum Hitzeschutz an der HAWK

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. Dr.-Ing. Martin Schäfers und Prof. Dr.-Ing. Meike Deck von der HAWK 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 Dr. Volker Fux (Bereitstellung des Programmes ThermPlan-Transit).

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.

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).

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.

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. 

Um die Untersuchungsergebnisse über den Rahmen der HAWK hinaus zu tragen und Interessierten zugänglich zu machen, wurden diese als Aufsatz in der Zeitschrift Bauphysik (Verlag Ernst & Sohn) veröffentlicht. Auf diesem Weg kann Hochschulforschung einen Beitrag für alle leisten.