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Modulares und serielles Bauen - Begriffe und Aspekte

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Modulares und serielles Bauen – Begriffe und Aspekte

Modulares und serielles Bauen in Holzbauweise - Bürogebäude in Berlin
Raummodul aus Holz für ein Bürogebäude in Berlin. Bild: Jarama/stock.adobe.com

Modulares und serielles Bauen gelten als wichtige Schlüsselstrategien auf dem Weg zu bezahlbarem Wohnraum in ausreichender Menge. Weitere Schlagwörter der Diskussion sind Vorfertigung, Elementbauweise, Systembau oder Industrialisierung des Bauens. Eine Klärung der Begriffe ist erforderlich.

Hoher Wohnungsbedarf

Nach Einschätzung von Experten besteht in Deutschland ein Bedarf an 400.000 Wohnungen jährlich. Eine Zahl, die auch die Bundesregierung in ihr politisches Programm übernommen hat. Derzeit entstehen jedoch nur rund 300.000 Wohneinheiten jährlich, 2021 sanken die Wohnungsfertigstellungen sogar auf nur noch 293.393 Einheiten.

Steigende Baukosten

Erschwerend kommt hinzu, dass die ohnehin schon zu wenigen Wohnungen für viele potenzielle Mieter oder auch Käufer zu teuer sind. Dadurch steigt der Nachfragedruck gerade im mittleren und niedrigen Preissegment des Wohnungsangebots. In Ballungsräumen wird diese Entwicklung maßgeblich von der Knappheit an Bauland befeuert, der zu vergleichsweise hohen Grundstückspreisen führt.

Aber auch die reinen Baukosten haben inzwischen ein Niveau erreicht, bei dem preiswerter Wohnungsbau kaum noch auf konventionellem Weg errichtet werden kann, wenn er zeitgemäße Anforderungen und Ansprüche erfüllen soll, etwa im Hinblick auf …

  • Energieeffizienz,
  • Wohnkomfort,
  • moderne Haustechnik,
  • Barrierefreiheit,
  • Sicherheit (Brandschutz!),
  • Schallschutz,
  • Nachhaltigkeit der Baukonstruktion und der verwendeten Baustoffe.

Rationelle Bauweisen als Lösung

Es wird deshalb dringend nach grundsätzlichen Lösungen für eine Senkung der Baukosten ohne Reduzierung der Bau- und Nutzungsstandards gesucht. Bereits vor einigen Jahren hat die damalige Bundesregierung hierfür eigens eine Baukostensenkungskommission eingesetzt. Sie fasste in ihrem Endbericht vom November 2015 die Empfehlungen für rationellere und preiswertere Bauweisen unter dem Stichwort „Industrialisierung“ zusammen.

Seitdem hat sich die Diskussion weiterentwickelt und verfeinert, wodurch eine Vielzahl verschiedener Begriffe entstanden ist:

Die Begriffe werden nicht immer eindeutig verwendet und überlappen sich inhaltlich teilweise. Sie fokussieren außerdem verschiedene Aspekte und Teilprozesse in der Planung, in der Bauweise oder im Bauablauf.

Am Anfang muss deshalb eine inhaltliche Klärung stehen.

Serielles Bauen

Serienproduktion ist die Herstellung immer gleicher Elemente in möglichst großer Stückzahl. In der industriellen Fertigung ist die Methode seit langem eingeführt sowie erfolgreich bis zur sehr rationellen und preiswerten Massenproduktion weiterentwickelt worden.

Die Idee lässt sich auf zwei unterschiedlichen Wegen für die Bauwirtschaft adaptieren, wodurch der Begriff des „Seriellen Bauens“ unterschiedliche Bedeutungsnuancen haben kann:

Serielle Typologie

Errichtung standardisierter, sich in wesentlichen Komponenten stets wiederholender Wohnungen bzw. Gebäude. Der Begriff der Serie wird hier auf eine größere Anzahl von weitgehend gleichartigen Gebäuden bezogen.

Serielle Errichtung

Errichtung von Gebäuden mit standardisierten, industriell vorgefertigten Elementen oder Modulen, die auf der Baustelle nur noch montiert werden müssen. Der Begriff der Serie wird auf die Bauteile und Komponenten des einzelnen Gebäudes bezogen.

Die beiden Formen des seriellen Bauens lassen sich nicht scharf voneinander abgrenzen. Sie bedingen sich in Teilen gegenseitig bzw. gehen ineinander über. In jedem Fall ist serielles Bauen jedoch durch Standardisierung, Wiederholung und Mengeneffekte gekennzeichnet.

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Wiederverwendbare Module

Vorfertigung

Die Vorfertigung von Bauteilen und Bauelementen ist unverzichtbare Voraussetzung für die serielle Errichtung von Gebäuden. Unter den idealen Bedingungen einer Werkstatt oder Fabrik können die Elemente unabhängig von der Witterung und mit einem hohen Grad an Automatisierung hergestellt werden. Neben der sehr guten zeitlichen Planbarkeit der Produktion lässt sich außerdem eine stets gleichbleibende Qualität der Bauteile mit exakt definierten Eigenschaften gewährleisten.

Die Vorfertigung wird auch als Prefab oder Prefabrication bezeichnet.

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Elementbauweise

Vorgefertigte Bauteile kommen als Elemente auf die Baustelle und werden dort montiert. Im Idealfall lassen sich die Elemente direkt vom Transportfahrzeug zum Einbauort heben, sodass kein Lagerplatz benötigt wird und die Baustelleneinrichtung auf ein Minimum reduziert werden kann (wichtig im innerstädtischen Bauen).

Der Begriff des „Elements“ ist nicht eindeutig definiert. Er wird in der Regel als weit gefasster Oberbegriff für vorgefertigte Bauteile verwendet, unabhängig davon, ob sie aus Beton, Holz, Stahl oder anderen Baustoffen bestehen. Elemente können bei Tragwerk und Rohbau, aber auch beim Innenausbau oder der technischen Gebäudeausrüstung verwendet werden.

Typische Bauelemente beim Bauen mit Beton oder Holz sind …

  • Decken,
  • Wände,
  • Fassadenelemente (im Idealfall komplett mit Fenstern, Wärmedämmung und äußerer Bekleidung),
  • Stützen,
  • Träger bzw. Riegel.

Weitere Beispiele für Elementbau:

  • Betonfertigteil-Treppen,
  • Balkonanlagen mit seriell vorgefertigten Teilen,
  • Fassadentafeln im Stahl-Leichtbau,
  • Elementfassaden aus Stahl oder Aluminium,
  • vorgefertigte Mauerwerkswände,
  • Wand- oder Dachtafeln aus Porenbeton,
  • Vorgefertigte Dachelemente (komplett mit Wärmedämmung, Dachdeckung und optional Dachfenster),
  • Installations- und Leitungssysteme für den Ausbau (komplett mit allen Anschlüssen und Verzweigungen).

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Modulbauweise

Typische Bauelemente sind entweder linear (Stützen, Träger) oder flächig (Wände, Decken) strukturiert. Es ist jedoch auch eine noch weitergehende Vorfertigung im Werk möglich, bei der dreidimensionale Raumeinheiten entstehen, die auf der Baustelle in Modulbauweise zusammengefügt werden. Das Gebäude erhält dadurch ein bestimmtes Raster durch Stapelung bzw. Reihung.

  • Modulbauten im engeren Sinne sind vor allem standardisierte Raummodule in Stahlrahmenbauweise, die im Baukastenprinzip zu Gebäuden montiert werden. Bei entsprechender Planung bietet das System fast unbegrenzte Erweiterungsmöglichkeiten in der Höhe und in der Breite, indem immer wieder weitere Module angefügt werden. Die Bauweise erlaubt einen außerordentlich schnellen Baufortschritt und lässt sich relativ einfach wieder demontieren, weshalb sie vor allem für einen schnellen, aber in der Nutzung zeitlich begrenzten Baubedarf geeignet ist.
  • Als Modulbauten im weiteren Sinne können auch andere Bauweisen mit vorgefertigten Raumzellen angesprochen werden. Zum Beispiel Fertiggaragen aus Beton sowie komplette Badzellen oder Aufzugsschächte aus Stahlbeton.

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Standardisiertes Bauen

Voraussetzung für den Element- und Modulbau ist die Standardisierung aller Bauteile. Es müssen bestimmte und stets wiederkehrende Maße, Typen und Verfahrensweisen festgelegt werden, die die Grundlage für alle am Bau beteiligten Gewerke bilden. Nur dann lassen sich die Elemente und Module konfliktfrei montieren und untereinander verbinden. Serielles und modulares Bauen geht dadurch stets mit einer gewissen Wiederholung bei Konstruktionen, Grundrissen oder sogar Gebäuden einher.

Die Wiederholung ist wirtschaftlich erwünscht, weil sich durch entsprechende Seriengrößen Skaleneffekte im Sinne des preiswerten Bauens erzielen lassen. Die Wiederholung darf aber nicht so verstanden werden, dass stets identische Häuser und Wohnungen entstehen. Um architektonische Monotonie zu vermeiden und die Akzeptanz des standardisierten Bauens zu erhalten, können zum Beispiel mithilfe computergestützter Planung Variationen der Grundrisse und/oder der Fassaden erzeugt werden.

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Nicht von der Stange

Baukastensysteme

Ein Lösungsansatz zur Vermeidung von architektonischer Monotonie im seriellen Bauen können Baukastensysteme sein, bei denen der Planer aus einem breiten Sortiment an Einzelbauteilen für beispielsweise Wände, Decken oder Fassaden auswählen kann. Innerhalb des Systems sind die einzelnen Elemente im Hinblick auf die Maßordnung, die Konstruktion und die Verbindungstechnik aufeinander abgestimmt, sodass eine konfliktfreie Montage möglich wird. Die Breite der Auswahl stellt gleichzeitig die architektonische Individualität und funktionale Anpassung des entstehenden Gebäudes sicher.

Baukastensysteme können unterschieden werden in …

  • geschlossene Systeme, die ausschließlich auf Elementen eines einzigen Herstellers bzw. Lizenzgebers basieren und insofern ein begrenztes Monopol begründen, sowie
  • offene Systeme, die auf einem definierten Standard beruhen, an dem sich unterschiedliche Hersteller beteiligen können, sodass sehr flexible Bausysteme und ein Wettbewerb um die beste technische Lösung zu einem wirtschaftlichen Preis entstehen.

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Typenprojekte

Standardisiertes Bauen und die Verwendung von Baukastensystemen führen zwangsläufig zu einer gewissen Typisierung der Grundrisse, Wohnungen und Gebäude. Es entstehen Typenprojekte, die sich im Idealfall an unterschiedliche Standorte und Grundstücksgrößen sowie die Anforderungen des jeweiligen regionalen Wohnungsmarkts anpassen lassen. Schon längere Zeit bekannt ist diese Vorgehensweise bei der Errichtung hochstandardisierter Reihenhäuser.

Die Herausforderung für die Zukunft ist die Übertragung dieser Idee auf das mehrgeschossige Bauen und die Vermeidung einer zu großen Gleichförmigkeit der Gebäude.

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Flexibel anpassbar

Typengenehmigung

Typengenehmigungen sind in der industriellen Massenproduktion von Kraftfahrzeugen schon längere Zeit die Regel. Übertragen auf den Wohnungsbau würde dies die einmalige Erteilung einer Baugenehmigung für einen Prototyp bzw. für baulich weitgehend identische Gebäude bedeuten.

Das so genehmigte Projekt könnte dann an unterschiedlichen Standorten und im besten Fall auch in unterschiedlichen Bundesländern ohne erneutes Genehmigungsverfahren errichtet werden. Bisher sind in Deutschland jedoch noch keine vollständigen Typengenehmigungen im Bereich des Wohnungsbaus zulässig.

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Systembau, industrialisiertes Bauen

Werden alle Potenziale des modularen und seriellen Bauens ausgeschöpft, kommt man zu einer Systembauweise, wie sie in der herstellenden Industrie schon heute üblich ist. Gebäude werden dann nicht mehr als einzeln geplante Unikate in mehr oder minder handwerklicher Produktion errichtet, sondern als hochstandardisierte, weitgehend vorgefertigte Konstruktionen in Serie montiert. Dadurch eröffnen sich Möglichkeiten der Baukostensenkung und des beschleunigten Bauens, die den Herausforderungen der aktuellen Wohnungssituation gerecht werden können.

Der Systemgedanke umfasst dabei ausdrücklich nur die Prinzipien der Planung, Genehmigung und Errichtung, aber keine Vereinheitlichung der Bauweise. Es sind weiterhin Konstruktionen aus Beton, Mauerwerk, Holz oder Stahl möglich. Die weitgehende Standardisierung vereinfacht zudem die Kombination der Baustoffe innerhalb von Hybridbauweisen.

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Welche Vorteile und Grenzen hat das modulare bzw. serielle Bauen? Lesen Sie hier weiter »


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