Tragende Strohkonstruktion: Abmessungen, Dichte, Lambda und μ-Faktor

Die tragende Strohbauweise, kombiniert mit einem Lehmputz innen und einem Kalkputz außen, bildet ein Bausystem mit besonderen thermischen und hygroskopischen Eigenschaften. Dieser Artikel stellt die technischen Merkmale unseres Hauses vor, das mit vorgefertigten, vorgespannten Strohwänden gebaut wurde.

Merkmal	Wert
Abmessungen eines Ballens	37 x 47 x 120 cm
Dichte	90 bis 120 kg/m³
Wärmeleitfähigkeit (λ)	0,045 bis 0,052 W/(m·K)
Für die Berechnung angesetzter λ-Wert	0,052 W/(m·K)
μ-Faktor (Dampfdiffusionswiderstand)	Etwa 1 bis 2
Strohdicke in der Wand	47 cm
Wärmedurchlasswiderstand des Strohs (R)	Etwa 9,04 m²·K/W
Wärmedurchgangskoeffizient (U) der Wand	Etwa 0,11 W/(m²·K)

Aufbau der Wand

Die Außenwand besteht aus drei klar getrennten Schichten, die von innen nach außen angeordnet sind und gleichzeitig Tragwerk, Dämmung und Feuchteregulierung übernehmen:

• Innenschicht: 4 bis 6 cm Lehmputz. Dieser Baustoff reguliert auf natürliche Weise die relative Luftfeuchtigkeit und sorgt für oberflächennahe thermische Trägheit.
• Wandkern: 47 cm Stroh in Ballen. Diese Dicke bildet das tragende Element und den wichtigsten Dämmkörper.
• Außenschicht: 4 bis 5 cm Kalkputz. Dieser mineralische Putz schützt das Stroh vor Witterung und bleibt dabei durchlässig für Wasserdampf.

Die Gesamtdicke der Wand beträgt etwa 56 cm.

Herkunft und Eigenschaften der Ballen

Die für dieses Projekt verwendeten Strohballen wurden direkt bei einem Landwirt aus der Region gekauft. Es handelt sich um klassische Kleinballen, ein weit verbreitetes Format: Ihr Querschnitt von 37 × 47 cm entspricht den Abmessungen des Presskanals, während ihre Länge von Ballen zu Ballen leicht variiert.

• Gemessene Abmessungen: Querschnitt 37 × 47 cm, Länge etwa 120 cm.
• Dichte: zwischen 90 und 120 kg/m³.
• Ausführung: Die Wände wurden in der Werkstatt vorgefertigt. Zur Sicherung der Standfestigkeit des Bauwerks wurde eine vertikale Vorspannung eingesetzt.

Stroh ist ein Nebenprodukt des Getreideanbaus: Es ist praktisch überall erhältlich, und meist genügt es, sich an einen Landwirt in der Nähe zu wenden. Diese lokale Verfügbarkeit hält die Transportwege kurz und macht das Material für die meisten Projekte zugänglich.

Nutzen der konstruktiven Vorspannung

Eine Besonderheit dieses Hauses ist die Vorspannung, die bei der Herstellung der Wandelemente aufgebracht wurde. Jede Wand mit einer Höhe von 2,40 m (entspricht einem Stapel von 6 Ballen) wurde mit einer Druckkraft von 1 000 kg pro Laufmeter belastet.

Diese Vorspannung hat mehrere technische Vorteile:

• Begrenzung des Setzens: Die anfängliche Kompression verringert das Risiko späterer ungleichmäßiger Setzungen und begrenzt so die Rissbildung in den Putzen.
• Konstruktive Steifigkeit: Sie erhöht den Zusammenhalt des Ganzen, sodass die Wand die Lasten des Dachstuhls aufnehmen kann und das Bauwerk stabil bleibt.
• Homogenität: Sie sorgt für eine gleichmäßige Strohdichte über die gesamte Wandhöhe und vermeidet weniger dichte Zonen, die Wärmebrücken oder mechanische Schwachstellen verursachen könnten.

Wärmeleistung und Berechnung des U-Werts

Die Wärmeleistung der Wand ergibt sich unmittelbar aus der Strohdicke und der Dichte.

• Wärmeleitfähigkeit (Lambda): Bei Stroh mit einer Dichte zwischen 90 und 120 kg/m³ liegt die Wärmeleitfähigkeit im Allgemeinen zwischen 0,045 und 0,052 W/(m·K). Für die Berechnung verwenden wir den Referenzwert der französischen Fachregeln für den Strohbau (RFCP, CP2012) für diesen Dichtebereich, also λ = 0,052 W/(m·K).

• Wärmedurchlasswiderstand (R): Bei einer Strohdicke von 47 cm wird der Wärmedurchlasswiderstand nach der Formel R = e / λ berechnet:

  • R_Stroh ≈ 0,47 / 0,052 ≈ 9,04 m²·K/W.
  • Lehmputz innen (5 cm, λ ≈ 0,8 W/(m·K)): R_Lehm ≈ 0,05 / 0,8 ≈ 0,06 m²·K/W.
  • Kalkputz aussen (4,5 cm, λ ≈ 0,87 W/(m·K)): R_Kalk ≈ 0,045 / 0,87 ≈ 0,05 m²·K/W.
  • Wärmeübergangswiderstände innen und aussen (EN ISO 6946): Rsi + Rse = 0,13 + 0,04 = 0,17 m²·K/W.
  • Gesamtwiderstand: R_gesamt ≈ 9,04 + 0,06 + 0,05 + 0,17 ≈ 9,32 m²·K/W. Die dichten, gut leitenden Putze tragen nur etwa 1 % zu diesem Widerstand bei: Gedämmt wird durch das Stroh.

• Wärmedurchgangskoeffizient (U): Der U-Wert ist der Kehrwert des Gesamtwiderstands (U = 1 / R_gesamt).

  • Berechnung: U = 1 / 9,32 ≈ 0,107, gerundet 0,11.
  • Ergebnis: U ≈ 0,11 W/(m²·K).

In der Schweiz legen die Mustervorschriften der Kantone im Energiebereich (MuKEn) beim Einzelbauteilnachweis für eine neue Aussenwand einen Grenzwert von 0,17 W/(m²·K) fest: Mit 0,11 W/(m²·K) liegt die Wand deutlich darunter. Die französische RE2020 kennt dagegen keinen Höchst-U-Wert pro Wand; sie bewertet das Gebäude als Ganzes anhand von Gesamtkennwerten (Bbio, Cep), sodass ein direkter Vergleich mit dem U-Wert einer Wand nicht möglich ist.

Auch der Passivhausstandard wird nicht über den U-Wert einer Wand definiert, sondern über die Leistung des ganzen Hauses: ein Heizwärmebedarf von höchstens 15 kWh/(m²·a), eine sehr gute Luftdichtheit und eine Begrenzung der Primärenergie. Um das zu erreichen, werden für opake Bauteile U-Werte von etwa 0,15 W/(m²·K) oder weniger empfohlen. Die Strohwand erfüllt diese Empfehlung – eine gute Grundlage, die für sich allein aber noch kein Passivhaus ausmacht.

Phasenverschiebung und thermische Trägheit

Die Phasenverschiebung ist die Zeit, die eine Änderung der Aussentemperatur braucht, um auf der anderen Seite der Wand anzukommen. Sie wird nach EN ISO 13786 aus Dicke, Wärmeleitfähigkeit, Dichte und Wärmekapazität jeder Schicht berechnet. Die Berechnung liefert zudem eine zweite, oft aussagekräftigere Kennzahl: die Amplitudendämpfung, also den Faktor, um den die Temperaturschwankungen beim Durchgang durch die Wand verkleinert werden.

• Berechnete Werte: Wir haben unsere Wand mit dem Online-Rechner Ubakus modelliert (Lehmputz 5 cm, Stroh 47 cm mit λ = 0,052 W/(m·K), ρ = 100 kg/m³ und c = 2000 J/(kg·K), Kalkputz 4,5 cm). Daraus ergibt sich eine Phasenverschiebung von etwa 24 Stunden und eine Amplitudendämpfung von über 100. Es handelt sich um berechnete, nicht gemessene Werte: Sie hängen von den getroffenen Annahmen ab, insbesondere von der Wärmekapazität des Strohs.
• Einfluss der Dicke: Die Phasenverschiebung nimmt mit der Dicke zu. Bei gleichen Annahmen und 35 cm Stroh läge sie bei etwa 19 Stunden.
• Praktische Wirkung: Bei einer Amplitudendämpfung von über 100 führt ein Unterschied von 15 °C zwischen Tag und Nacht draussen zu einer Schwankung von weniger als 0,15 °C an der Wandinnenseite. Jenseits von etwa zwölf Stunden spielt der genaue Wert der Phasenverschiebung ohnehin kaum eine Rolle: Es ist diese Dämpfung, die den Innenraum vor der Sommerhitze schützt. Der sommerliche Komfort hängt dann vor allem von den Fenstern (Sonnenschutz) und der Nachtlüftung ab.

λ: Wärmeleitfähigkeit; ρ: Rohdichte; c: spezifische Wärmekapazität, also die Energie, die nötig ist, um 1 kg eines Materials um 1 °C zu erwärmen. Das Produkt ρ × c gibt an, wie viel Wärme ein Kubikmeter Material speichern kann: etwa 0,2 MJ/(m³·K) bei Stroh gegenüber 2,4 MJ/(m³·K) bei Beton.

Dampfdurchlässigkeit und Raumkomfort

Die Wand ist nach dem Prinzip der Diffusionsoffenheit konzipiert, das heißt, die Baustoffe lassen Wasserdampf hindurchdiffundieren.

• Dampfdiffusionswiderstandszahl (μ): Stroh hat einen sehr niedrigen μ-Wert (etwa 1 bis 2), deutlich unter dem von Lehm (3 bis 5) und Kalk (5 bis 8).
• Feuchtemanagement: Durch diese Einheitlichkeit der Eigenschaften kann der im Gebäude entstehende Wasserdampf durch die Wand hindurch nach außen entweichen, ohne auf eine sperrende synthetische Dampfbremse zu treffen.

So lässt sich eine stabile Raumfeuchte halten, im Allgemeinen zwischen 40 und 60 %, was zum Wohlbefinden der Bewohner beiträgt und das Risiko von Kondensation im Wandkern verhindert.

Vergleich mit anderen Wandaufbauten

Um unsere Wand einzuordnen, vergleichen die folgenden Tabellen sie mit heute üblichen Aussenwänden, jeweils mit den Dämmstärken, die gewöhnlich zur Erfüllung der aktuellen Anforderungen gewählt werden. Die Werte sind Grössenordnungen: Sie hängen von den gewählten Produkten und der Ausführung ab.

Die verglichenen Wände

Wandtyp	Üblicher Aufbau (innen → aussen)	Gesamtdicke
Lasttragendes Stroh (unsere Wand)	Lehmputz 5 cm + Stroh 47 cm + Kalk 4,5 cm	≈ 56 cm
Beton + Polystyrol (Aussendämmung)	Stahlbeton 20 cm + EPS 20 cm + Putz	≈ 43 cm
Beton + Polyurethan	Stahlbeton 20 cm + PIR 14 cm + hinterlüftete Fassade	≈ 40 cm
Backstein + Steinwolle	Backstein 15 cm + Steinwolle 20 cm + Putz	≈ 38 cm
Dämmziegel (einschalig)	Hochlochziegel 42,5 cm + Putze	≈ 46 cm
Holzständer + Glaswolle	Gipsplatte + Dampfsperre + Glaswolle 24 cm zwischen Ständern + Platte + Schalung	≈ 32 cm
Holzständer + Holzfaser	Gipsplatte + Dampfbremse + Holzfaser 24 cm + Holzfaserplatte 6 cm + Putz	≈ 32 cm

Wärmedämmung

Wandtyp	U (W/(m²·K))
Lasttragendes Stroh (unsere Wand)	≈ 0,11
Beton + Polystyrol (Aussendämmung)	≈ 0,17
Beton + Polyurethan	≈ 0,15
Backstein + Steinwolle	≈ 0,16
Dämmziegel (einschalig)	0,16 bis 0,20
Holzständer + Glaswolle	≈ 0,19
Holzständer + Holzfaser	≈ 0,16

Synthetische Dämmstoffe ermöglichen dünnere Wände, doch keiner dieser üblichen Aufbauten erreicht den U-Wert ≈ 0,11 W/(m²·K) unserer Wand, ohne die Dämmstärke deutlich zu erhöhen.

Sommerlicher Wärmeschutz

Wandtyp	Phasenverschiebung	Amplitudendämpfung
Lasttragendes Stroh (unsere Wand)	≈ 24 h	> 100
Beton + Polystyrol (Aussendämmung)	≈ 9,5 h	> 100
Beton + Polyurethan	≈ 10 h	> 100
Backstein + Steinwolle	≈ 14 h	> 100
Dämmziegel (einschalig)	26 bis 30 h	> 100
Holzständer + Glaswolle	≈ 7 h	≈ 6
Holzständer + Holzfaser	≈ 15 h	≈ 30

Alle Wände, die viel Masse mit guter Dämmung verbinden (dichtes Stroh, Dämmziegel, aussen gedämmter Beton oder Backstein), verkleinern die Schwankungen der Aussentemperatur um mehr als das Hundertfache. Leichte Holzständerwände dämpfen deutlich weniger: etwa 6 mit Glaswolle und 30 mit der dichteren Holzfaser. Für den Raum hängt der sommerliche Komfort jedoch vor allem von Sonnenschutz, innerer Speichermasse und Nachtlüftung ab: Die Wand ist nur ein Baustein davon.

Umgang mit Wasserdampf

Wandtyp	Dampfdurchlässigkeit
Lasttragendes Stroh (unsere Wand)	Offen (μ 1 bis 8)
Beton + Polystyrol (Aussendämmung)	Geschlossen (μ EPS 20 bis 100, Beton 80 bis 130)
Beton + Polyurethan	Geschlossen (Aluminiumkaschierung)
Backstein + Steinwolle	Offen (μ ≈ 1) mit diffusionsoffenem Putz
Dämmziegel (einschalig)	Offen (μ 5 bis 10)
Holzständer + Glaswolle	Innen geschlossen (Dampfsperre)
Holzständer + Holzfaser	Offen (μ 3 bis 5)

Geschlossene Wände (Dampfsperre, synthetische Dämmung) erfordern eine perfekte Dichtheit; ein Leck kann Feuchte in der Wand einschliessen. Diffusionsoffene Wände (Stroh, Holzfaser, Dämmziegel) lassen Dampf wandern und natürlich austrocknen.

Herkunft der Materialien

Wandtyp	Herkunft der Dämmung
Lasttragendes Stroh (unsere Wand)	Nachwachsend, lokal, speichert Kohlenstoff
Beton + Polystyrol (Aussendämmung)	Petrochemisch
Beton + Polyurethan	Petrochemisch
Backstein + Steinwolle	Mineralisch, energieintensive Herstellung
Dämmziegel (einschalig)	Gebrannter Ton, energieintensives Brennen
Holzständer + Glaswolle	Mineralisch, energieintensives Schmelzen
Holzständer + Holzfaser	Nachwachsend

Stroh ist ein kaum verarbeitetes landwirtschaftliches Nebenprodukt, das Kohlenstoff speichert, während Zement, gebrannter Ton, Mineralwolle und petrochemische Dämmstoffe viel Herstellungsenergie benötigen.

Werte berechnet mit dem Online-Rechner Ubakus: U nach EN ISO 6946, Phasenverschiebung und Amplitudendämpfung nach EN ISO 13786 (Verhältnis der Temperaturamplituden an Aussen- und Innenoberfläche). Punktuelle Wärmebrücken nicht berücksichtigt. Angesetzte Kennwerte (λ in W/(m·K), ρ in kg/m³, c in J/(kg·K)): Stroh 0,052 / 100 / 2000; Stahlbeton 2,3 / 2400 / 1000; EPS 0,035 / 20 / 1450; PIR 0,022 / 32 / 1400; Backstein 0,40 / 900 / 1000; Steinwolle 0,035 / 100 / 1030; Hochlochziegel 0,07 bis 0,09 / 650 / 1000; Glaswolle 0,035 / 15 / 1030; Holzfaser 0,038 / 50 / 2100; Holzfaserplatte 0,046 / 230 / 2100; Fichtenständer mit 15 % Flächenanteil. Wie Ubakus selbst betont, dienen diese Kennwerte dem Vergleich von Bauteilen untereinander und erlauben keine Aussage über die Raumtemperatur.

Dauerhaftigkeit und Beständigkeit

Die Dauerhaftigkeit einer Strohwand beruht auf ihrem Schutz vor flüssiger Feuchtigkeit. Die gewählte Ausführung umfasst:

• Einen wassergeschützten Sockel, der das Stroh von aufsteigender Feuchte und Spritzwasser fernhält.
• Ausreichend große Dachüberstände zum Schutz der Fassaden.
• Einen außenliegenden Kalkputz, der für Regenwasser undurchlässig, für Dampf aber durchlässig ist.

Beim Brandschutz begrenzen die hohe Dichte des Strohs (90–120 kg/m³) und die mineralischen Putze auf beiden Seiten die Verbrennung. Im Brandfall schwelt die Putzoberfläche oder die äußere Schicht des Ballens nur langsam und bildet eine verkohlte Schicht, die den Ballenkern schützt und die Tragfähigkeit der Wand über eine erhebliche Zeit aufrechterhält.

Fazit

Mit vorgespannten Strohballen aus lokaler Produktion, die 47 cm Dämmung bieten, lässt sich ein hohes Wärmeschutzniveau erreichen (U ≈ 0,11 W/(m²·K)) bei einer berechneten Phasenverschiebung von etwa 24 Stunden und einer sehr starken Dämpfung der Temperaturschwankungen, und das bei gesicherter Standfestigkeit des Bauwerks. Zusammen mit natürlichen Putzen (Lehm und Kalk) ergibt diese Technik ein stimmiges Bausystem, das Wärme- und Feuchteströme beherrscht: ein dauerhaftes, energiesparendes Gebäude, dessen Wände die Anforderungen der MuKEn an einzelne Bauteile mit deutlicher Reserve erfüllen.