Vom Bauen zum Montieren – Effizienzsteigerung durch Vorfertigung im Holzbau

Holz wird gerne im Zusammenhang mit schneller Errichtung, CO₂-Speicher im Gebäudesektor, Verwendung regionaler Ressourcen, sauberer und angenehmer Verarbeitung, innovativen Lösungen im Bauwesen genannt. Demgegenüber stehen höhere Kosten der Holzbaustoffe und die hohen Anforderungen und Aufwände bei Planung und Verarbeitung. Am 25. März 2021 diskutierten im Rahmen des Lehrgangs „Mehrgeschoßiger Holzhybridbau“ an der (virtuellen) Donau-Universität Krems mehr als hundert Interessierte aus Wirtschaft, Gewerbe und Verwaltung über die Umsetzung und Auswirkung der Vorfertigung am Bau.

Der digitale Zwilling des zukünftigen Gebäudes ist im Büro auf Millimeter genau fertig geplant. Mit daraus generierten Daten verarbeiten CNC-Bearbeitungsmaschinen fast vollautomatisiert die Holzbaustoffe Verschnitt-optimiert zu vorgefertigten Bauelementen, die nach einem exakten Zeitplan auf die Baustelle geliefert und alsbald montiert werden. Jeder Arbeitsschritt ist digital vorbereitet, überwacht, dokumentiert und auch archiviert. So beschreibt Dominik Philipp die Arbeitsweise im international tätigen Architekturbüro Dietrich Untertrifaller aus Bregenz. Die Digitalisierung des Planungsprozesses in Verbindung mit der computergesteuerten Fertigung in der Werkhalle, der Logistik für Transport, Montage bis hin zur Instandhaltung ist in ihren Projekten bereits weit fortgeschritten. Am Beispiel eines Sonnenschutzelements erklärt der Architekt, dass der Betreiber oder Nutzer des Gebäudes aus der Zusammenschaltung von Gebäudesensoren mit dem BIM-Modell erfährt, wann welcher Teil gewartet oder getauscht werden muss, noch bevor ein Schaden aufgetreten ist.

Neues Bauen

„Hybrides Bauen bedeutet nicht ausschließlich, Beton und Holz müssen zusammengefügt werden, wir können auch Alt und Neu zu einem neuen Gebäude zusammenfügen“, stellt Dominik Philipp fest. Als Voraussetzung für „Neues Bauen“ mit bestehenden Materialien statt Neubau verweist er auf das Potenzial des Vorgefertigten in den Bestandsgebäuden, die jedoch noch nicht als digitale Information zugänglich sind. „Wir müssen die Chancen des digitalen Zwillings aufgreifen und unsere Gebäude demontierbar, auseinandernehmbar, adaptierbar umsetzen. Und ganz klar, da hilft uns die Digitalisierung enorm“, sagt Philipp.

Warum Vorfertigung

Viele Wege führen nach Rom, beim Bauprozess soll möglichst der optimale gefunden und beschritten werden. In der Bauwirtschaft hat sich die Produktivität seit 30 Jahren nicht verbessert. Die Herausforderungen liegen bei der Gestaltung der Prozesse, Abläufe und Schnittstellen. Vorfertigung reduziert die Fehleranfälligkeit im Bauablauf, trägt zur Effizienzsteigerung bei und sorgt auch für eine saubere Baustelle.

Systembau und Modulbau

Der Systembau arbeitet mit einer beschränkten, aber ausreichenden Auswahl an zweidimensionalen Bauelementen, mit denen flexibel auf verschiedenste Grundstücke und Grundrisse reagiert werden kann. Durch Fertigung in der sauberen, witterungsgeschützten Werkhalle steigt die Qualität der Bauprodukte und der Arbeitsbedingungen. Der Modulbau kommt als fertige Raumzelle auf die Baustelle, ist daher schneller als das Arbeiten mit einzelnen Bauelementen und benötigt während des Errichtungsprozesses weniger Schnittstellen zu anderen Gewerken. Ein hoher Vorfertigungsgrad ist bei späterer Umgestaltung eher unflexibel, was bei langfristiger Betrachtung als Nachteil gewertet werden kann.

Wohnbau-System von WoodRocks

Das Wohnbau-System der Firma WoodRocks by Rhomberg setzt auf ein 2D-3D-System, bei dem Modul- und Systembau intelligent und durchdacht kombiniert werden. Das Technikmodul besteht aus einer Bad-Einheit mit Installationsschacht und Küchenzeile. Mit einer Auswahl an vorgefertigten Fassaden-, Decken- und Innenwand-Elementen werden Gebäude und Grundrisse gestaltet. Die Kombination mit einem massiven Gebäudekern aus Stahlbeton und vorgefertigten Stiegen ist bei Bedarf natürlich möglich. „Wir benutzen die Materialien da, wo sie optimal anzuwenden sind, also holen das Optimum aus jedem einzelnen Material heraus und erreichen für das Projekt das, was am besten ist“, so beschreibt Toshi Peter das Leitmotiv von WoodRocks.

LEAN Management

Die Anlieferung der Systemteile auf die Baustelle erfolgt in allen Bauphasen just in time. Montage und Ablauf folgen der Methode des LEAN Management. Bei dieser Form der Prozessoptimierung müssen einzelne Personen und Gewerke „in einem Fluss“ zusammenarbeiten, Kommunikation ist dabei ein wichtiger Bestandteil. Nicht nur Bauelemente, sondern jeder einzelne Montageschritt wird in der Werkhalle für jeden Mitarbeiter vorgeplant und vorbereitet. So liegen auf einem Montagewagen alle notwendigen Teile und Werkzeuge bereit, damit die Arbeitsaufgabe wie zuvor geplant und optimiert ablaufen kann. Dies führt zu drastisch kürzeren Montagezeiten, weniger Fehlern und kaum Abfällen auf der Baustelle. „Der Weg ist das Ziel. Kommunikation ist der Weg“, fasst Toshi Peter zusammen.

Modulbau minimiert die Bauzeit

Wie Blitzlichter am Nachthimmel hat im August 2020 die rasche Montage eines Hotels am Wiener Gürtel aufgeleuchtet. Während einiger Nächte wurde das siebengeschoßige „The Wood Boutique Hotel Vienna“ aus vorgefertigten Raumzellen gestapelt. Leopold Kasseckert von der ausführenden Firma DPM Holzdesign: „Wir haben es geschafft, die Module aus CLT inklusive Fassade mit einer dem Brandschutz entsprechenden Holz-Stahlrahmen-Konstruktion vorzufertigen und in Wien am Gürtel ohne Gerüst zu versetzen. Die Module sind innen und außen komplett fertig, das Einzige was fehlt sind Vorhänge und das Bettzeug“. Höchste Qualität in der Vorfertigung, ein motiviertes und eingespieltes Team in der Werkhalle, beim Sondertransport und auf der Baustelle sind laut Kasseckert das Erfolgsrezept für die vielversprechende Bauweise. Die Mitarbeiter schätzen dabei, dass sich die sonst üblichen langen Anwesenheiten auf der Baustelle drastisch reduzieren und dass sich die sehr gut planbaren Zeiten in der witterungsgeschützten Werkhalle nahe ihrem Wohnort verlängern. Die kurzen, intensiven und stabsmäßig geplanten Abläufe auf der Baustelle werden aber weiterhin gerne als Abwechslung wahrgenommen.

Effiziente Firmengruppe

„Dadurch, dass wir neben dem Modulbau auch die Zimmerei, Dämmstoffe und Tischlerei in einer Firma vereint haben, ergibt sich für unsere Projekte eine weitere Effizienzsteigerung. Beim Projekt ‚Life-Cycle-Habitation Böheimkirchen‘ haben wir alles ausprobiert, was derzeit im Modulbau möglich ist“, berichtet Leopold Kasseckert. Das zweigeschoßige Reihenhaus mit zehn Wohneinheiten wurde innerhalb weniger Tage unter größtmöglicher Vorfertigung und starkem Fokus auf Ökologie errichtet. Die 48 Zentimeter dicke Strohdämmung wird bei diesem Wohnbau jedoch erst vor Ort aufgebracht. Im Rahmen eines Forschungsprojekts misst die Gruppe angepasster Technologien (GraT) während der nächsten zehn Jahre die Klimadaten im und am Gebäude. Die Erkenntnisse sollen bei der Umsetzung von CO₂-neutralen Gebäuden unter Anwendung innovativer Bau- und Energieversorgungssysteme helfen.

Vorfertigung im Holzbau nichts Neues

Prof. Wolfgang Winter von der TU Wien erinnert am Beispiel von ab dem Jahr 1909 vorgefertigten Hallenkonstruktionen der Firma Hartl, heute Fertigteilhaus-Anbieter, wie im Holzbau über die kleinen und mittelgroßen Betriebe aus dem Handwerk heraus sehr viel umgesetzt werden und auch Großes entstehen kann. „Vorfertigung ist im Holzbau nichts Neues, sondern war immer schon da“, stellt er fest.

(Er vergleicht dies mit der aktuellen Entwicklung des Holzbaubetriebs von Herrn Leopold Kasseckert.)

Die Anpassung der Brandschutzvorschriften für den Holzbau ermöglichte in Österreich, dass ab den 2000er Jahren mit Holz weiter in die Höhe gebaut werden konnte. Fünfgeschoßige Wohnbauten, das multifunktionale 24-geschoßige „HoHo Wien“ in Holzhybridbauweise oder der über 100 Meter hohe Aussichtsturm am Pyramidenkogel in Kärnten sind herausragende Exemplare dafür, wie der hohe Grad an Vorfertigung wesentlich zur Weiterentwicklung der Bautechnik beigetragen hat.

Bauträgerwettbewerb „Waldrebengasse Wien 22“

Beim Bauträgerwettbewerb „Waldrebengasse Wien 22“ wurde die Holzhybridbauweise vorgegeben und somit versucht, mehr Holz in den mehrgeschoßigen Wohnbau zu bringen. Die Einreicher mussten bereits bei der Entwurfskonzeption neben den Architekten auch Holzbau-Unternehmen mit ins Boot holen. Das Ergebnis waren zehn hochwertige Beiträge mit sehr unterschiedlichen Ansätzen zur Bauplatznutzung, Energieversorgung und zur Holzhybridbauweise. Professor Winter streicht heraus, dass bei derartigen Bauvorhaben nicht nur die Kosten für Errichtung, sondern auch die Finanzierung, der Einsatz der Geldmittel über das Gesamtprojekt und die Mietpreisgestaltung berücksichtigt werden müssen. Das Siegerprojekt von der Bau- und Siedlungsgenossenschaft Frieden zusammen mit Architekt Rüdiger Lainer und Tragwerksplaner Richard Woschitz verwendet ein adaptiertes Tragsystem aus vorgefertigten Holzhybrid-Elementen, wie es für das HoHo Wien entwickelt wurde. Trotz erhöhter Baukosten wird der vorgegebene Mietpreis von 7,50 € pro Quadratmeter inklusive Umsatzsteuer eingehalten.

Der Marktanteil von Holz ist im Wiener sozialen Wohnbau weiterhin sehr niedrig.

Waldfonds unterstützt Holzbau Offensive

Um die Wälder nachhaltig gesund und Klima-fit zu machen hat das Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (BMLR) den mit 350 Millionen Euro dotierten Waldfonds geschaffen. Als eine von zehn Maßnahmen entfallen dabei 60 Millionen Euro auf die Holzbau Offensive.

In Österreichs Wäldern werden jedes Jahr 29 Millionen Kubikmeter Holz geerntet, 34 Millionen Kubikmeter wachsen nach. Das bedeutet, dass 4,2 Millionen Kubikmeter Holz ungenutzt im Wald verbleiben. Aus dieser Menge könnten 2,1 Millionen Kubikmeter Schnittholz produziert werden.

Überschlagsmäßig kann gesagt werden, dass aus einer Million Kubikmeter Holz etwa die Hälfte zu Schnittholz verarbeitet wird. Der Rest wird für die Energieversorgung, Papiererzeugung oder andere Nebenprodukte genutzt. Die daraus generierten 100 Millionen Euro an Wertschöpfung entfallen zu 80 Prozent auf die bauliche Nutzung von Holz. Pro Quadratmeter mehrgeschoßigem Wohnbau in Holzbauweise kann ein Verbrauch von einem Kubikmeter Schnittholz angenommen werden. Die Vorteile einer jährlich zusätzlichen Nutzung von einer Million Kubikmeter Holz verdeutlicht Professor Winter so: „Das wären 500.000 Quadratmeter Wohnfläche, das heißt 7.500 Wohneinheiten á 75 Quadratmeter. Wir haben in Wien im Moment in Holz zwischen 200 und 500 Wohneinheiten im Mehrgeschoßer. Das wäre ein starker Boost!“ Und weiter: „Pro zusätzlich verarbeiteten 180 Kubikmetern Schnittholz wird ein neuer Arbeitsplatz generiert.“

Wissen wie Holzbau funktioniert

Wolfgang Huber, Landesinnungsmeister der Zimmerer in Niederösterreich, bestätigt das rege Interesse junger Leute für eine Lehre im Holzbau-Sektor. Viele traditionelle Bauabläufe haben sich durch die technischen Entwicklungen wesentlich erleichtert und beschleunigt. Das handwerkliche Wissen ist dabei nicht verloren gegangen, sondern ist weiterhin Grundvoraussetzung für das Bauen mit Holz. Er sieht dies und besonders die Flexibilität der kleinen und mittleren Unternehmen als Potenzial für die Mitgestaltung an der Weiterentwicklung des Bauens. „Der Lehrgang Mehrgeschoßiger Holzhybridbau an der Donau-Universität Krems leistet einen wertvollen Beitrag zur Weiterentwicklung des Bauens, weil er den Teilnehmern zeigt, wie Bauen mit Holz funktioniert.“

Wohnbau fördert gesundes Klima

„Ich bin sehr glücklich, dass es den Lehrgang „Mehrgeschoßiger Holzhybridbau“ an der Donau-Universität Krems gibt. Das hat für uns eine große Bedeutung, weil wir uns in den letzten Monaten und in den nächsten Monaten umso mehr mit dem Holzbau, Holzhybridbau beschäftigen“, erklärt Martin Eichtinger, Landesrat für Wohnbau in Niederösterreich.

Wien hat im Jahr 2019 für den geförderten Wohnbau 5010 Förderzusagen vergeben, in Niederösterreich waren es 5140, das sind die meisten Förderzusagen in Österreich. „Niederösterreich möchte mit dem Wohnbau stärker die Umwelt berücksichtigen und Schritte in Richtung gesundes Klima setzen“, so der Landesrat. Bereits seit 2005 sind Ölheizkessel bei neuen geförderten Wohnbauten, seit 2019 im neuen Wohnbau generell verboten. Seit 2015 kann Niederösterreich den gesamten Strombedarf zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen abdecken. In Österreich ist zurzeit jedes fünfte Elektroauto in Niederösterreich unterwegs, bis zum Jahr 2030 soll in Niederösterreich der Anteil an Elektroautos bei 50 Prozent liegen. Ein großer Schwerpunkt der Wohnbauförderung liegt in Niederösterreich bei der Schaffung von Eigentum, um Werte zu generieren, die man auch den Generationen weitergeben kann oder um in der Pension nicht mit Miet-, sondern nur mit Betriebskosten konfrontiert zu sein.

Holzbau-Coachings für den Wohnbau

„Wir möchten in Niederösterreich darüber diskutieren, wie wir den Holzbau insbesondere im gemeinnützigen Wohnbau verstärkt zum Einsatz bringen können“, sagt Landesrat Eichtinger. Seit Juni 2020 gibt es daher in Niederösterreich die Arbeitsgruppe „Holz im mehrgeschoßigen Wohnbau“, um Holz im gemeinnützigen Wohnbau weiter voranzutreiben. „Wir wollen über die Vorteile der Holzbauweise noch weiter informieren“, berichtet er weiter. Ein erster Output dieser Arbeitsgruppe ist die Initiierung eines Holzbau-Coachings für Wohnbauträger und Genossenschaften. In Form von Planungs-Schecks soll eine derartige Dienstleistung mit Unterstützung des BMLR in allen Bundesländern angeboten werden.

Die Effizienzvorteile des Holzhybridbaus wie zum Beispiel Flexibilität, Veränderbarkeit, Kreislauffähigkeit, kurze Bauzeiten, Vorfertigungsmöglichkeiten, schnelle Montagen, hohe Qualität, vorausschauende Planung mit höherer Kostensicherheit als in anderen Bauweisen sind bekannt. Dem muss man sich mit den Problemstellungen der Materialkosten und Dauerhaftigkeit auseinandersetzen.

Niederösterreich Beschleuniger im Klimaschutz

„Wir in Niederösterreich sind bei der Erreichung der Klimaschutzziele jedenfalls Beschleuniger. Bereits seit dem Jahr 2000 bilden wir dieses Bemühen im Niederösterreichischen Holzbaupreis ab. Beim Niederösterreichischen Wohnbaupreis haben wir eine neue Kategorie „Holzbau“ geschaffen. Wir wollen die Beschäftigung mit dem Material Holz massiv vorantreiben und forcieren. Niederösterreich hat hier großes Potenzial“, betont Landesrat Eichtinger.

Die Voraussetzung für effizientes Bauen ist ein funktionierendes Zusammenwirken von Auftraggebern, Architekten, Planern und Ausführenden. Das Ziel, nämlich schneller, besser, billiger zu bauen, ist erreichbar, wenn wir wollen, gut zusammenarbeiten und wenn die Schnittstellen passen.

Der ecoplus Bau.Energie.Umwelt Cluster Niederösterreich unterstützt die regionale Bauwirtschaft dabei, durch diese herausfordernde Zeit geprägt durch grüne Transformation, notwendige Produktivitätssteigerung und Fachkräftemangel zu manövrieren, ihre Potenziale darin zu erkennen und ihre Wettbewerbsfähigkeit auszubauen. Clustermanagerin Michaela Smertnig: "Themen wie Kreislaufwirtschaft oder Prozessoptimierung in der Bauausführung können nur gemeinsam bewältigt werden. Kooperationen entlang der Wertschöpfungsketten, wie der Cluster sie initiiert, bieten sich dazu an."

Baustoffe intelligent kombinieren

„Der Fachtag hat gezeigt, dass in der natürlichen Ressource Holz großes Potenzial zur Effizienzsteigerung des Bauens steckt. Der Schlüssel dazu liegt in der intelligenten Kombination mit anderen Baustoffen und Bauweisen. Die Voraussetzung zur Nutzung dieser Chancen liegt im kollektiven Wissen aller am Bau Beteiligten und an der entsprechenden Verfügbarkeit der Akteure“, fasst Wolfgang Stumpf, Lehrgangsleiter an der Donau-Universität Krems, zusammen.

Der zweisemestrige Lehrgang „Mehrgeschoßiger Holzhybridbau“ an der Donau-Universität Krems bietet nicht nur eine Weiterbildung für erfahrene Bauleute, Planende, Immobilienentwickler und Entscheidungsträger, sondern veranstaltet gemeinsam mit dem Bauen Energie und Umwelt Cluster der Wirtschaftsagentur ecoplus Niederösterreich und klimaaktiv Bauen & Sanieren regelmäßig öffentliche Fachtage über die optimale und zukunftsfähige Verwendung von Holz in Kombination mit anderen Baustoffen und möchte damit zur Vernetzung aller am zukunftsfähigen Bauen Interessierten beitragen.

Programm des Fachtags