Schema ohne F

Moderne Architektur mit Raummodulen

Beim Modulbau handelt es sich sich um eine industriell vorgefertigte, variable Stahlrahmenkonstruktion, die mit hochwertigen, schadstoffarmen Trockenbaumaterialen ausgefacht wird. Hinsichtlich Qualität und Werthaltigkeit ist er dem Massivbau gleichwertig und hat daher in den letzten Jahren in viele Bereiche des Objektbaus Einzug gehalten. Kindergärten, Schulen oder Universitätsgebäude werden in Modulbauweise innerhalb der Ferienzeiten bezugsfertig erstellt. Auch für Büro- und Verwaltungsgebäude stellt der Modulbau eine interessante Alternative dar. Im Bereich der Gesundheitsimmobilien ermöglicht er bei Anbauten einen weitgehend störungsfreien Betrieb im Bestand.

Der Vielfalt der Anwendungs- und Nutzungsmöglichkeiten sind dabei kaum Grenzen gesetzt. Einschränkungen gibt es jedoch in Bezug auf die Größe der geplanten Objekte: erst ab ca. 500 m² wird Modulbau wirklich wirtschaftlich. Denn für die Einrichtung der werksseitigen Serienproduktion entstehen Engineeringkosten, die je nach Komplexität des Projekts leicht variieren können. Deshalb ist eine Realisierung in Modulbauweise erst ab einer bestimmten Anzahl von Modulen wirtschaftlich interessant.

Die zweite Reglementierung ergibt sich aus statischen Notwendigkeiten. Jedes Modul besitzt eine freitragende Stahlskelettstruktur, die mit Böden, Decken und Wänden in Leichtbauweise komplettiert wird. Die geschlossene Rahmenkonstruktion besteht aus Stahl-Walzprofilen, die einen Quader bilden. Die acht Ecken sind biegesteif ausgebildet, weitere eingeschweißte Stahlprofile ergänzen das Tragwerk je nach statischen Erfordernissen. Für die Konstruktion der Module liegen typengeprüfte Statiken vor. Derzeit sind Bauten mit bis zu sechs Geschossen möglich.

Planen mit Modulen – wo bleibt der Raum für Kreativität?
Der Modulbau beruht auf einer orthogonalen Rasterung. Die gängigen Modulgrößen reichen in der Breite von 2,625 bis 4,00 m, in der Länge von 7,75 bis zu 16,75 m und in
der Höhe von 3,20 bis 3,90 m. Sondergrößen sind ebenfalls realisierbar – die maximalen Abmessungen der einzelnen Module werden allerdings durch ihre Transportfähigkeit bedingt. Im Modulraster hat der Architekt prinzipiell alle denkbaren Freiheiten – unabhängig voneinander in jedem Geschoss. Nahezu jeder Entwurf für ein Massivgebäude ließe sich auch in Modulbauweise umsetzen.

Im Idealfall wird die Entscheidung für die Modulbauweise bereits von Beginn an getroffen, so dass Architekt und Modulbauer bereits in einer relativ frühen Phase der Planung Hand in Hand arbeiten können. Doch auch die Umsetzung systemunabhängiger Entwürfe ist möglich. Es gilt, dabei gemeinsam ein Raster zu finden, das ästhetischen, wirtschaftlichen und technischen Anforderungen gleichermaßen Rechnung trägt. Die spezielle Konstrukt­ion der Module mit ihrer Rahmenstruktur gibt bei der Gestaltung der Innenräume die Freiheit, große Räume ohne störende Zwischenwände zu eröffnen. Die Eckstützen der Raummodule sollten dabei entweder als gestalterisches Element berücksichtigt werden oder in den seitlichen Wänden verschwinden.

Gegenüber strukturell ähnlichen Bauweisen in Beton bieten Bauten aus Raummodulen dabei den Vorteil erheblich schlankerer Stützenquerschnitte. In der Fassadengestaltung ist alles realisierbar, was auch konventionelle Bauweisen bieten – großflächige Verglasungen, WDVS oder hinterlüftete Fassaden in Holz, Metall, Keramik oder Glas. Eines muss jedoch hinsichtlich der Gebäudegeometretrie akzeptiert werden: Organische Gebäudeformen sind im Modulbau nur schwer zu realisieren und meist kostenintensiv.

Gebäude aus Modulen – und das ohne Qualitätseinbußen?
Modulbauten minimieren systemimmanent eine Reihe von Risiken. Dank der Vorfertigung in Hallen hat die Witterung weder Einfluss auf Bauqualität noch auf Bauzeitenplan. In Kombination mit stetigen werksseitigen Qualitätskontrollen schafft das die Basis für eine hochwertige Bauausführung. Die Details gehören zum Standard-Repertoire der Handwerker und werden in gleichbleibend hoher Qualität ausgeführt. Dank Trockenbauweise können baufeuchtebedingte Mängel gar nicht erst auftreten, Schwind- und Setzrisse sind systembedingt ausgeschlossen, statisch relevante Risse kennt die Modulbauweise nicht.

Den Vergleich bezüglich bauphysikalischer Eigenschaften braucht der Modulbau nicht zu fürchten. Durch das systembedingte 2-schalige Wand- und Deckensystem verfügen Modulgebäude über einen sehr guten Schallschutz. Die in Modulbauten gemessenen Werte zeigen sowohl für den Luftschallschutz (R´_W) als auch für den Trittschallschutz (L´_nW)hervorragende Werte. So beträgt bspw. der Luftschallschutz für Zwischendecken bis zu
74 dB. Ähnliches gilt auch für den Wärmeschutz: Die Leichtbaukonstruktion ermöglicht bei schlanken Bauteilquerschnitten hoch wärmedämmende Konstruktionen. Die Anforderungen der gültigen Energieeinsparverord­nung (EnEV) werden erfüllt. Durch eine Kopplung mit regenerativen Systemen wie Photovoltaik oder Erdwärme kann sogar ein Jahresprimärenergiebedarf unterhalb des Passivhausniveaus bis hin zum Energie-Plus-Haus erreicht werden.

Durch die Überdämmung des Stahlrahmens stellt der im Außenwandquerschnitt liegende Stahl keine relevante Wärmebrücke mehr dar. In diesem Zusammenhang sei der Hinweis erlaubt, dass die Berechnung des U-Wertes nach der für den Modulbau gültigen Norm DIN EN ISO 10211 unter Berücksichtigung der Wärmebrücken zu führen ist, da
die Berechnung nach DIN EN ISO 6946 für Gebäude in Stahlmodulbauweise per Definition nicht zulässig ist. Hinsichtlich des Brandschutzes werden die Anforderungen der DIN 4102 erfüllt. So können Feuerwiderstandsklassen zwischen F30 und F120 erreicht werden – Ergebnisse, die durch kontinuierlich stattfindende Brandversuche sowie Brandschutzgutachten belegt sind.

Für das allgemeine Wohlbefinden, ein behagliches Raumklima und im Rahmen des vorbeugenden Gesundheitsschutzes spielt die Qualität der Innenraumluft eine wesentliche Rolle. In diesem Zusammenhang sorgen Messungen in veralteten Container-An­lagen immer wieder für Negativschlagzeilen. Moderne Modulgebäude zeichnen sich dagegen durch ein gesundes Raumklima aus. Hier kommen ausschließlich geprüfte und emissionsarme Materialien zum Einsatz, die das Gütesiegel „Blauer Engel“ tragen und bereits im Werk verarbeitet werden. Die VOC- und TVOC-Werte unterschreiten im fertigen Gebäude die einschlägigen Richtwerte und üblichen Raumluftkonzentrationen deutlich.

Kurze Bauzeit, feste Preise – wie wird das gewährleistet?
Flughafen Berlin-Brandenburg, Stuttgart 21, Elbphilharmonie – Bauverzögerungen und ausufernde Kosten sind derzeit ein brisantes Thema. Der Modulbau kennt diese Probleme systembedingt nicht, im Gegenteil – er garantiert die Lieferung zum Fixtermin mit Festpreis. Bereits im Vorfeld der Bauphase bringt die Modulbauweise organisatorische Vorteile für Architekten und Bauherren mit sich. Es gibt lediglich einen Ansprechpartner, da der Modulbau-Anbieter als Generalunternehmer sämtliche Gewerke übernimmt. Aufwendige Ausschreibungsarbeiten nach Einzelgewerken entfallen somit. Nach der Planung durch den Architekten wird der Entwurf vom Modulbau-Anbieter in einzelne Module zerlegt. Systemgutachten, Typenstatiken und bewährte Standard-Details vereinfachen den weiteren Planungs- und Genehmigungsprozess. Im Gegensatz zu konventionellen Bauweisen müssen bereits in dieser Phase alle Entscheidungen bezüglich der Positionierung von Versorgungseinheiten, Elektro- und Sanitärinstallationen getroffen werden, da eine spätere Änderung der Planung einen Mehraufwand in der Produktion bedeutet.

Schließlich werden die Module industriell gefertigt: Im Herstellerwerk wird zunächst die Tragstruktur geschweißt, anschließend Böden, Wände und Decken eingebaut. Auch nahezu der komplette Ausbau erfolgt im Werk. Im Unterschied zu Fertigbauweisen, wie dem Holzrahmenbau oder dem Betonfertigteilbau, wird bei der Modulbauweise so weit vorgefertigt, dass oft sogar Wand-, Boden- und Deckenflächen werksseitig ihr Finish erhalten. Ebenso werden im Rahmen der industriellen Vorfertigung Elektro-, Sanitär-, Heizungs- und Lüftungsinstallationen vorgenommen. Der Vorfertigungsgrad reicht bspw. im Sanitär­bereich so weit, dass Bäder komplett gefliest, mit Sanitärobjekten und Accessoires ausgestattet, das Werk verlassen.

Nach dem Transport zum Bauplatz werden die Module zusammengesetzt. Nun sind lediglich noch Übergänge zu optimieren, modulübergreifende Leitungen zu verbinden, das Dach abzudichten sowie die Fassadenverkleidung anzubringen.

Ein wichtiger Faktor zur Bauzeitverkürzung ist die Parallelität der Abläufe. Bei konventionellen Bauweisen beginnt man mit der Gründung und arbeitet sich dann geschossweise mit dem Rohbau nach oben – oft unterbrochen durch Schlechtwetterperioden. Erst nach Fertigstellung des Rohbaus kann mit Ausbau und Fassade begonnen werden. Anders im Modulbau: Während auf dem Bauplatz die Fundamente erstellt werden, gehen im Herstellerwerk bereits die Module in Produktion und während noch die letzten Module „vom Band laufen“, wird bereits vor Ort montiert.

Bauzeitverkürzungen um bis zu 70% sind auf diese Weise möglich. Die Dauer der Arbeiten vor Ort beträgt in der Regel nur wenige Wochen. Abgesehen von den Gründungsarbeiten und dem Zusammensetzen der Mo­dule erfolgt der Bau witterungsunabhängig, wodurch feste Terminzusagen getroffen werden können. All dies ermöglicht den schnelleren Bezug der Gebäude – und für den Bau­­herrn somit kürzere Zwischenfinanzierungszeiten bzw. frühere Mieteinnahmen. Die Systemhersteller können sicherer kalkulieren und Festpreisgarantien abgeben. Auf Basis von Baugruppen- und Teilelisten werden im Modulbau die benötigten Rohstoffe und Materialien bspw. nach laufendem Meter Stahlprofil, Quadratmeter Dämmmaterial bis hin zu laufenden Metern Fußleiste und Anzahl der Schrauben ermittelt und so die Preise kalkuliert.

Last but not least bietet die Bauweise ökonomisches Potential aufgrund der schlanken Wandquerschnitte. Im günstigsten Fall lassen sich hierdurch Konstruktionsflächen erzielen, die 10% geringer ausfallen als üblich.

Modular bauen – wie nachhaltig ist das?
Kritiker des Modulbaus weisen oft darauf hin, dass Langlebigkeit und Nachhaltigkeit bei dieser Bauweise nicht gegeben sind. Das Gegenteil ist jedoch der Fall. Im Januar 2013 hat die DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen) erstmals ein Mehrfach-Zertifikat für ein Modulbausystem verliehen – im oberen Silberrang. Bei der Nachhaltigkeitsbetrachtung wurden neben den bauphysikalischen Eigenschaften auch Faktoren wie der Ressourceneinsatz, Nutzungsflexibilität und Recyclingfähigkeit betrachtet. In diesen Punkten schneidet der Modulbau in der Regel erheblich besser ab als der Massivbau.

Durch die industrielle Vorfertigung im Werk können Rohstoffe und Energien optimiert eingesetzt werden. Es fallen z.B. deutlich geringere Verschnitt- und Bauschuttmengen an als bei konventionellen Bauweisen. Lange Transportwege der Materialien zur Baustelle und ein Großteil des „Nachunternehmertourismus“ entfallen. Die Bauphase vor Ort kann so mit geringer Lärm- und Schmutzbelästigung abgewickelt werden. Zwar bleiben Umweltbelastungen durch den Transport der Module über lange Strecken nicht aus, die positive Gesamtbilanz bleibt allerdings bestehen.

Da Modulgebäude über eine tragende Skelettstruktur verfügen, sind alle Innenwände in der Regel nichttragend ausgebildet und können entfernt oder versetzt werden. Erst bei sehr großen Modulgrößen wird es notwendig, Unterzüge und Stützen einzubringen. Veränderungen des Gebäudevolumens von Anbau über Aufstockung bis hin zu Rückbau und sogar Versetzen des gesamten Bauwerks an einen anderen Ort sind verhältnismäßig einfach möglich. Und sollte das Gebäude nicht mehr benötigt werden, kann es dem Wertstoffkreislauf zu fast 100 % wieder zugeführt werden.

Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass der moderne Modulbau eine hochwertige Alternative zu konventionellen Bauweisen darstellt. Für den Architekten bedeutet er eine andere Art der Planung, ein Denken im Raster und die Festlegung auf Details bereits in einer frühen Phase – systembedingte Herausforderungen, die man mit einem erfahrenen Modulbau-Partner bewäl­tigen lernen kann. Darüber hinaus bietet die Modulbauweise dem Architekten aber auch eine Chance – nämlich die, dank Raster und Leitdetails höchst effizient zu planen.