Bauen mit Weitblick - Systembaukasten für den industrialisierten sozialen Wohnungsbau

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung der Methodik und die Bereitstellung eines Systembaukasten Geschosswohnungsbau, der industrialisierten sozialen Wohnungsbau mit hoher nachhaltiger Bauqualität ermöglicht. Dazu werden zunächst in einem Anforderungskatalog, basierend auf Förderkriterien und Baurecht der Länder, alle Leistungsanforderungen definiert. Der Anforderungskatalog stellt alle Informationen für zukünftige Weiterentwicklungen zur Verfügung. Aus den Anforderungen wurden die Funktions- und Produktstrukturen für einen Systembaukasten entwickelt.
Ein Systembaukasten ist ein Baukastensystem eines spezifischen Systems aus einer Anzahl von Bausteinen (Baugruppen), die anwendungsspezifisch ausgewählt und unter Beachtung von Verträglichkeit miteinander kombiniert werden. Sie besitzen normierte Gestalt- und Werkstoffeigenschaften, sind aufeinander abgestimmt, konkret und können wiederum aus (weniger komplexen) Bausteinen bestehen. Beim Konfigurieren werden die Bausteine verwendet, ohne ihre Gestalt zu verändern. Der ursprüngliche Ansatz zur Entwicklung eines einzigen Systembaukastens für den sozialen Wohnungsbau ist daher nicht realisierbar. Es kann immer nur ein Systembaukasten für ein spezifisches Bausystem (z.B. Betonfertigteil-Bauweise) entwickelt werden, da tragwerksplanerische, bauphysikalische und brandschutztechnische Eigenschaften unterschiedlicher Bausysteme stark differieren und eine vollständige Parametrisierung derzeit (noch) nicht zu bewältigen ist.
Im Vorhaben wurden typisierte Wohnungen (BG-W) mit Hilfe einer ‚Baugruppen’ – Systematik entwickelt, die zu Baugruppen-Gebäude (BG-G) oder Baugruppen-Typengeschosse (BG-T) zusammengefasst werden. Eine digitale Definition einer Baugruppen muss entsprechend der entwickelten Methodik alle Elemente der Baukonstruktion (Schächte, Trennwände, Decken, Dachdecken) und der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) umfassen. Weiterhin müssen alle zur Fertigung der Baugruppen erforderlichen Daten enthalten sein, um eine vollständige Werkstattplanung für die ausführenden Firmen zur Verfügung stellen zu können. Eine Baugruppe ist eine Planungseinheit und damit eine ideale Anwendung des Building Information Modellings (BIM), da die Daten einmal für wiederholende Anwendungen generiert werden (im Gegensatz zum heutigen ‚One-Design’). Eine Parametrisierung in Teilbereichen, z.B. Fensterformate, Fassadenausführung oder Deckenspannweiten ist möglich. Eine weitgehende Vorfertigung in den jeweiligen Bausystemen ist sinnvoll, aber nicht zwingend erforderlich. Ein Systembaukasten besteht real in einer unterschiedlich ausgeprägten Mischung aus Vorfertigung, Vorkonfektionierung und örtlicher Ergänzung.
Entsprechend der im Vorhaben entwickelten Methodik wurden durch die beteiligten Partner Systembaukästen in Beton-Raummodul-Bauweise und in hybrider Tafelbauweise aus Holztafeln für Wände und Dach sowie Decken aus Spannbeton-Hohldielen mit jeweils maximierter Vorfertigung generiert. Damit konnte nachgewiesen werden, dass sich der erforderliche Wohnungsmix in Mittelgang-, Laubengang-, Punkthaus- und Spännergebäuden herstellen lässt. Die architektonische Gestaltungsfreiheit bleibt durch Teilparametrisierung und die Ergänzung durch Anbau-Baugruppen wie Balkone oder Laubengänge (BG-A) und Erschließungen (BG-E) erhalten. In mehreren Optimierungszyklen wurden Prozessanalysen durchgeführt, die insbesondere die Einsparpotentiale im Bereich der von Planungs- und Produktionsoptimierung durch Wiederholungseffekte aufzeigen konnten. Zusätzliche Einsparpotentiale entstehen durch hohe Stückzahlen gleicher Bauprodukte. Eine Beschränkung dieser Effekte ist durch die derzeitige Marktlage (Knappheit an Baustoffen, Produktionskapazitäten, Arbeitskraft) begründet. Die ursprünglich angestrebte Kostengrenze von 1.200 €/m² vermietbare Fläche brutto für die Kostengruppen 300, 400 und 700 nach DIN 276 konnte noch nicht nachgewiesen werden. Es erscheint unter Berücksichtigung der aktuellen konjunkturellen Lage realistisch, durch die beschriebenen Industrialisierungsschritte zumindest ein stabiles Preisniveau von unter 1.600 €/m² erreichen zu können. Durch weitere künftige Optimierungen des industriellen Bauens ist eine weitere Senkung in Richtung der Zielvorgabe denkbar.
Ergänzend wurden weitere Teilaspekte zur Kostensenkung untersucht: So wurde ein Systembaukasten für behindertenfreundliche und -gerechte Bäder mit austauschbaren Installations-Baugruppen entwickelt. Weiter wurde nachgewiesen, dass eine Luftwechselrate von 0,2 /h aus feuchtetechnischen Gründen ausreichend ist und dass Elektro-Direktheizungen in Deutschland inzwischen bei hochgedämmten Gebäuden und der fortschreitenden Veränderung des Energiemix unter Berücksichtigung der regulatorischen Randbedingungen ausführbar sind. Umfangreiche Untersuchungen von Lebenszykluskosten und Lebenszyklusanalysen anhand von Referenzgebäuden runden zusammen mit der Darstellung der einsatzfähigen digitalen Werkzeuge die Ergebnisse ab.
Das Vorhaben zeigt zusätzlich, dass die unterschiedliche Förderpraxis und die Bauordnungen der Länder dringend zu vereinheitlichen und zu flexibilisieren sind, um industrielles Bauen zu unterstützen. Abschließend werden die Ergebnisse kritisch gewertet und es wird ein Vorschlag zur weiteren Entwicklung eines oder mehrerer ‚Open-Source-Systembaukastens’ unterbreitet.