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Nachhaltig Bauen: Natürlich feuerfest

Bauen ist schlecht fürs Klima. Deswegen sollen zunehmend Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen verwendet werden. Aber wie brandsicher sind diese?
Zimmermänner bauen einen hölzernen Dachstuhl
Da klassische Baustoffe viel Kohlenstoffdioxid produzieren, will die Bundesregierung verstärkt nachhaltiges und klimaneutrales Bauen fördern.

Um ein Feuer zu entfachen, reichen drei Zutaten: Zündfunken, Sauerstoff und brennbares Material. Schon in der Steinzeit nutzten die Menschen dieses simple Rezept, um die Flammen auflodern zu lassen. In der Regel verwendeten sie dazu trockenes Gras, Holz oder Rindenstücke – Biomaterial eben, das sich leicht entzündet. Und genau solche nachwachsenden Rohstoffe sollen jetzt vermehrt im Bauwesen als Dämmstoffe eingesetzt werden. Aus Sicht des Umwelt- und Klimaschutzes leuchtet das ein; aber wie sieht es mit dem Schutz vor Wohnungs- und Häuserbränden aus?

Tatsächlich seien nachwachsende Baustoffe eines der großen Themen, die Brandschutzexperten derzeit beschäftigen, sagt Jochen Zehfuß, Leiter des Fachgebiets Brandschutz am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der Technischen Universität Braunschweig. Da klassische Baustoffe viel Kohlenstoffdioxid (CO2) produzieren, will die Bundesregierung verstärkt nachhaltiges und klimaneutrales Bauen fördern, wie es in der »Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie« aus dem Jahr 2021 heißt. Statt Beton, Stein- oder Glaswolle sollen Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen eingesetzt werden – vor allem Holz, aus dem komplette Gebäude entstehen können, aber auch Zellulose, Hanf, Flachs, Kork, Wolle, bestimmte Gräser oder Stroh, die als Dämmmaterialien in Frage kommen.

Noch sind solche Baustoffe in deutschen Gebäuden Mangelware. Im Jahr 2020 hatten etwa nachhaltige Dämmstoffe nur einen Marktanteil von neun Prozent. Das liegt auch an den hohen Brandschutzanforderungen: Viele dieser brennbaren Produkte sind nicht für den Gebäudebau zugelassen – oder zumindest nur für kleinere Bauten wie Einfamilienhäuser.

Auf den ersten Blick erscheint das durchaus sinnvoll, denn der bauliche Brandschutz ist eine wichtige Strategie, um teils verheerende Feuerkatastrophen zu verhindern. Wie leicht es dazu kommen kann, wird häufig unterschätzt. So kann sich etwa in einer alten, überlasteten Mehrfachsteckdose der Draht stark erhitzen, weil zu viel Strom hindurchfließt – schon entwickelt sich unerwartet ein kleiner Brandherd, der schnell auf Möbel, Gardinen oder Teppiche übergreift. Jedes Jahr brennt es in 200 000 Wohnungen in Deutschland, mehrere hundert Menschen kommen dabei ums Leben. Bei fast jeder dritten Feuerkatastrophe in deutschen Haushalten ist die Elektrik schuld.

Damit nicht jeder kleine Schwelbrand am Ende das komplette Gebäude zerstört, versuchen Menschen schon lange vorzusorgen: Gebaut wird so, dass sich die Flammen nicht oder nur langsam ausbreiten können. Bereits im alten Rom ergriffen die Herrscher Maßnahmen, nachdem Stadtviertel mehrfach von riesigen Feuersbrünsten zerstört worden waren. Sie verboten etwa bestimmte Baumaterialien oder erließen Regeln für die Abstände zwischen den Häusern. Übrigens stellten sie auch damals schon Löschtrupps bereit – ein Mittel, das noch heute in vielen Fällen Schlimmeres verhindert.

Abgesehen vom Einsatz der Feuerwehren sind bis heute bauliche Vorkehrungen der beste Schutz gegen Brände und entsprechend gesetzlich vorgeschrieben. So heißt es etwa in der Landesbauordnung von Baden-Württemberg: »Bauliche Anlagen sind so anzuordnen und zu errichten, dass der Entstehung eines Brandes und der Ausbreitung von Feuer und Rauch vorgebeugt wird und bei einem Brand die Rettung von Menschen und Tieren sowie wirksame Löscharbeiten möglich sind.« Ganz ähnlich steht es auch in den entsprechenden Gesetzestexten anderer Bundesländer.

Vereinfacht gesagt bedeutet das: Leicht entflammbare Baustoffe sind verboten. Tragende Bauteile müssen ausreichend widerstandsfähig sein, damit ein Feuer sie nicht zerstören kann. Zudem sollten Gebäude in Geschosse und Räume unterteilt werden, weil Wände und Zwischendecken verhindern, dass sich die Flammen schnell ausbreiten. In den Außenmauern bewirken so genannte Brandriegel Ähnliches. Das sind Barrieren aus nicht brennbaren Materialien, die Handwerker etwa in Mehrfamilienhäuser einbauen müssen, sobald sie die Fassade mit normal entflammbaren Materialien dämmen.

Gefahr Energiespeicher?

Neben den Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen gibt es einen weiteren wichtigen Faktor, der Brandschutzexperten beschäftigt: die zunehmende Anzahl an E-Fahrzeugen und Energiespeichern in den Gebäuden. Zwar kommt es relativ selten vor, dass die Akkus explodieren und sich entzünden, doch ausgeschlossen ist ein solches Szenario nicht. Daher stellen die Stromspeicher eine zusätzliche Gefahrenquelle für Gebäudebrände dar.

Nach aktuellem Wissensstand bedeuten die Batterien zwar keine größere Feuergefahr als andere elektrische Haushaltsgeräte – etwa Waschmaschinen oder Fernseher. Jochen Zehfuß, Leiter des Fachgebiets Brandschutz am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der Technischen Universität Braunschweig, gibt jedoch zu bedenken, dass noch nicht genügend Daten für eine gesicherte Aussage vorliegen, weil etwa E-Autos immer noch vergleichsweise wenig verbreitet sind.

Solche Brandriegel seien eine von drei Strategien, um auch nachwachsende Rohstoffe brandsicher verbauen zu können, sagt Zehfuß. »Hier nimmt man in Kauf, dass die Materialien zwar anfangen können, zu schwelen.« Doch indem man brennbare Fläche und Volumen einschränke, lasse sich eine schnelle Ausbreitung der Flammen verhindern. Zusätzlich reduziert eine solche Konstruktion, dass giftige Gase wie Kohlenmonoxid ins Innere gelangen.

Als einen weiteren Ansatz, der schon viele Jahrhunderte alt ist, nennen Fachleute wie Zehfuß die »Kapselstrategie«. Hierbei werden Dämmstoffe durch nicht brennbare Materialien geschützt. Das kann zum Beispiel eine Putzschicht sein, die in einer bestimmten Dicke aufgetragen wird. Auf diese Weise sollen die potenziell brennbaren Dämmmaterialien so gut isoliert sein, dass die Temperatur, die nötig ist, damit sie Feuer fangen, in der Regel nicht erreicht wird.

Als dritte Möglichkeit könne man Flammschutzmittel zusetzen, so dass sich die Materialien weniger leicht entzünden, sagt der Experte. »Laborversuche zeigen aber, dass das nicht ausreichend gut funktioniert.« Der Anteil an chemischen Zusätzen müsste so hoch sein, dass das Produkt nicht mehr nachhaltig ist.

Feuer machen zu Forschungszwecken

Herausgefunden haben das Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Zentrum für Brandforschung (ZeBra) der TU Braunschweig, darunter auch Jochen Zehfuß. In einer Vielzahl von unterschiedlichen Brandöfen ermitteln sie dort den Feuerwiderstand von Bauteilen. In Prüfständen untersuchen sie deren Zünd- und anschließendes Brandverhalten bei hohen Temperaturen. Diese Eigenschaften sind unter anderem abhängig von geometrischen Abmessungen, der Dichte und der Feuchte des Materials. Entsprechend variiert die Temperatur, die einen Glimmprozess auslösen kann.

Man habe zeigen können, dass die Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen häufig zum selbsterhaltenden Schwelen neigen, sagt Zehfuß. Als Auslöser genügt meist eine Zündtemperatur von etwa 200 Grad Celsius. Und da Dämmmaterialien üblicherweise Wasser abweisende Oberflächen haben, damit sie keine Feuchtigkeit ziehen, lassen sie sich in der Regel nur äußerst schwer löschen. »Man sollte bei Dämmstoffen daher verhindern, dass ein Schwelprozess überhaupt beginnt«, empfiehlt der Brandschutzexperte.

Geprüft wird deshalb, inwiefern Flammschutzmittel die Zündtemperatur von nachwachsenden Rohstoffen erhöhen oder dafür sorgen, dass die Materialien von alleine wieder aufhören zu schwelen. In einem Beitrag im Magazin »Bauphysik« berichtet jedoch ein Team von der TU Braunschweig, darunter Zehfuß und weitere Experten von verschiedenen anderen deutschen Hochschulen, auch Additive sorgten nicht dafür, dass die Baustoffe von allein wieder aufhören zu glimmen. Allerdings können umweltverträgliche Flammschutzmittel immerhin bei manchen Dämmstoffen die Neigung zum Schwelen ähnlich gut herabsetzen wie ihre herkömmlichen synthetischen Pendants. Bisher hätten nachhaltige Flammschutzmittel aber ihre Leistungsfähigkeit noch nicht ausreichend unter Beweis gestellt, sagt Zehfuß.

In einem viergeschossigen »Brandhaus«, einem Gebäude, in dem Feuer simuliert werden, untersuchen die Forscherinnen und Forscher vom ZeBra über mehrere Stockwerke und für verschiedene Bauweisen, wie sich Brände ausbreiten. Auch neue Löschanlagen oder Brandbekämpfungsstrategien von Feuerwehren lassen sich im Realmaßstab erproben. In Großkalorimetern, Hauben mit einer Fläche von zwölf mal zwölf Metern, können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Realmaßstab sämtliche Brandgase auffangen und anschließend analysieren. Anhand der gemessenen Wärme und der freigesetzten Gase lässt sich etwas darüber lernen, wie sich das Feuer entwickelt.

Zögerliche Behörden

Laut Zehfuß konnte man in Experimenten bereits demonstrieren, dass sich bestimmte Dämmungen aus nachhaltigen Rohstoffen brandsicher einsetzen lassen, indem man Brandschutzbarrieren mit der Kapselstrategie kombiniert. Den obersten Bauaufsichtsbehörden habe man solche Verfahren bereits vorgestellt, sagt er. Doch die Entscheidungsgremien zögerten, die entsprechenden baulichen Anforderungen zu ändern. Zehfuß’ Erfahrung nach herrscht besonders bei den Feuerwehren die Sorge, dass bei nachhaltigen Baustoffen mehr Schwelbrände als gewöhnlich auftreten können. Die entstehenden giftigen Gase könnten dann ins Gebäude eindringen und Menschen schaden. »In der Praxis sind aber wenige solche Fälle bekannt«, sagt Zehfuß. Allerdings, so räumt der Forscher ein, gibt es nicht ausreichend Erfahrung im Alltag.

Auch wenn es selbstverständlich sein sollte: Voraussetzung für einen brandsicheren Einsatz nachhaltiger Baumaterialien ist, dass sie gemäß den Brandschutzvorschriften verwendet werden. Je nach Gebäude, Material und Konstruktionsweise gehört etwa dazu, dass Brandriegel eingezogen werden. Kontrollieren müssen solche baulichen Auflagen die Architekten, Ingenieure oder andere Nachweisberechtigte für vorbeugenden Brandschutz. Kommen diese Personen ihrer Pflicht jedoch nicht ausreichend nach, liegt die Verantwortung bei den Handwerkern. Diese sollten zwar die gängigen Systeme, Baustoffklassen und notwendigen Brandschutzmaßnahmen kennen. Dennoch hapert es manchmal an der Ausführung: »Beim Brandschutz werden die meisten Fehler auf den Baustellen gemacht«, sagt Zehfuß. Werden klassische, nicht brennbare Baustoffe verbaut, haben Mängel bei der Umsetzung nicht zwangsläufig Folgen. Bei nachwachsenden Rohstoffen hingegen erhöhe sich dadurch oftmals das Brandrisiko. Hier hilft, dass Bauteile zunehmend bereits in Fabriken präzise vorgefertigt werden. »Dadurch werden Fehler vor Ort vermieden«, sagt Zehfuß.

»Die Geschwindigkeit, mit der neue Entwicklungen baurechtlich zugelassen und in die Praxis umgesetzt werden, ist viel zu langsam«(Jochen Zehfuß, Brandschutzexperte)

Ein anderes Problem bleibt: »Die Geschwindigkeit, mit der neue Entwicklungen baurechtlich zugelassen und in die Praxis umgesetzt werden, ist viel zu langsam«, findet Zehfuß. Vor allem bei der Fassadendämmung gäbe es bereits zuverlässige, ökologische Lösungen wie Faserplatten aus Holzabfällen. Diese sind nachhaltig und deutlich klimafreundlicher als das vielfach verwendete Polystyrol auf Erdölbasis, das darüber hinaus am Ende seiner Lebenszeit auf dem Sondermüll landet. Wegen der angeblich zu hohen Schwelbrandgefahr ist die Holzfaserdämmung bislang nur für kleinere Gebäude erlaubt. Um Klimaschutz, Energiewende und Nachhaltigkeit auch im Bauwesen zügig umzusetzen, wäre es also beim baulichen Brandschutz an der Zeit, den vielen Worten Taten folgen zu lassen. »Offenbar braucht es aber dafür noch mehr Überzeugungsarbeit«, vermutet Zehfuß.

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