Module aus serieller Fertigung sind ein wichtiger Hebel, um in kürzerer Zeit, kostengünstig und auf der Fläche zu bauen, Gebäude aufzustocken und energetische Sanierungen durchzuführen. Durch die Rückbaubarkeit von Modulen ist das Verfahren zukunftsorientiert in Hinblick auf Nachhaltigkeit und Zirkularität der Materialien.
Das Potenzial von Modulen für nachhaltiges Bauen und Sanieren
Modulares Bauen heißt, dass ein Gebäude unter Nutzung vorgefertigter Bauteile errichtet wird. Diese Teile werden außerhalb der Baustelle unter streng kontrollierten Bedingungen und unter Anwendung der üblichen Materialien sowie Konstruktionsvorschriften und -normen hergestellt. Dabei kann es sich um Container oder Wände handeln oder auch um ganze Gebäude wie Kitas, Schulen, Büros oder Geschäfte, die in "Modulen" bzw. Einzelteilen vorab hergestellt und dann vor Ort montiert werden.
Der Einsatz von Modulen wird auch zunehmend für die energetische Sanierung relevant, die in der konventionellen Form bisher viel manuelle Arbeit auf der Baustelle, fehlende Kostensicherheit und lange Bauphasen mit sich gebracht hat. Ein innovativer Ansatz ist die serielle Sanierung, die auf den Einsatz von vorgefertigten Fassaden- und Dachelementen setzt, die dann individuell adaptiert werden, sowie auf standardisierte Haustechnikmodule. Sie ist optimal anwendbar für bestimmte Gebäudetypen aus den 1950er- bis 1970er Jahren mit einfacher Hülle und Energieverbräuchen von 130 kWh/m2a. Während der Sanierungsphase kann die Bewohnerschaft ohne weitere Einschränkungen im Gebäude verweilen.
Die Vorteile des Einsatzes von Modulen kommen bei der modularen Bauweise sowie überwiegend beim seriellen Sanieren zum Tragen.
Vorteile des modularen Bauens
Modulare Gebäude sind in der Regel leistungsfähiger als traditionelle Gebäude. Jedes Modul wird unabhängig voneinander aufgebaut und geprüft, um den Belastungen des Transports und der Kranarbeiten auf dem Fundament standzuhalten. Darüber hinaus entsprechen die Bauteile den technischen Normen für Wärme und Sicherheit, z.B. den Brandschutzrichtlinien nach DIN 4102.
Hersteller von Modulen verfügen über strenge Qualitäts- und Sicherheitsprogramme mit unabhängigen Inspektions- und Prüfprotokollen, die in jeder Phase des Herstellungsprozesses eine hohe Bauqualität gewährleisten. Diese Qualitätskontrolle ermöglicht eine optimierte Kostenkalkulation und Genehmigungsverfahren können durch vorzertifizierte Bauteile stark verkürzt werden. Beides gilt auch für die serielle Sanierung. Zeit wird auch dadurch gewonnen, dass die Bauelemente in der Fabrik unabhängig von der Wetter- und Tageslichtsituation vorgefertigt werden können. Insofern ist die modulare Bauweise besonders in Kanada, Finnland und Schweden beliebt. In Schweden werden bereits 85 Prozent aller neuen Gebäude in modularer Bauweise errichtet, die im Vergleich zum Massivbau ein Drittel weniger Zeit benötigt.
Wenn ein Gebäude in der modularen Bauweise errichtet wird, finden 20 Prozent der Produktion außerhalb der Baustelle statt. Das entlastet die Prozesse vor Ort, denn Störungen des Baustellenbetriebs und der Fahrzeugverkehr sind stark reduziert und die Bausicherheit ist deutlich verbessert. Auch der Rückbau oder Umbau eines Gebäudes, das mit vorgefertigten Bauteilen errichtet wurde, funktioniert einfacher sowie schneller und ermöglicht eine flexiblere und anpassungsfähigere Nutzung.
Wird modular gebaut, erfordert das die Hälfte des Energieverbrauchs und produziert nur die Hälfte des Abfallaufkommens im Vergleich zur Massivbauweise. Die Bauteile bestehen hauptsächlich aus Metall oder aus nachwachsenden Rohstoffen wie Holz. Das bedeutet, dass der Verbrauch von Zement und damit der CO₂-Ausstoß erheblich geringer ist. Baustoffe, die das Ende des modularen Gebäudelebenszyklus erreicht haben, können leichter in die Wertschöpfungskette eingebracht werden. Die Recycling- und Wiederverwendbarkeitsrate ist im Vergleich höher.
Seit ihrem Ursprung in den USA hat die modulare Bauweise weltweit eine bedeutende Entwicklung erfahren. In den 1920er Jahren begann dann der Wohncontainer eine Rolle als mobile Unterkunft zu spielen. Bereits in den 1950er Jahren lebten zwei Millionen Amerikaner in den sogenannten "Mobile Houses", die längst bei den Gebäudetypologien berücksichtigt werden. Auch entwickelten sich mit Vermietung bzw. Verpachtung vielfältige Geschäftsmodelle mit mobilen Immobilien.
Heutzutage sind versetzbare modulare Gebäude so konzipiert, dass sie nach Gebrauch an neue Nutzerinnen oder Nutzer weiterverkauft oder vermietet werden können. Durch kurze Lieferzeiten und die örtlich variable Nutzung bieten sie eine enorme Flexibilität und sind im Vergleich zum Massivbau kostengünstig. Auch zeitlich befristeter zusätzlichen Raumbedarf kann mit Containern als Baustellenbüros oder für Schulen, Kitas bzw. für Geflüchtete als Unterkunft abgedeckt werden.
Standortanforderungen an Gebäude ändern sich permanent, die Art der Nutzung sollte deshalb flexibel und skalierbar sein. Darum wurde z.B. ein System entwickelt, durch das die Module zeit- und kosteneffizient zu einem veränderbaren Gebäude kombiniert werden können.
Container-Hybridgebäude werden individuell geplant und flexibel bis zum Rückbau an einem Ort genutzt. Sie bestehen aus einer Kombination von Container-Raumsystemen mit einer tragenden Struktur, die in konventioneller Massiv-Bauweise errichtet wird und in der Regel aus Stahlbeton besteht. Der Rückbau des Gebäudes, um es an anderer Stelle wieder zu errichten, ist nicht vorgesehen. Die Module können jedoch demontiert und am Ende des Lebenszyklus in einem anderen Gebäude wiederverwendet werden.
Visualisierung eines Übersee-Containers, der zur Wohhnutzung umgebaut und mit einer Solaranlage ausgestattet wurde.
Die Nutzung von Frachtcontainern als Systembaumodule für Containergebäude basiert auf einem Baukastensystem, das in der Regel aus Stahlbetonpfeilern besteht. Das System eröffnet eine vielfältige und flexible Nutzung des Gebäudes und architektonischen Gestaltungsspielraum. Ein Rückbau des Gebäudes, um es an anderer Stelle wieder zu errichten, ist zwar nicht vorgesehen, aber die Module können demontiert und am Ende des Lebenszyklus in einem anderen Gebäude wiederverwendet werden. Zur Herstellung der Module wurde ein mittlerweile patentiertes Verfahren entwickelt, um in vollautomatisierten Anlagen die Containerhülle zu dämmen. Dabei wird der Hochleistungsdämmstoff Polyurethanschaum dreidimensional eingebracht, was den U-Wert der Hülle deutlich verbessert. Der Polyurethanschaum kann auch zu 99 Prozent aus pflanzlichen Rohstoffen hergestellt werden.
Gebäude aus Papp-Holz-Modulen
In den Niederlanden ist ein 100 Prozent biologisch abbaubares Haus in modularer Bauweise auf dem Markt, das mit innovativer Technologie entwickelt wurde. Es besteht aus einzelnen Modulen, die miteinander verbunden und wieder voneinander gelöst werden können. Für ihre Produktion werden 24 Schichten Hochqualitätskarton mittels Naturklebstoff auf Holzschichten verleimt, die wiederum um ein Metallgerüst in der Hausformverlegt sind. Die robusten Module mit guter Dämmung sind mit einer wasserfesten und atmungsaktiven Folie verpackt und mit Holztäfer vor dem Wetter geschützt. Sie haben jeweils eine Tiefe von 1,2 Metern, eine Breite von 4,5 Metern und eine Höhe von 3,5 Metern. Je mehr solcher Segmente miteinander verbunden werden, desto höher ist die Quadratmeterzahl der Gebäudegrundfläche, das von spezialisierten Handwerkern je nach Nutzerbedarf maßangefertigt wird. Es gibt Bauteile mit spezieller Installation und Ausstattung für den Küchen- und Badebereich. Die Grundrisse können individuell gestaltet und wieder verändert werden. Nach Angabe der Hersteller werden die Segmente nachhaltig und aus Materialien produziert, die die Umwelt nur minimal belasten. Sie sind für andere Gebäude wiederverwendbar und zu 100 Prozent recycelbar.
ifeu – Institut für Energie- und Umweltforschung gGmbH
Das ifeu forscht und berät weltweit zu wichtigen Umwelt- und Nachhaltigkeitsthemen für zahlreiche internationale und nationale Fördermittel- und Auftraggeber. Es zählt mit über 40-jähriger Erfahrung…
Um Verknappung und Übernutzung von Ressourcen etwas entgegen zu setzen und die Treibhausgas-Emissionen durch den Bausektor zu verringern, muss zirkulär geplant und gebaut sowie Gebäude als Rohstofflager genutzt werden.
Um den heutigen Anforderungen an Gebäude wie Wohnqualität, Wirtschaftlichkeit, Dauerhaftigkeit, Umnutzbarkeit und Rückbaubarkeit gerecht zu werden, ist eine vorausschauende und ganzheitliche Planung erforderlich.
Überblick über die weltweite Bedeutung der Nutzung von Ressourcen, die Perspektive auf den Bausektor sowie ausgewählte Regularien seitens der EU und Deutschlands.
