Smartes Holz warnt, bevor teurer Schaden im Gebäude entsteht

Der Baustoff Holz gilt als zukunftssichere und klimafreundliche Ressource. Das nachwachsende und in Österreich reichlich vorhandene Material punktet damit, dass es CO2 speichert und somit zum Klimaschutz beiträgt. Das Bauwesen selbst profitiert indes primär von seiner Langlebigkeit und Tragfähigkeit. Mit Holz können die für die Konstruktion nötigen Bauteile zudem rasch hergestellt werden. 

Doch wie auch andere Baumaterialien muss Holz vor einer langfristigen Feuchte-Ansammlung bewahrt werden, um Schäden zu vermeiden. Unter anderem kann ein Feuchtigkeitseintritt Pilzbefall begünstigen. Bleibt Feuchte unbemerkt, sind teure und aufwendige Sanierungsarbeiten unumgänglich.

Gedruckte Sensoren

Um diesen präventiv entgegenzuwirken, hat die Holzforschung Austria (HFA), ein Institut des Forschungsnetzwerks Austrian Cooperative Research (ACR), gemeinsam mit dem Unternehmen Tagtron, ein neues System zur Feuchteüberwachung für Holzbauten entwickelt.

Im Projekt Mindwood, das durch die ACR und das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft kürzlich mit dem Innovationspreis ausgezeichnet wurde, kommen Feuchtesensoren zum Einsatz. Diese werden per Tintenstrahl- oder Siebdruck auf die Holzbauteile gedruckt. Verwendet wird eine recycelbare Tinte auf Graphit-Basis.

„Nach der Trocknung wird an diese Graphit-Elektroden eine Wechselspannung angelegt und der resultierende Strom bei verschiedenen Wechselstromfrequenzen gemessen“, sagt der Projektleiter Boris Forsthuber von der HFA. Trockenes Holz habe einen hohen elektrischen Widerstand. Mit zunehmender Feuchte nehme der gemessene Widerstand ab. Dadurch lässt sich  auf die Feuchtigkeit des Holzes rückschließen.

Holz sendet Alarm aus

Die smarten Holzbauteile weisen dann im fertigen Gebäude selbstständig auf einen beginnenden Schaden hin. Zum Einsatz kommt ein Mikrocontroller, der sich ebenfalls im Bauteil befindet und die Warnung via WLAN-Verbindung übermittelt. „Diese Warnung besteht aus einer Nachricht, die an ein Endgerät, z. B. einem Smartphone, gesendet wird. In dieser wird darauf hingewiesen, dass die Holzfeuchtigkeit im Bauteil einen bestimmten Grenzwert überschritten hat“, sagt Forsthuber. Wer die Warnung erhält, sei  Konfigurationssache. Dies können die Hauseigentümer*innen, Mieter*innen oder die Hausverwaltung sein. 

Erscheint ein Warnhinweis, sei der erste Schritt die Ursachenfindung: „Gibt es Hinweise auf einen Wasserschaden? Oder wurde vielleicht an einer Stelle nur zu nass gewischt? Die Schadensursache sollte auf alle Fälle rasch behoben werden und dem Bauteil die Möglichkeit gegeben werden, wieder abzutrocknen“, sagt Forsthuber. In diesem Fall würde der Warnhinweis nach einiger Zeit selbstständig wieder verschwinden. 

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„Ist die Ursache hingegen nicht ohne Weiteres feststellbar, sollte eine sachverständige Person – etwa von der Holzforschung Austria – gerufen werden, die die Ursache feststellt und gegebenenfalls Trocknungsmaßnahmen veranlasst.“ Bei raschem Handeln sei kein Folgeschaden zu erwarten, da auch holzzerstörende Pilze für das Wachstum eine gewisse Zeit benötigen.

Teure Sanierungen

Der größte Vorteil des Systems sei, dass teure und aufwendige Sanierungen vermieden werden können. „Es dauert mitunter viele Jahre, bis ein Feuchteschaden entdeckt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Holzbauteil nicht sichtbar ist, da es durch einen Bodenbelag abgedeckt ist oder sich hinter einer Gipskartonplatte befindet.“  

Mit diesen Holzelementen werde bereits frühzeitig auf ein Risiko hingewiesen, bevor überhaupt ein größerer Schaden entsteht. 

Bevor das System Bauträgern verfügbar gemacht wird, wird jetzt noch geforscht, wie die Sensoren ohne externe Stromversorgung genutzt werden können. So müssten auf der Baustelle keine Kabel verlegt werden. „Um einen regelmäßigen Batterietausch zu umgehen, untersuchen wir die Möglichkeiten des sogenannten Energy Harvestings.“ Dabei werde der nötige Strom etwa durch Indoor-Photovoltaikzellen erzeugt.

„Die dabei generierten Energiemengen sind allerdings sehr gering, weswegen Optimierungen vorgenommen werden müssen“, sagt der Experte. Das Konzept werde zudem in einem europäischen Projekt namens „Hypelignum“ weiterentwickelt.

Diese Serie erscheint in redaktioneller Unabhängigkeit mit finanzieller Unterstützung des Bundesministeriums für Arbeit und Wirtschaft.