Maßarbeit für eine rasche Bauabwicklung

In der aktuellen Situation, die von Fachkräftemangel und einem steigenden Baubedarf geprägt ist, bietet die Vorfertigung Lösungsansätze für eine effektivere Bauabwicklung. In der Gebäudetechnik stellt der Rohrleitungsverteilerbau dabei eine gute Anwendung dar. Durch die Fertigung in einem geschützten Umfeld wie einer Werkshalle kann eine hohe Qualität gewährleistet werden. Auf der Baustelle werden sowohl der zeitliche als auch der logistische Aufwand deutlich verringert und weniger Personal benötigt.

Die Baubranche boomt nach wie vor in Deutschland. Vor allem das Wohnungsbausegment entwickelte sich in den letzten Jahren sehr gut. Nach einer gemeinsamen Studie der Roland Berger GmbH und der UniCredit Bank wird sich die Bauwirtschaft auch weiterhin gut entwickeln. In den kommenden Jahren werden der Studie zufolge weiter große Wachstums­impulse vom Wohnungsbaumarkt ausgehen, bedingt durch eine größere Nachfrage von Wohnraum vor allem in Ballungsräumen. Diese Entwicklung ist gut für die Bauwirtschaft, stellt diese aber auch vor große Herausforderungen. Vor allem spezialisierte Bauunternehmen und Unternehmen der Gebäudetechnik haben unter anderem aufgrund des demografischen Wandels bereits jetzt mit einem merkbaren Fachkräftemangel zu kämpfen. Dies beginnt bereits bei Ausbildungsplätzen, für die gar keine oder keine ausreichend qualifizierte Bewerber gefunden werden, und reicht bis zu Führungspositionen, die nicht adäquat mit Ingenieuren besetzt werden können. Zudem hat sich die Produktivität in der Bauindustrie in den letzten Jahren nicht zufriedenstellend verbessert. Im Zeitraum von 2000 bis 2011 stieg diese nur um 4,1 % im Vergleich zu 11 % in der gesamten Deutschen Wirtschaft.

Erhöhung der Produktivität durch Vorfertigung
Die Planung und Abwicklung von Bauvorhaben gerät zunehmend unter Effizienzdruck. Da sich die Lage von knappem Wohnraum vor allem in Ballungsgebieten verschärft, steigt die Herausforderung, möglichst schnell und kostengünstig zu bauen. Dem entgegen steht der Fachkräftemangel, der für steigende Personalkos­ten sorgt und für ein steigendes Risiko von Qualitätsmängeln und Terminverzögerungen. In diesem Kontext und auch aufgrund des Einzugs der Digitalisierung, wie Building Information Modeling (BIM), bietet die Vorfertigung von Bauelementen Lösungsansätze. Im Bauwesen ist dieser Gedanke auch gar nicht neu, wenn man an die Herstellung von Gebäuden aus Beton- oder Holzfertigteilen denkt. Mittlerweile ist auch im Bereich der Gebäudetechnik ein gewisser Trend zu vorgefertigten Systemen zu beobachten.

Was bedeutet Vorfertigung?
Als Vorfertigung versteht man die stationäre Produktion von Bauelementen in einem überdachten, geschützten Umfeld. Fertige Bauteile werden meist unter Einsatz moderner Maschinen in einem Werk, also einer Fabrikhalle oder Werkstatt, hergestellt. Dies ermöglicht einen bedarfsgerechten Materialeinsatz und eine nachhaltige und ressourcensparende Herstellung. Qualitätskontrollen und ein geschütztes Umfeld gewährleisten einen hohen Qualitätsstandard. Durch den Einsatz vorgefertigter Bauteile lassen sich Montagezeiten auf der Baustelle deutlich verkürzen. Terminpläne lassen sich daher besser einhalten, die Produktion ist zudem witterungsunabhängig. Wenn es gelingt, die Anlieferung der fertigen Komponenten so zu koordinieren, dass sie unmittelbar vor der Montage angeliefert werden, werden auch weniger Flächen auf der Baustelle zur Lagerung benötigt. Die Montage kann dann in der Regel mit verhältnismäßig geringem Personal vor Ort erfolgen.
Als weiterer Vorteil gilt eine Reduzierung der baubegleitenden Planung, dafür steigen allerdings die Anforderungen an eine gute Vorausplanung. Eine Bauweise mit hohem Vorfertigungsgrad hat zur Folge, dass das Bauprojekt bereits in einem frühen Stadium gut durchdacht sein muss. Die Herausforderungen zur Koordination von Fachplanern und Spezialisten sind besonders groß. Dies kann beispielsweise durch eine BIM-gestützte Planungsweise erleichtert werden.

Vorfertigung von Verteilern
Eine typische Anwendung der Vorfertigung ist der Verteilerbau. Es gibt mittlerweile zahlreiche Hersteller, die vorgefertigte Verteiler für die verschiedensten Bereiche in der Gebäudetechnik anbieten. Dazu zählt in erster Linie die Heizungstechnik, aber auch Anwendungen in der Kältetechnik, Sanitärtechnik und die Öl- oder Betankungsverteilung spielen eine immer größere Rolle. Bei der Sanitärtechnik werden sowohl Systeme für Brauchwasser als auch Trinkwasser angeboten. Im Heizungsbereich reichen die Anwendungen von der klassischen Wärmeerzeugung bis zu Spezialisten für Fernwärmeanwendungen. Die Ausstattung der fertigen Verteiler ist vielfältig. Sie reicht von einfachen Verteilern mit entsprechenden Anschlussmöglichkeiten bis zu kompletten Systemen inklusive Pumpen, Armaturen, Regelungstechnik mit Schnittstellen zur bauseitigen Leittechnik oder internetbasiertem Monitoring. Der Trend geht zu Komplettsystemen aus einer Hand, um sich aufwendige Koordinationen zwischen den verschiedenen Gewerken, wie Heizung, Elektro, MSR- und Leittechnik zu ersparen.
Die Pewo Energietechnik GmbH bietet beispielsweise anschlussfertige Verteiler inklusive Wärmedämmung mit integrierter MSR-Technik an. Als typische Anwendungsgebiete werden dabei Heizung, Kühlung, Raumlufttechnik, Trinkwassererwärmung und Sub-Wärmenetze genannt. Die Verteiler können mit anschlussfertiger und vorverdrahteter Regelung geliefert werden. Die Reglerauswahl erfolgt dabei herstellerunabhängig nach kunden- oder anwendungsbezogenen Anforderungen mit Schnittstellen zur bauseitigen Gebäudeleittechnik. Alternativ kann eine eigens entwickelte Leittechnik mit webbasiertem Monitoring und Visualisierung eingesetzt werden. Laut Pewo entstehen beim Einsatz von vorgefertigten Lösungen nur 15 % Aufwand bei der Installation gegenüber einer herkömmlichen vor-Ort-Installation.
Einen besonderen Vorteil der Vorfertigung sieht der Hersteller Maatz-Christensen in seiner automatisierten Roboterfertigung. Damit könnten Arbeits- oder Übertragungsfehler ausgeschlossen werden. Die Roboterfertigung greift dabei auf die selben Daten zurück, wie die Fertigungszeichnung. „Außerdem ist die Schweißqualität um einiges besser als bei Handschweißungen“, betont Geschäftsführer Stephan Christensen. Rund ein Drittel der Sonderverteiler werden bei dem auf projektbezogene Lösungen spezialisierten Hersteller komplett parametrisiert auf dem Roboter gefertigt. Einen zusätzlichen Vorteil durch die reine Einzelanfertigung sieht Chris­tensen in der Ausstattung eines jeden Verteilers mit variablen Stutzenabständen: „Die lichten Abstände zwischen den Flanschen werden damit gleich gehalten, womit oft erheblich Platz gespart werden kann“.
Unter dem Namen Strandläufer fertigt die Fa. Ubben ebenfalls unter Zuhilfenahme von Robotern individuell angefertigte Verteiler. Dazu wurde erst kürzlich eine neue Fertigungshalle erbaut. Dass bei einer Vorfertigung höhere Anforderungen an die Planung gestellt werden und der Planungsprozess aufwendiger ist, wird laut Geschäftsführer Jens Ubben durch deutlich kürzere Fertigungszeiten mehr als ausgeglichen. In einer Kostengegen­überstellung der einzelnen erforderlichen Arbeitsschritte kommt Ubben sogar auf eine Zeitersparnis von 88 %. Dabei sind auch sogenannte unproduktive Zeiten berücksichtigt, die der Kunde nicht bezahlt und sich somit negativ auf die Wertschöpfung auswirken. Diese fallen bei der Vorfertigung deutlich geringer an, als bei herkömmlicher Fertigung auf der Baustelle. Voraussetzung für diese Ersparnis ist natürlich eine entsprechende Vorplanung. Aber auch bei Änderungen während des Planungsprozesses oder der Ausführung sieht Ubben Vorteile. So ist bei kurzfris­tigen Anpassungen nur ein Mitarbeiter beschäftigt, nämlich der technische Systemplaner. Bei der konventionellen Montage vor Ort sind in der Regel immer gleich mehrere Mitarbeiter betroffen. Weiter liegen die Vorteile einer Vorfertigung für die ausführende Firma in einer vereinfachten Logis­tik und einer einfacheren und damit schnelleren Erstellung von Aufmaß und Abrechnung. Somit ist eine effizientere und zeitsparendere Abwicklung möglich.
Auch bei der Streit-TGA GmbH, einem Hersteller im Bereich Sonderanlagenbau, spielt die Verteilerfertigung eine immer größere Rolle. Dies ist der Bereich, der laut Geschäftsführer Alexander Streit momentan am stärksten wächst. Aus seiner Sicht gibt es hier einen klaren Bedarf, die Wertschöpfung im Anlagenbau soweit möglich von der Baustelle in die Produktionshalle zu verlegen. Streit geht davon aus, dass der Vorfertigungsanteil mit zunehmenden Optimierungsverfahren weiter steigen wird. Kunden sind vor allem Anlagenbauer aber auch Hersteller von Wärme- und Kälteerzeugern. ­Einen besonderen Bedarf nach vorgefertigten Hydraulikkomponenten beobachtet Streit aktuell bei Kälte- und Kaltwassersystemen, insbesondere bei Rechenzentren.

Fazit
Die Vorfertigung bietet Lösungsansätze für eine effektivere Bauabwicklung. Auf der Baustelle werden sowohl der zeitliche als auch der logistische Aufwand deutlich verringert und weniger Personal benö­tigt. Im Gegenzug dazu werden höhere Anforderungen an die Vorausplanung gestellt. Da sich die Bausituation in absehbarer Zeit wohl nicht ändern wird, wird man sich auf neue Bauabläufe einstellen müssen und die sich dadurch ergebenden Chancen nutzen.

Literatur:
[1]    Bauwirtschaft im Wandel – Trends und Potenziale bis 2020, Roland Berger GmbH und UniCredit Bank AG
[2]    Digitale Planung und Vorfertigung im Bauwesen, Dipl. Wirt. Ing. (Bau) (FH) Frank Steffens, immoclick24.de
[3]    Broschüre „aquatherm Vorfertigung“, aquatherm GmbH
[4]    „Reintragen, Dranstecken, Losheizen“, Heizungsjournal 09/2017
[5]    Homepage ubben-verteiler.de, Ubben GmbH
[6]    Broschüre Lieferprogramm, Maatz-Christensen Verteiler und Rohrsysteme GmbH
[7]    Alexander Streit, Streit-TGA AG
[8]    Homepage pewo.com, Pewo Energietechnik GmbH