Mit einem wunderbaren Ausblick über Dortmund fand am 23. und 24. Mai 2023 zum achten Mal die Fachkonferenz Modulbau statt. Der Management Forum Starnberg GmbH war dabei wichtig, das Veranstaltungsthema zur Diskussion zu stellen und einen aktiven Austausch unter den Teilnehmer*innen und Vortragenden zu fördern. Denn das Ziel der Fachkonferenz ist es, den Modulbau weiterzuentwickeln und noch zukunftsfähiger zu machen. Dafür war auch der Veranstaltungsort, das Dortmunder U, geeignet. Die sieben Etagen des Gebäudes bilden einen weitläufigen und für alle offenen Raum zur Verdichtung und Förderung von Ideen sowie der Reflexion von Gegenwartsphänomenen. Dies wurde auch bei der Anordnung der Aussteller und der Vortragsbühne bei der Fachkonferenz deutlich: Die ausstellenden Firmen befanden sich direkt in der Halle, wo die einzelnen Referenten ihre Beiträge vorstellten. So war ein unmittelbarer Austausch immer möglich. Behandelt wurden nahezu sämtliche Themen des modularen Bauens – auch mit Blick auf die Möglichkeiten und die nahe Zukunft. Die Besichtigung von aktuellen Modulbauprojekten brachte Praxisnähe in die Fachveranstaltung.

Einblicke in die Möglichkeiten des Modulbaus

Eine Besichtigung führte Interessierte zum Neubau der Berswort-Europa-Grundschule. Das Besondere an dieser Schule ist, dass es sich um die deutschlandweit erste modulare Schule in einer Split-Level-Bauweise handelt. Die Clusterbereiche, die aus Unterrichtsräumen, Teamstationen, Differenzierungsräume und Marktplätzen bestehen, sind nach modernen pädagogischen Lernlandschaften geplant und umgesetzt, wie Herr Lorenzen in seinem Vortrag „Nachhaltige Wege im Schulbau – Warum Modulbauer mit Kindern reden sollten“ im Vorfeld der Besichtigung ausführte. Auch das zweite Projekt, das im Rahmen der Konferenz besichtigt wurde, ist ein Schulbau, den die Stadt Dortmund beauftragt hat. Neben den Bestandsgebäuden auf dem bestehenden Schulgelände soll knapp 4.390 Quadratmeter mehr Fläche entstehen, um den gestiegenen Anforderungen an modernem Lernraum gerecht zu werden. Dafür werden im laufenden Betrieb 106 Stahlmodule montiert, die ebenfalls das neuartige räumlich-pädagogische Konzept im Beriech Lehren und Lernen umsetzen.

Fotos: architektur international

Es gibt Branchen, in denen die Unternehmen sich schnell auf einen verändernden Markt einstellen müssen oder Standorte besetzen, an denen der Platz für Neubauten oder Erweiterungen gering ist. Dann werden schnelle, flexible und raumsparende Möglichkeiten benötigt, um konkurrenz- und zukunftsfähig zu bleiben. Der Einsatz der modularen, seriellen Bauweise ist prädestiniert, zur Anwendung zu kommen. Denn sie ist aufgrund ihrer kurzen Bauzeit gut zu kalkulieren und kostengünstig. Die Grundrisse können eingespeichert bleiben und je nach Bedarf an die entsprechenden Situation angepasst werden.

Ladenflächen umgestalten

Große Supermarktketten haben schon sehr früh angefangen, spezielle Konzepte nach ökonomischen und psychologischen Gesichtspunkten zu entwickeln. Dabei wurden Modelle geschaffen, die das vorherrschende System von Einzelhändlern und „Tante Emma Läden“ verdrängten. Mittlerweile konkurrieren einige wenige Ketten um die Marktanteile. Dabei ist immer noch der Standort ein entscheidender Faktor. Die Filialen entstehen in Wohngebieten oder Gewerbegebieten mit guter Erreichbarkeit. Bei dem herrschenden Mangel an Bauplätzen bietet sich immer mehr die Mischnutzung von Gebäuden an, sodass Supermärkte auch unter Wohn- oder Büroräumen entstehen. Die Planung von Verkaufsflächen unter den genannten Umständen wird durch die Verwendung seriell vorgefertigter Elemente enorm erleichtert. Auch die Belästigung der Anwohner durch den Baulärm und -schmutz wird deutlich verringert. Wie bei klassisch gebauten Immobilien wird auch beim Modulbau größter Wert auf Individualität sowie architektonische und städtebauliche Qualität gelegt. Die Module können auch ideal an die Markenphilosophie der Supermarktketten angepasst werden. Aber nicht nur im Lebensmittelhandel erweist sich die modulare Bauweise als sehr praktisch.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten

Die Verwendung von vorgefertigten Elementen bietet sich für alle Handelsunternehmen an, die flexibel Verkaufsflächen entstehen, aber eventuell auch wieder verschwinden lassen müssen. Dies gilt zum Beispiel für den Verkauf von Autos. Wo je nach Marktlage oder für besondere Automodelle schnell Ausstellungsräume zur Verfügung stehen müssen. Für diese Flächen müssen aber keine Gebäude in Massivbauweise entstehen, sondern dafür bieten sich auch individuell gestaltete Alternativen – je nach den Bedürfnissen der einzelnen Branchen – in Modulbauweise an.

Während in anderen Bereichen wie im Wohnungsbau, Schulbau oder anderen Bauten der öffentlichen Hand immer häufiger Modulbauten zum Einsatz kommen, sind in Branchen wie der Hotellerie Gebäude in Modulbauweise noch selten oder gar nicht zu finden. Aber auch bei Hotels werden zumindest immer mehr Anbauten mit vorfertigten Elementen realisiert. Dabei könnte die Modulbauweise gerade bei der Nachverdichtung – und da speziell bei fehlenden Hotelstandorten – in Großstädten eine Rolle spielen. Vor einigen Jahren wurde mit dem the niu Hide in Berlin das weltweit erste modular errichtete Hotel auf dem Dach eines Einkaufszentrums eröffnet. Das Midscale-Hotel auf dem Parkdeck des Ring-Center II in der Frankfurter Allee verfügt über 152 Zimmer. Mit deren Skypark-Hotelkonzept folgten die Hotelentwickler MQ Real Estate dem Trend der urbanen Nachverdichtung und einer zukunftsorientierten Stadtentwicklung. Das gesamte Hotel wurde in nachhaltiger, energieeffizienter Holz-Modulbauweise konzipiert und größtenteils im Werk vorgefertigt. Dem nachwachsenden Rohstoff Holz kommt bei der Fertigung von Modulen eine wichtige Rolle zu. Die Holzelemente können einfach konstruiert und nachhaltig wieder entsorgt werden. Diese und andere Projekte zeigen das der Modulbau eine gute Alternative zur Massivbauweise sein kann und besonders in Großstädten eine wichtige Ergänzung darstellt. Aber seitdem sind nur wenige Modulbauten in der Hotelbranche dazugekommen, obwohl es interessante Ideen gibt.

Standortprobleme

Hotels brauchen besondere Standorte, um die Zielgruppen zu erreichen, die das jeweilige Konzept ansprechen soll. In Innenstädten ist vor allen Dingen die Erreichbarkeit von Verkehrsinfrastruktur, Sehenswürdigkeiten und Veranstaltungsorten wichtig. Allerdings ist hier die Bebauung meistens schon so dicht, dass keine weiteren Bauplätze verfügbar sind. Daher bietet sich hier die Umnutzung von Bestandsimmobilien an. Mittlerweile gibt es Unternehmen, die den Leerstand von Gebäuden beseitigen wollen. Dabei kommen auch vorgefertigte Module zu Einsatz, die schnell und einfach ein neues Innenleben in den alten Gebäuden schaffen können. Im Fall eines Hotels können dies „Zimmerkabinen“ sein, die einfach in den bestehenden Grundriss integriert werden. Auch im Bezug auf die Identität des so entstandenen Hotels ergibt sich die Möglichkeit, die vormalige Nutzung in das Storytelling des Designkonzepts einzubauen. Nicht für jedes Hotel eignet sich die Modulbauweise, aber gerade in der Hotelbranche sind Investitionen mit einem großen Risiko verbunden. Daher werden Hotelbetreiber sicherlich immer häufiger nach einer günstigen Alternative, die auch noch schnell realisierbar ist, suchen. Der Modulbau ist auf einem guten Weg sich als diese Lösung für die Hotellerie anzubieten.

Das modulare, serielle Bauen unter Einsatz der industriellen Vorfertigung hat sich im Lauf der letzten Jahre zwar etabliert, dennoch werden bis her immer noch nur höchstens fünf Prozent der aktuellen Neubauten in der zukunftsorientierten Bauweise realisiert. Dabei sind die Stärken der Modulbauweise signifikant und schon vor über 100 Jahren konnte man sich von der Leistungsfähigkeit der seriellen Fertigung überzeugen, als die ersten Autos und wenig später andere Verkaufsgüter über die Fließbänder liefen. Gerade aktuelle Probleme könnten mit mehr Modulbauprojekten zumindest angegangen werden. Dazu gehören der Mangel an Wohnraum, langwierige Planungs- und Bauprozesse, Material- und Fachkräftemangel. Zudem lässt sich das modulare Bauen wunderbar mit einer weiteren im Trend liegenden Entwicklung kombinieren, der Digitalisierung. Denn am Computer können frei kombinierbare Bausätze entwickelt werden, die in der Fabrik vollautomatisch zusammengebaut werden. Dabei können alle für den Bau relevanten Zahlen verändert und angepasst werden.

Schon vorher gebaut

Der Schlüssel, um die Vorteile des Modulbaus gegenüber der konventionellen Bauweise – wie Baukosten und Bauzeitreduktion – zu erreichen, liegt in der Vorfertigung der Module. Durch diese Vorarbeit können die einzelnen Elemente auf der Baustelle einfach montiert und mögliche Mängel auch frühzeitig behoben werden. Zudem erlaubt der Einsatz von Planungssoftware und automatisierten Prozessen flexible Arbeitsläufe, die mit weniger Fachkräften durchgeführt werden können. Sind die Module erstmal als Daten erfasst und zudem mögliche Mängel – sogar im Praxistest erkannt und korrigiert – können sie für eine Vielzahl neuer Projekte wieder hergestellt und auf bestimmte Gegebenheiten angepasst werden. Sie können dann für den Wohnungsbau, Bürogebäude, Schulen, Kindergärten, Pflegeheime, Hotels und für zahlreiche weitere Gebäudearten eingesetzt werden. Die Elemente können auch oftmals nach der – zum Beispiel temporären – Nutzung wiederverwendet werden. Dies trägt zu einer nachhaltigeren Bautätigkeit bei. Die Vorteile des Modulbaus sind also vielfältig: mehr Planungssicherheit, geringere Bauzeit, geringere Abhängigkeit von Witterungseinflüssen, Kosteneinsparungen, weniger Schutt auf der Baustelle, weniger Lärm vor Ort und weniger Baumängel aufgrund besserer Qualitätssicherung. Neben den Vorteilen bei Produktion und Montage präsentieren sich die modernen Modulbauten mit einem hohen ästhetischen Anspruch an Design und Architektur.

Planung am Computer

In den letzten Jahren werden einige bemerkenswerte modulare Bauvorhaben in die Tat umgesetzt. Digitale Planungskonzepte helfen dabei, den individuellen Gestaltungsansatz des Architekten und den Anspruch des Bauherrn zu erfüllen. Mit speziellen Softwareprogrammen können die einzelnen Module leicht systematisiert werden: Mit dem BIM-Verfahren (Building Information Modeling) können einfache und komplexe baurelevante Themen digital simuliert und analysiert werden. Dadurch entstehen Planungs-, Logistik- und Montagestandards, die dafür sorgen, dass gleiche Flächen und Konstruktionen – wie etwa Büroräume oder Sanitärbereiche – nur einmal geplant werden müssen. Dann können die Elemente in der Regel komplett industriell vorgefertigt und auf der Baustelle montiert werden. Zudem ermöglicht die Digitalisierung der Planung, dass kleine Veränderungen an Bauteilen ohne viel Aufwand vorgenommen werden können. Komplizierte Konstruktionen wie bei Fassaden oder Dächern können so vereinfacht werden. Das erlaubt Planern, auch herausfordernde Aufgaben durch individuelle Lösungen zu realisieren. Dadurch wird erreicht, dass die Vorteile wie kurze Bauzeit und hohe Funktionalität erhalten bleiben, aber eine anspruchsvolle Architektur entsteht.

Richtige Materialwahl

Bei der Wahl des Materials steht besonders Holz hoch im Kurs, denn Holzmodule, auch mit komplett ausgebauten Wohnungen, sind leicht, gut transportfähig und auf der Baustelle schnell montiert und angeschlossen. In nur wenigen Tagen sind sie bezugsfertig. Auch im Bezug auf eine nachhaltige Bauweise hat Holz viele Vorteile. Wenn nur Holz verwendet wird, ersetzt es dabei andere Stoffe, wie Beton und Kunststoff. Es reguliert die Luftfeuchtigkeit, ist für Allergiker und Asthmatiker gesundheits­fördernd und strahlt im Winter Wärme und im Sommer Kühle aus. Neben Holzmodulen nutzen Bauunternehmen vor allem Stahlmodule, Stahlbetonmodule und Hybridmodule aus Holzständerwänden und Betonfertigteildecken. Die Hybridbauweise führt die Stärken von Holz und Stahl zusammen, was neben der Stabilität auch Vorteile im Bezug auf einen effektiven Brandschutz bringt.

Zukunftsfähig machen

Das der Modulbau an Bedeutung gewinnt sieht man auch daran, dass das Thema immer häufiger Gegenstand von Kongressen und Messen ist. Denn über den Dialog zwischen Vertreter der Branche, potenziellen Bauherren und politischen Entscheidungsträgern ergeben sich Möglichkeiten, die Zahl von Modulbauprojekten weiter zu erhöhen. Außerdem können Probleme angesprochen werden und Lösungen gefunden werden. So kann die modulare Bauweise noch zukunftsfähiger werden.

Großbrände, meist durch die Fahrlässigkeit von Menschen ausgelöst, rufen die Bedeutung von geeigneten Brandschutzmaßnahmen immer wieder in das Bewusstsein. Da der Faktor Mensch nie ganz berechnet werden kann, müssen die Rahmenbedingungen in Gebäuden so geschaffen sein, dass das Feuer sich nicht schnell ausbreiten kann, genügend und gut zugängliche Rettungswege geschaffen werden und die Brandbekämpfung unmittelbar und zielführend durchgeführt werden kann. Neben einer umfänglichen Aufklärung und Schulung muss auch die nötige Infrastruktur – besonders in Großstädten – vorhanden sein oder geschaffen werden, um der Feuerwehr ein schnelles Eingreifen zu ermöglichen. Bei Gebäuden in Massivbauweise ist der Erfahrungsstand hoch und die gesetzlichen Grundlagen größtenteils eindeutig. Durch den Anstieg an Modulbauten zeigt sich, dass hier noch Bedarf an einheitlichen Richtlinien besteht. Durch den hohen Anteil an Holzmodulen bei der seriellen Modulbauweise stellt sich natürlich auch die Frage nach Brandgefahr bei Holzbauten.

Brandschutz bei Holzbauten

Bei Gebäuden aus Holz muss im Brandfall gewährleistet sein – wie bei Gebäuden aus Stahl und Beton – dass kein Rauch ins Treppenhaus dringt. Daher sind auch hier die Beschaffenheit und die Funktionsfähigkeit der Türen sehr wichtig. Als zusätzliche Maßnahme können spezielle Ventilatoren ein Überdruck erzeugen, der das Treppenhaus rauchfrei hält. Zudem werden auch bei mehrgeschossigen Holzbauten alle tragenden und aussteifenden Bauteile im Untergeschoss und Erdgeschoss aus feuerbeständigem Stahlbeton hergestellt. Stahl ist zwar nicht brennbar, aber im Brandfall ist es fast unmöglich, eine Aussage über die Resttragfähigkeit der erhitzten Stahlprofile zu machen. Das Stahlprofil wird bei starker Erhitzung plastisch und verliert einen Großteil seiner mechanischen Eigenschaften. Daher haben sowohl Stahl als auch Holz im Brandfall ihre Vor- und Nachteile. Eine Kombination beider Materialien ist sinnvoll.

Digitalisierung des Brandschutzes

Bei der Entwurfsplanung ist BIM-Software mittlerweile fester Bestandteil der modernen Architektur. Hier ergeben sich auch enorme Potentiale für den Brandschutz. Schwachstellen, die sich bei einem Brand verheerend auswirken und den Schaden vergrößern, können von vornherein erkannt und verhindert werden. Bei Modulbauten, die ausschließlich am Computer geplant werden, können diese Informationen schon bei der Herstellung der einzelnen Elemente berücksichtigt werden

Nachverdichtung und Brandschutz

Die Schaffung von Wohnraum ist in vielen Städten in Deutschland ein wichtiges Thema geworden. Aber immer häufiger werden Baugenehmigungen nicht erteilt, weil Brandschutzverordnungen nicht eingehalten werden. Dabei geht es meistens um komplexe Anforderungen beim Brandschutz oder um fehlende Zugänge für die Feuerwehr. Hier müssen durch den Austausch der Beteiligten wie Behörden, Bauherrn und Planer gute Lösungen gefunden werden. Neben neuen gesetzlichen Grundlagen und die Verbesserungen der Infrastruktur in Städten müssen auch neue und innovative Ansätze in der Baubranche gefunden werden. Durch die Modulbauweise können auch kleinere Standorte platzsparend genutzt werden. Daher ist hier bei entsprechender Reglementierung eine zukunftsorientierte Lösung in Sicht.

Richtlinien ausgearbeitet

Wie sehr sich der Modulbau etabliert und an Bedeutung gewonnen hat, sieht man auch daran, dass Anfang 2021 ein erster Praxisleitfaden für brandschutztechnische Nachweise im Modulbau veröffentlicht wurde. Mit den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten und der wachsenden Nachfrage nach Modulbauten ist auch die Notwendigkeit entstanden, den rechtlichen Rahmen enger festzulegen. Daher versammelten sich im Center Building and Infrastructure Engineering in Aachen Raumzellenexperten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Landesverwaltung, um sich mit aktuellen, relevanten Herausforderungen für eine erfolgreiche Bauweise mit Raummodulen, Containern oder auch ehemaligen Seefrachtcontainern zu befassen. Das Konsortium umfasst das Institut für Stahlbau der RWTH Aachen University mit seinem Lehrstuhl für Stahl und Leichtmetallbau sowie dem Lehr- und Forschungsgebiet Nachhaltigkeit im Metallleichtbau, die Raumzellen-Experten Algeco, ALHO, AMTRA, BOLLE, Cadolto, containerwerk, ELA, SÄBU, KLEUSBERG, ProContain, Zeppelin Rental sowie den Brandschutz-Experten BFT Cognos. Als Kooperationspartner konnte das Konsortium das Ministerium für Heimat, Kommunales, Bau und Gleichstellung des Landes Nordrhein-Westfalen gewinnen. Im ersten Schritt sah das Konsortium die gemeinsame Herausforderung darin, grundsätzliche rechtliche Fragen bei der Verwendung von Raumzellen unter brandschutztechnischen Aspekten zu klären. Die Veröffentlichung des Praxisleitfadens ist der erste Teil zum Brandschutz im Modulbau. In einer 2. Phase werden die Mitglieder im CBI verschiedene Konstruktionsmerkmale für Raumzellentypen in brandschutztechnischer Hinsicht erarbeiten und versuchen, Standards zu definieren und Bauprozesse zu beschleunigen.

Auch in der Baubranche wird nach möglichst nachhaltigen Möglichkeiten gesucht, Gebäude zu errichten. Die Holzmodulbauweise vereint dabei zwei entscheidende Faktoren. Zum einen ist Holz ein nachwachsender Rohstoff, zum anderen kann er auch relativ einfach wiederverwertet bzw. nach der endgültigen Nutzung abgebaut werden. Zudem hat Holz auch eine ganz eigene Ästhik in sich, die das Material gerade für Wohngebäude interessant macht. Grundsätzlich ist die Modulbauweise für den Wohnungsbau interresant, weil hier Baukosten und -zeit eingespart werden kann. Diese Aspekte sind Grund für die starke Verbreitung der modularen Bauweise im Wohnungsbau und bei Gebäuden der öffentlichen Hand.

Bauten mit Vorbildcharakter

Besonders im Schul- und Hochschulwesen bieten sich Modulbauten als schnelle sowie flexible Option an. So werden modulare Schulen als Übergangslösungen und in Zukunft auch als langfristige Alternativen zu Massivbauten genutzt. Besonders Universitäten treiben mit Bauaufträgen für modulare Erweiterungen des Campusgeländes oder von Studentenwohnheimen die Entwicklung des seriellen Bauens voran. Die Vorteile sind kurze und kontrollierbare Bauzeiten sowie der Nachhaltigkeitsgedanke im Bezug auf die verwendeten Materialien und die anschließende Bewirtschaftung. Bei der Verwendung von Holz für Fassaden, Decken und Wänden wird ein nachwachsender Rohstoff verbaut, der zu einer positiven Energiebilanz beiträgt. Auch bei Bauten in der kommunalen Verwaltung kommt vermehrt der Modulbau zum Einsatz. Hier ist auch die besonders planbare Kosteneffizienz ein starkes Argument, da die Städte und Gemeinden ihre Ausgaben transparent halten müssen. Aber auch die Argumente der Gestaltungsflexibilität und der Energieeffizienz sind dabei überzeugend.

Flexible Anpassung

Die Debatte um Wohnraummangel und damit verbunden die steigenden Mieten beherrscht schon seit geraumer Zeit die deutsche Politik, die Medien und den öffentlichen Diskurs. Auch hier machen sich Projektentwickler immer häufiger – auch im großen Maßstab – die Vorteile des Modulbaus zunutze. Die Häuser können nach Bedarf schnell erbaut werden. Die Module können für spezielle Wohnräume angepasst werden. So werden ganze Quartiere mit seriell hergestellten Elementen realisiert, trotzdem können unterschiedliche Wohnungen entsprechend verschiedener Ansprüche gestaltet werden. Neben der nachhaltigen Bauweise wird auch die Intensität von Lärm und Schmutz im Vergleich zum konventionellen Bauen reduziert, so profitieren auch die Anwohner von der modularen Bauweise. Gerade wenn kurzfristig Wohnraum geschaffen werden muss, ist dieser Aspekt von Vorteil. Die Anwendungsbeispiele zeigen, dass dem Modulbau nur wenig Grenzen gesetzt sind. Eine steigende Akzeptanz des Modulbaus in Deutschland erweitert die Möglichkeiten der Planer und Bauherren, auf unterschiedliche Anforderungen flexibel reagieren zu können.