Gebäudesysteme

Die 14 Tonnen schweren Sanitärmodule für die Bever Lodge wurden mit einem Sattelschlepper über den Julierpass ins Engadin transportiert. (Bild: Uffer AG)

In der Vorproduktionshalle von ENGIE wurden die HLK- Leitungen für das neue Interxion-Datacenter physikalisch aufeinander abgestimmt und in das regelungstechnische Konzept eingebunden. (Bild: ENGIE)

Die A. Lehmann Elektro AG installierte die Leitungen in den Holzmodulen für das Schulhaus St. Karli standardmässig sichtbar. Durch die Low-Tech-Anbringung bleiben die Installationen gut zugänglich und individuell anpassbar. (Bild: WAGO)

Gebäudetechnik in Serie

Der Modulbau ist eine attraktive Alternative zu konventionellen Bauweisen – auch dank gebäudetechnischer Weiterentwicklungen. Wir berichten über die Heraus­forderungen und Chancen und stellen innovative Projekte vor.

Wie wäre wohl Walter Gropius mit den digitalen Möglichkeiten umgegangen, die heute das modulare Bauen zu einem Zukunftsmodell machen? Die Grundidee des Bauhaus – das Zusammenführen getrennter Künste, sie zu neuen Gestaltungsideen zu kombinieren und diese mit seriellen Produktionsverfahren herzustellen – ist in der Gegenwart so aktuell wie vor hundert Jahren. Zwar erlitt das modulare Bauen mit der Schaffung eintöniger Standardbauten zeitweise einen empfindlichen Image-Schaden. Heute haben wir aber erkannt, dass serielles Bauen ein grosses Potenzial besonders für moderne Immobilien bietet. Es erfüllt unsere aktuellen Ansprüche an Nachhaltigkeit und ist termin- sowie kosteneffizient. Modulgebäude sind im Trend – auch weil sie eine kompakte, intelligente Gebäudetechnik ermöglichen.

Standardisierung und ihr Nutzen

Die aktuellen Entwicklungen in der Baubranche ‒ die aus betriebswirtschaftlichen Gründen verkürzten Bauzeiten und hohen Ansprüche bezüglich Terminsicherheit ‒ sprechen für den Einsatz vorgefertigter Module. Diese Raumeinheiten werden inklusive der gebäudetechnischen Installationen in einer Produktionshalle zusammengebaut und anschliessend auf die Baustelle transportiert. Viele Arbeiten, die üblicherweise auf der Baustelle stattfinden, werden also schon am externen Produktionsort ausgeführt. Da in der Halle immer unter denselben kontrollierten Bedingungen gearbeitet wird, ist eine hohe Ausbauqualität gewährleistet. Die Produktionsprozesse können hier weitgehend optimiert werden, sodass die Projekte skalierbarer und die Bauzeiten vor Ort reduziert werden. Und nicht zuletzt fällt auch das Wetter als ein Faktor für Zeitverzögerungen weg.

Modulares Bauen bedeutet auch Kollaboration

Fixe Kosten, Zeitersparnis, Planungssicherheit – das macht diese Bauweise für Investoren und Bauherren besonders interessant. Doch was in der Theorie so vielversprechend klingt, hält in der Praxis auch manchen Stolperstein bereit. Zu gross ist oft die Diskrepanz zwischen der Planung und dem Bau, so stimmen die vorgefertigten Module aufgrund vieler Nachträge bei Anlieferung nicht mehr mit den baulichen Gegebenheiten überein. Und zu tief sitzt vielfach noch das Gartenhag-Denken der beteiligten Unternehmen. Die derzeitigen Planungs- und Denkweisen zu hinterfragen, ist für Edwin van Velzen, Leiter Building Services des Spezialisten für Energielösungen und Gebäudetechnik ENGIE Schweiz, jedoch essenziell: «Vorfertigung allein ist noch kein modulares Bauen. Die Kollaboration muss im Zentrum der planerischen, prozessualen und physikalischen Aufgabe stehen. Zwar können wir mit Building Information Modeling bereits sehr ganzheitlich planen, doch kehren wir immer noch zu oft, was die Umsetzung angeht, zurück zur konventionellen Bauweise.» Eine ganzheitliche Denkweise müsse frühzeitig in die Wertschöpfungskette einfliessen, ist er überzeugt, «damit das Know-how von uns Gebäudetechnikern schon in die Planungsphase einfliessen kann». So könne in der Bau­phase viel Geld und Zeit gespart werden.

Intelligente Kältetechnik für geballte IT-Power

Der Zeitfaktor war auch ein wesentlicher Grund dafür, dass ENGIE bereits in die Planung von Zürichs neuestem Rechenzen­trum involviert worden war. Es ist das dritte Datacenter des Anbieters für Rechenzentrum-Dienstleistungen Interxion in der Limmatstadt und wird auf 11 400 Qua­dratmetern seinen Kunden der Schweizer Finanz und Wirtschaft 24 Megawatt sichere IT-Power im Inland bieten. Die Anforderungen des Datacenters bezüglich einer effizienten, aber trotzdem ökologischen Kälteversorgung waren hoch und ambitioniert auch die Zeitvorgabe des amerikanischen Bauherrn. So blieben ENGIE nur acht Wochen, um auf der Baustelle ein HLK-System inklusive Gebäudeautomation und Brandschutz zu installieren, das den strengen Sicherheitsanforderungen gerecht wird. «Ohne die Vorfertigung des Systems in unseren Hallen hätten wir das nicht geschafft», ist sich Edwin van Velzen sicher. Hier wurden bereits alle Leitungen physikalisch aufeinander abgestimmt und in das regelungstechnische Konzept des Datacenters eingebunden. Die direkte Planungsbeteiligung machte eine solche Vorwegnahme der gebauten Infrastruktur möglich.
«Unsere Vision ist, jeweils das gesamte HLK-System komplett vorzufertigen, wieder zu zerlegen, um es dann in kürzester Zeit auf der Baustelle zu montieren. Das ist eine grosse Chance für effizientes Bauen», ist Edwin van Velzen überzeugt.

Mehr Flexibilität durch steckbare Elektroinstallation

Die Installationen so weit vorbereiten zu können, dass sie vor Ort zum grössten Teil nur noch gesteckt werden müssen, ist auch ein erklärtes Ziel in der Elektrobranche. Ein effizientes Mittel hierzu ist das Steckverbindersystem Winsta von WAGO. Es ist optimal auf die Anforderungen im Modulbau zugeschnitten, da die im Vorfeld werksseitig mit Installationssteckverbindern konfektionierten Leitungen auf der Baustelle nur noch nach dem Plug-&-Play-Prinzip zusammengesteckt werden. Das spare Zeit, vermeide Fehler und vereinfache Wartungen, heisst es beim Hersteller. Eingesetzt wird dieses System vielfach in standardisierten Raummodulen, die als Gebäude später ein orthogonales Raster bilden. Diese Container eignen sich sowohl für den zeitlich begrenzten wie auch dauerhaften Einsatz. Vor allem schaffen sie aber einen enormen Zeitgewinn beim Bau. Sechs Monate vom Baubeginn bis zur Schlüsselübergabe sei hier gängige Praxis, weiss Marco Kuratli, Area Sales Manager Building bei WAGO. «Diese Schnelligkeit versetzt die Bauherren in die Lage, flexi­bler auf veränderte Bedürfnisse an den Raumbedarf reagieren zu können.»
Ein flexibler Raumbedarf war auch eine der Anforderungen bei der Sanierung des 109-jährigen Schulhauses St. Karli in Luzern. Die von dem Holzbau-Spezialisten Blumer Lehmann für Bildungseinrichtungen entwickelten Modulbauten umfassen zwei Basismodelle. Die standardisierten, seriell gefertigten Holzmodule stellen in kurzer Zeit flexible und hochwertige Schulräume für Bildungseinrichtungen bereit. Sie können als Temporärbau (bei Raumproblemen infolge schnell steigender Schülerzahlen) oder für den langfristigen Einsatz als Ersatzbau fungieren. Die beiden Basismodelle lassen sich spezifisch an die Bedürfnisse und Grundstücksfläche anpassen. Da die Holzmodule fest definierten Rastern folgen, liessen sich die vorkonfektionierten Elektroinstallationen komfortabel duplizieren. Durch den Fehlsteckschutz des Winsta-Systems konnten Installationsfehler praktisch ausgeschlossen werden, und die werksseitig geprüften Leitungen gewährleisten eine hohe Systemsicherheit.

Schneller Baufortschritt dank serieller Sanitärmodule

Modulares Bauen eignet sich besonders dort, wo Bauten in Raumeinheiten gleicher Grösse und Nutzung zerlegt werden können. So sind vorgefertigte Module ideal für Spitäler, Alters- und Pflegezentren, Wohnheime, Schulen oder Hotels. In Bever (GR) wurde 2015 mit der Bever Lodge das erste Modulhotel der Schweiz aus Holz realisiert. Sämtliche 41 Zimmer des dreigeschossigen Hotels wurden von der Holzbaufirma Uffer AG in ihrer Werkhalle in Savognin aus Holz vorproduziert und anschliessend über den Julierpass ins Engadin transportiert. Zur selben Zeit wurde auf der Baustelle das Fundament aus Beton errichtet und der Speisesaal gemauert. Die Firma Caspar Haustechnik AG fertigte die Geberit GIS-Rahmen in ihrer Werkstatt vor. Das für die Vorfabrikation konzipierte System bot genügend Platz für Strom und Licht und keine Koordinationsschwierigkeiten mit anderen Gewerken. Die Sanitär-Installationswände für die Zimmer wurden mit der kompletten Verrohrung für Wasser und Abwasser produziert. Beim Holzbauer wurden sie in einem einzigen Stück mit einem Kran in die vorgefertigten Module eingesetzt. Die Sanitärfachleute führten die Installationsarbeiten in den Modulzimmern durch, danach folgte die Beplankung. Anschliessend wurden die Module auf den Tieflader gehoben. Noch auf dem Fahrzeug wurden die sanitären Apparate montiert, der Boden getrocknet, die Platten und der Parkettboden verlegt. Zehn Tonnen wog ein solches fertiges Zimmermodul, das vor Ort nur noch verankert werden musste. Auf dem Objekt wurden die Installationen der einzelnen Module zusammengeschlossen und mit der Kellerverteilung verbunden. Steffen Altmann, der bauleitende Sanitärinstallateur bei der Caspar AG, sagt dazu: «Dank der GIS-Vorfabrikation sparten wir viel Zeit. Für den Zusammenbau des Rahmens benötigten wir nur drei Stunden. Wir mussten allerdings sehr genau arbeiten, damit es am Schluss exakt passt. Wir bauten zuerst ein Muster der Vorwandinstallation und sind erst dann in die Serienproduktion gegangen.»
Das Modulhotel im Engadin begeistert seit seiner Eröffnung im Dezember 2015 Wintersportler aller Couleur. Und auch Walter Gropius hätte seine Freude daran gehabt zu erleben, mit welch innovativen Lösungen seine Vision des modularen Bauens Fahrt aufnimmt.