Das „Lego“-Prinzip. Wie modulare Bauelemente entstehen
Modulares Bauen überzeugt nicht nur durch vielfältige bauliche Möglichkeiten. Auch die kostengünstige, präzise und witterungsunabhängige Herstellung der Bauelemente birgt unschlagbare Vorteile.
Beim Spielen mit Bauklötzchen können Kinder ihrer Kreativität freien Lauf lassen. Auch beim modularen Bauen werden Bauklötzchen verwendet, größere und komplexere zwar, aber auch mit ungleich mehr Möglichkeiten zur kreativen Entfaltung, ganz unabhängig davon, ob es sich um Wärmedämmelemente, Wände, Decken, Balkonelemente oder Dach- bzw. Fassadensysteme handelt. Aus Verbundschichtsystemen und Füllungen entstehen einfach, sicher und flexibel einsetzbare Bauelemente. Nach dem richtigen Plan zusammengesetzt, werden daraus Häuser. Für die von Birke Architekten erstellten Häuser kommen überwiegend Elemente und Bausysteme aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz zum Einsatz, je nach Kundenwunsch und Preisvorstellung in klassischer Holzrahmenbauweise oder in Massivholzbauweise.
Klassische Holzrahmenbausysteme
Der Holzrahmenbau ist ein Verfahren, das mit vorgefertigten, modularen Elementen arbeitet. Mit dieser Bauweise lassen sich Energie, Gewicht und Fläche einsparen und zugleich ausgesprochen gute Wärmedämmqualitäten erzielen. Das Verfahren eignet sich daher ganz besonders für den Bau von energieeffizienten Häusern. Kennzeichnend für Holzrahmenbausysteme sind die tafelförmigen Wandelemente, der tragende Rahmen und die aussteifende Beplankung. Der diffusionsoffene Aufbau der Wand gibt Raumfeuchte von innen nach außen ab, zugleich garantieren feuchtigkeitsabweisende Fassadenschichten durchgängigen Schutz von außen. Über den diffusionsoffenen Feuchtigkeitsausgleich reguliert sich das Raumklima von selbst. Luftdichte Gebäudehüllen schützen vor Sommerhitze und minimieren die Wärmeverluste im Winter durch hohen Wärmeschutz.
Massivholzbausysteme
Massivholzbausysteme sind mehrschichtige, meistens verleimte, kompakte, so genannte einstoffliche Holzkonstruktionen, die statische und andere bauphysikalische Anforderungen, wie etwa Wärmedämmung, in einem massiven Bauelement vereinigen. Massivholzbauelemente bieten außerdem bereits mit dem tragenden Bauelement fertige Oberflächen und verringern so den handwerklichen und zeitlichen Aufwand für den Innenausbau. Bei den von Birke Architekten verwendeten Massivholzsystemen werden massive Holzelemente metall- und leimfrei durch Holz-Dübel verbunden und erreichen so ausgezeichnete Werte im Hinblick auf Wärmedämmung, Schallschutz, Brandsicherheit und andere bauliche Anforderungen.
Hoher Vorfertigungsgrad
Die Produktion der Holzelemente ist vergleichbar mit der Produktion in der Autoindustrie. Wie Autos können auch Holzsysteme für Wände, Böden und Decken in der wettergeschützten Werkhalle vorgefertigt werden, die einzelnen Montageabschnitte werden auf einer Produktionsstraße durch ein eingespieltes Team erstellt. Verzögerungen durch schlechtes Wetter entfallen, die Arbeitsplatzqualität für die Bauarbeiter ist entsprechend hoch. Die Module können je nach Nutzung einen Vorfertigungsgrad von über 90 Prozent erreichen – dank dem Einbau von Installationen wie Fenstern, Elektroleer-, Lüftungs-, und Sanitärrohren, Oberflächenbelägen, Sanitärobjekten, Beleuchtungselementen, Medientrassen und anderen Festeinbauten direkt im Werk. Je nach Projektgröße werden die Elemente dann an einem oder mehreren Tagen vor Ort aufgestellt. Die Endarbeiten an Außenwänden, Dächern und inneren Verbindungen nehmen in der Regel kaum mehr als drei Monate in Anspruch.
Insbesondere bei komplexen Einheiten kommt es auf eine präzise Ausführung des Innenausbaus an. Jahrzehntelange Erfahrung und innovative technische Entwicklungen haben zu einer permanenten Optimierung der Produkte beigetragen. Maßtoleranzen, die auf konventionellen Baustellen üblich sind, treten bei der Herstellung auf einer Produktionsstraße nicht auf. Die Fertigungstoleranzen von modernen Elementen und Systemen aus Holz liegen deutlich unter denen des Maurerhandwerks. Das müssen sie auch, denn ein Steck-Schraub-System erlaubt keine Varianzen. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten die Hersteller von modularen Holzelementen in Deutschland mit den modernsten CNC-Anlagen. So lassen sich nicht nur äußerst geringe Wärmedurchgangskoeffizienten erzielen. Aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften – sie sind atmungsaktiv, wärmeeffizient und für Allergiker geeignet – bieten modular verbaute Elemente aus Holz darüber hinaus ein Wohngefühl, das sich durch eine massive Bauweise kaum erreichen lässt. Der computergesteuerte Lasereinsatz beim Zuschnitt der Elemente reduziert zudem signifikant die Abfallmengen sowie den Gesamtenergiebedarf. Die Baustelle vor Ort wird auf die Erstellung der Fundamente oder eines Untergeschosses sowie die Endmontage reduziert. Baustellenbelastungen wie Verkehr, Lärm, Staub, Abgase und Erschütterungen werden so auf ein Minimum reduziert.
Individuell, präzise, sicher
Industrielle Vorfertigung bedeutet nicht die Produktion von Elementen ab Stange – vielmehr entsteht jedes Bauteil für jedes Projekt neu, ganz individuell. Die Vorteile liegen auf der Hand: eine hohe, kontrollierte Qualität und höchste Präzision während der gesamten Fertigung sowie kurze Bauzeiten und Terminsicherheit.
Der Fertigungsprozess
Die industrielle Vorfertigung im modularen Holzbau erfolgt in drei Schritten:
- Die technischen Projektleiter planen und organisieren das gesamte Projekt und koordinieren den Einsatz aller am Projekt beteiligten Partner. Die mittels CAD-Zeichnen erstellten Projektpläne der Architekten oder Planer sind die Grundlage für die gesamte Werkplanung. Die technischen Projektleiter bereinigen die verschiedenen Details mit den Architekten und Fachplanern und zeichnen anhand der Projektpläne die einzelnen Bauteile und Installationen ein. Am Ende der Planungs- und Vorbereitungsphase werden die Daten direkt an die Maschinen, etwa das automatische Lager oder das Plattenbearbeitungszentrum, übergeben.
- Zu Beginn der Produktion in der Werkhalle übergibt das Regalverteilersystem automatisch die verschiedenen Baumaterialien – Holzplatten und Halbfabrikate wie Dachfenster und Fensterzargen – an die Arbeitsstationen. Unter ständiger Qualitätskontrolle produziert das Fertigungsteam damit auf fahrbaren Verteilertischen Wand-, Decken- und Bodenelemente. Dabei passen die Mitarbeiter wichtige Installationen sauber und passgenau ein: Elektroleerrohre für die späteren Elektrokabel, Lüftungsrohre, Sanitärrohre und andere Installationen. Schließlich werden sämtliche Elemente eines Gebäudes auf Pritschen verladen und für den Transport vorbereitet oder bis zur Montage im Elementbahnhof gelagert.
- Bereits während der Produktion wurde der Transport der Elemente geplant und nichts dem Zufall überlassen. Durch die richtige Platzierung der Elemente auf dem Sattelschlepper kann das Montageteam nun auf der Baustelle jedes Element nacheinander mit dem Kran vom Sattelschlepper direkt an seinen Platz hieven – ohne Elemente unnötig verschieben zu müssen.
Holz ist nicht gleich Holz
Nicht aus jedem Baum kann man Häuser bauen. Birke Architekten verwenden ausschließlich Holzelemente aus ausgewählten Nadelhölzern, die aus nachhaltiger Beforstung, überwiegend aus Deutschland und Österreich, stammen. Sowohl Herstellung als auch Verarbeitung erfolgen nach höchsten Umwelt-Standards, von der nachhaltigen Holzbewirtschaftung über die CO2-Bilanz des Transportes und die Weiterverarbeitung bis hin zum Energiebedarf des fertigen Hauses. DIN 4102 gibt die Rahmenbedingungen des Brandschutzes vor. Die nach dieser Norm verbauten Holzbauteile sind F90-klassifiziert. Damit wird im Brandfall aus der reinen Holzwand eine „feuerbeständige“ Barriere. Unsere in modularer Bauweise errichteten Holz-Häuser stehen Massiv-Bauten auch in puncto Sicherheit in nichts nach. Sie sind nicht nur stabil und langlebig, sondern auch garantiert feuersicher.
Massivbausysteme
Für spezielle Bausegmente wie etwa Kellerräume, in denen kein Holz zum Einsatz kommen soll, gibt es verschiedene Systemansätze, die sich durch unterschiedliche Komplexität der Vorfertigung unterscheiden. Die Vorteile der Vorfertigung lassen sich auch mit Massiv-Elementen erreichen, die beispielsweise als Verbundsysteme ebenfalls gute Dämmwerte erreichen. Birke Architekten bevorzugen etwa ein Bausystem, das vorwiegend auf der Basis des natürlichen Baustoffes Ton zu einem Massivbausystem mit ausgezeichneten baubiologischen und bauphysikalischen Qualitäten entwickelt werden konnte.
Betonfertigteile
Betonfertigteile kommen ebenfalls überwiegend im Kellerbau zum Einsatz. Auch hier erfolgt die industrielle Fertigung in einer Produktionshalle unter kontrollierten Bedingungen. So wird eine konstant hohe Qualität bei kurzen Produktionszeiten gewährleistet. Durch großformatige Elemente und den hohen Grad der Vorfertigung im Herstellungswerk ergeben sich deutliche Kostenvorteile im Vergleich zur konventionellen Bauweise. Dank moderner Produktionstechniken bieten Betonfertigteile zudem einen großen Gestaltungsspielraum. Die Möglichkeiten bei Form, Farbe und Oberfläche sind nahezu unbeschränkt. Darüber hinaus macht die Langlebigkeit moderner Fertigteile das Gebäude sehr wartungsarm, sodass die laufenden Kosten gering bleiben. Ein weiterer Vorteil: Beton-Fertigteile erfordern im Allgemeinen keine Ergänzungen auf der Baustelle und können daher ohne zusätzliche Arbeitsschritte verbaut werden. Nachträgliches Betonieren entfällt.
Solar-Fassadenmodule
Individuell gestaltete Solarmodule ermöglichen die Nutzung von Sonnenenergie nicht nur auf Überdachungen, sondern auch an Gebäudefassaden oder Fensterabschattungen. Moderne ästhetische Ansprüche standen lange Zeit dem Einsatz photovoltaischer Anlagen im Weg. Heute können mittels automatisierter Fertigungsanlagen individuell gestaltete photovoltaische Fassadenmodule ressourcenschonend hergestellt werden. Gemeinsam mit unseren Architekten entscheiden Sie als Bauherr über die Form des Moduls und die Farbgebung sowie mit den Abständen zwischen den einzelnen Solarzellen auch über die Lichtdurchlässigkeit der gläsernen Photovoltaik-Fassaden. Das eröffnet völlig neue ästhetische Gestaltungsmöglichkeiten, über die Sie unsere Architekten gerne beraten.