Sanierung mit TES-Fassadenelementen

Viele Gebäude müssen im bewohnten Zustand umgebaut und modernisiert werden, weil keine Ausweichmöglichkeiten in ausreichender Größe verfügbar sind. Deshalb sind Planer, Architekten und Handwerker auf der Suche nach möglichst schnell durchführbaren Lösungen, die gleichzeitig dauerhaft, wirtschaftlich und ökologisch sind. Im besten Fall entsteht aus einem relativ alten, schlecht gedämmten Bauwerk ein zukunftsgerechtes Gebäude – energieeffizient, CO₂-neutral und mit einer Nutzungsstruktur, die den heutigen Ansprüchen an Wohnen, Arbeiten und Barrierefreiheit angepasst ist.

Hoher Vorfertigungsgrad

Der moderne Holzbau bietet mit vorgefertigten Bauteilen als Tafel- oder Raumzellenbauweise eine interessante Alternative zu den gängigen Methoden der energetischen Sanierung der Gebäudehülle (zum Beispiel WDVS mit Dämmstoffen auf Erdölbasis). Dabei ist ein maximaler Vorfertigungsgrad Prämisse für die Herstellung möglichst großer Elemente, die in unterschiedlicher Weise auf die Gebäudegeometrie und die räumlich konstruktive Struktur angepasst werden können: vom hochwärmegedämmten Wandelement bis zur Raumzelle für die Erweiterung.

Die Produktion von Wand- und Dachelementen oder Raummodulen ist heute Stand der Technik des Holzbaus. Am Beginn eines Projektes steht eine abgeschlossene Planungsphase, in der neben der Konfiguration der Bauteile auch die Produktions- und Lieferlogistik beachtet und aufeinander abgestimmt werden.

TES EnergyFacade ^[1] ist eine neue Modernisierungsmethode, die auf einem standardisierten Bauprozeß basiert und Lösungen bietet für die Bestandsertüchtigung und -erweiterung mittels vorgefertigten Holzbauelementen mit integrierter Wärmedämmung, Fenstern und fertiger Oberflächenbekleidung. Im Kern steht die Montage von vorgefertigten Holztafelelementen, die als Ergänzung oder Ersatz bestehender Fassaden angewendet werden.

Die Grundlage für den Einsatz der vorgefertigten Bauelemente ist ein systematisierter Bauprozess vom digitalen Aufmaß, dem Entwurf, der Produktionsplanung im Designteam, über die maschinell unterstützte Fertigung bis zur präzisen Montage.

Einer der großen Vorteile der Vorfertigung liegt in der rationellen Herstellung der Bauteile in einem kontrollierbaren Ablauf in der Werkstatt unter immer gleichen klimatischen Bedingungen mit besserer Ausnutzung der Ressourcen und weniger Abfallaufkommen. Zum Einsatz kommen hier Fertigungsmaschinen wie digitale Abbundanlagen und Montagetische, die die Präzision und Rationalität der Herstellung erhöhen. Die Dimension des einzelnen Elements wird bestimmt durch die mögliche Transportgröße. Transport- und Hebetechniken erlauben einen sehr präzisen Umgang mit den fertigen Elementen während des Produktions- und Montagevorgangs.

Bauphysikalisch alles im Griff

Der Umgang mit großen Bauteilen erfordert die Einplanung sinnvoller Toleranzen, um Unebenheiten und Abweichungen auffangen zu können. Zum Ausgleich der Abweichungen wird das Holztafelelement mit einem Abstand als Ausgleichsschicht vor die Bestandswand montiert. Dieser wird mit Dämmstoff gefüllt, entweder als weiche Matte, die vorher aufgebracht wird oder als Einblasdämmstoff um den Spalt zu füllen. Fugen- und Anschlussdetails, die sich im Neubaubereich bewährt haben, gewährleisten die bauphysikalische Funktion der Fassade auf der Außenseite. Die konstruktiven Gegebenheiten der Gebäude sind bestimmend für den richtigen Anschluss an den Bestand damit insbesondere Brandschutz, Luftdichtheit und Schallschutz sichergestellt werden kann. Die hohlraumfreie Konstruktion ist Prämisse, um unkontrollierbare Konvektion und Brandweiterleitung in der Konstruktion zu verhindern.

Die Integration von Einbauteilen (zum Beispiel Fenster) und der fertigen Bekleidungsebene ist technisch unter konstanten Fertigungsbedingungen mit hoher Präzision möglich. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der regelgerechten Ausführung der luftdichten Ebene bis hin zum Schutz der fertigen Oberfläche.

Die Struktur des Holzrahmenbauelementes mit Ständern und Rähm erlaubt die Befestigung von einer großen Bandbreite unterschiedlicher Bekleidungswerkstoffe und ermöglicht damit einen großen Spielraum für die Fassadengestaltung.

Haupteigenschaften der TES Methode:

a) Konstruktion

Holzrahmenbau

Präzision und Qualität der Vorfertigung

Anwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen Bekleidungswerkstoffen

Raumerweiterung mit Modulen in einem abgestimmten Bausystem

Integration von TGA Elementen und/oder solaraktiven Komponenten

Integration von Anbauteilen (zum Beispiel Balkon)

b) Werte

Architektonische Erneuerung

Veränderungsmöglichkeiten von Fassadenmaterialien und Öffnungen

Verbesserung der energetischen Qualität des Gebäudes und des Komfort

Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen zur Gebäudemodernisierung

Optimierung der Produktivität auf der Baustelle

kurze Bauzeiten = weniger Dreck und Lärm vor Ort

c) Wissen

Systematisierter Arbeitsprozess

Digitale Meßmethode, reverse engineering am Projektbeginn

Ganzheitlicher Planungsablauf, Unterstützung durch BIM (Building Information Modeling ) in Entwurf,  Bau- und Unterhaltsabläufen

Erfahrungen durch Monitoring

Während der Laufzeit des Forschungsprojektes von 2008 bis 2010 wurden mehrere Pilotprojekte während der Planungs- und Bauphase begleitet. Die Projekte werden teilweise noch einem Monitoring unterzogen, um Aufschlüsse über das Langzeitverhalten der Modernisierung mit TES Elementen zu erzielen.

Aufmaß und Toleranzen

Die berührungslosen Messmethoden werden von Fachleuten (Ingenieure für Vermessung) angeboten oder können mit dem notwendigen Gerät selber durchgeführt werden. Die wichtigste Vorbereitung ist die Definition aller zu messender Punkte am Gebäude und eine gemeinsame Interpretation der Ergebnisse im Planungsteam.

Die nach dem Aufmaß produzierten Wandelemente konnten passgenau auf die Gebäude montiert werden, wenn das Versetzen der Bauteile entsprechend sorgfältig vorgenommen wurde.

Planung

Eine umfassende und genaue Bestandsanalyse muss in der frühen Planungsphase von allen Beteiligten ernst genommen werden. Eine entsprechend gründliche Gebäudeaufnahme ist empfehlenswert, um die Belange von Baurecht, Brandschutz, Tragwerk, Nutzung und Technischer Gebäudeausrüstung erfassen und aufeinander abgestimmte Maßnahmen planen zu können.

Montage

Die räumliche Situation der Baustelle beeinflusst die Transport- und Montagelogistik. Der Vorfertigungsgrad und die Ausrichtung der TES Elemente sind von der Gebäudegeometrie abhängig. Die Abmessungen und das Gewicht der Elemente muss in Abhängigkeit möglicher Kranstandorte geprüft werden. Schutz und Sicherheit aller Beteiligten ist oberste Prämisse während der gesamten Bauphase, hier sind Einschränkungen der Montage mit einzuplanen.

Holz kann ressourcenschonende Lösungen anbieten

Standardisierte Planungs- und Bauabläufe und eine hohe Vorfertigung von großen Bauelementen zeichnen den modernen Holzbau aus und das bietet auch für die Gebäudemodernisierung interessante Chancen. Die Herstellung möglichst großer vorgefertigter Bauelemente ist eine Prämisse der Wirtschaftlichkeit und erfordert einen erhöhten Planungsaufwand, der ausgehend von einer gründlichen Gebäudeanalyse, die Definition der Bauelemente, deren Transportlogistik und die Montage berücksichtigt.

Rationalität und Präzision bestimmen den Herstellungsprozess. Standardisierte, optimierte und überwachte Fertigungsabläufe von der Bestandserfassung bis zur Produktion ermöglichen einen kontrollierten und hohen Qualitätsstandard. Die Verwendung vorgefertigter Bauelemente erhöht die Produktivität während der Montage vor Ort und führt damit zu weniger Störungen der Betriebsabläufe und des Wohnumfeldes.

Es sind neben dem Wohnbau gerade auch die öffentlichen Gebäude wie Schulen, Kindergärten und Verwaltungsbauten, die im laufenden Betriebszustand modernisiert werden müssen. Holz kann dafür in vielen Bereichen intelligente und ressourcenschonende Lösungen anbieten. Die Chancen liegen in der individualisierten Vorfertigung, um maßgeschneiderte Lösungen für das Bauen im Bestand anzubieten.

Autor

Dipl.-Ing. Frank Lattke ist Architekt BDA in Augsburg und hat TES EnergyFasade am Fachgebiet Holzbau der Universität München mitentwickelt.