Kurzbeschreibung
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Im Forschungsprojekt soll für die Nasszellen-Vorfertigung eine durchgängige Wertschöpfungskette aus Schweizer Holz entwickelt werden.
Damit können die komplexen Bauteile schneller, kosteneffizienter und qualitativ sicherer vorproduziert und mit grösseren Wettbewerbsvorteilen vermarktet werden.
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Projektziele
(Deutsch)
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Im geplanten Forschungsprojekt soll ein durchgängiges System für die Nasszellen-Vorfertigung entwickelt werden. Dieses ermöglicht die Montage und Installation der komplexen Bauteile in der Produktionshalle unter gleichbleibenden, optimierten Bedingungen und die Lieferung der Nasszellen als Gesamtkomponente auf die Baustelle zu vordefinierten Terminen. Im Vergleich zu bestehenden vorgefertigten Nasszellenmodulen werden die teils statisch mittragenden Raummodulteile in ein Elementbausystem integriert. Hierzu werden in einem Projektbereich neue konstruktive und materialtechnische Lösungen entwickelt, um u.a. Anforderungen an den Schallschutz einzuhalten.
Ein weiterer Projektbereich ist die Verknüpfung der Nasszellen mit einem Monitoring-System (Sensoren zur Feuchteüberwachung), das zur langfristigen Qualitätsüberwachung der Konstruktion eingesetzt werden kann und eine Lösung zu einem wesentlichen Entscheidungskriterium der Investoren bietet. Die
Anforderungen an den Aufbau des Sensoren-Systems zeigen, dass dieses insbesondere robust, kostengünstig und langlebig sein muss, um langfristig vor Leckagen zu warnen und es muss kompatibel sein zu verschiedenen Systemen von Smart Home Systemen.
Im dritten Projektbereich werden die Prozesse zur Vorfertigung der komplexen Elemente unter kontrollierten und industrialisierten Bedingungen optimiert, so dass die Gesamtkomponente auf der Baustelle mit wenigen, standardisierten Schnittstellen montiert werden kann. Dies stellt sicher, dass die zu installierenden Bauteile passen und die kritischen Anschlüsse unter kontrollierten Bedingungen montiert werden können. Die Herausforderungen in diesem Projektbereich bestehen insbesondere in der Vernetzung der einzelnen Partner innerhalb der Wertschöpfungskette.
Anhand eines konkret umgesetzten Bauprojektes werden verschiedene Konstruktionsvarianten verbaut und messtechnisch die wesentlichen Zielwerte erfasst. Die ermittelten Daten werden zur weiteren Optimierung der Systeme eingesetzt. Ein durchgängiges System für die Fertigung und Montage einer neuartigen vorgefertigten Nasszellenkomponente, deren Wandteile in das Elementbausystem integriert werden, ermöglicht eine effizientere Produktion und Montage und erhöht zusammen mit einem Monitoringsystem die Wettbewerbsfähigkeit von mehrgeschossigen Holzbauten.
Die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen wird erhöht durch industrialisierte und dem handwerklichen Umfeld angepasste Fertigungsprozesse und die direkte Einbindung der Unternehmen aus dem Heizung-, Lüftung- und Klimatechnik – Bereich (HLK).
Mit einer durchgängigen Wertschöpfungskette zur Fertigung der Nasszellen vom Sägewerk über den Schreiner bis zum Holzbauer wird der Einsatz von Schweizer Holz erhöht. Anhand eines konkreten Projekts werden die Machbarkeit und Wirksamkeit der Konstruktion und des Systems bestätigt.
Durch den Einbezug aller relevanten Unternehmungen in eine durchgängig digitales Datenmodell (BIM) werden auch mittlere Schweizer Unternehmen konkurrenzfähiger im Vergleich zu grossen Unternehmungen. Nationale und regionale Wirtschaftskreisläufe werden somit gefördert.
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Beschreibung der Resultate
(Deutsch)
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Durch die Vorfertigung von Nasszellenmodulen unter kontrollierten Bedingungen können die Bauzeiten eines Bauprojekts verkürzt und eine hohe Ausführungsqualität des Badmoduls gewährleistet werden. Anhand des Referenzobjekts Maison Climat, ein mehrgeschossiger Holzelementbau mit vorfertigten Nasszellenmodulen, wurden kritische Erfolgsfaktoren abgeleitet, welche das Wertschöpfungsnetzwerk stärken und zur Effizienzsteigerung bei der Umsetzung von solch Nasszellenprojekten beitragen. Die Ist-Analyse des Bauobjekts Maison Climat erfolgte als qualitative, Leitfaden-Interviewstudie mit anschließender Ergebnisvalidierung durch Expert*innengespräche. Erfolgsfaktoren wie eine effiziente Koordination der Haustechnik, eine frühzeitige Einbeziehung der Fachkompetenzen, eine kooperative Unternehmens- und Projektkultur, eine Datendurchgängigkeit und ein effizienter Informations- und Datenaustausch tragen zu einer Effizienzsteigerung und somit einer erfolgreichen Umsetzung von Modulprojekten bei.
Mit einer Kombination von Massivholz- und Holzrahmenbauwänden wird eine optimale Raumnutzung und Ressourceneffizienz erreicht, da die Seitenwände statisch in das Elementbausystem des Gebäudes integriert werden können. Die statisch und bauphysikalisch intelligente, vertikale Anordnung der Nasszellenmodule im Maison Climat minimiert die Gesamtkosten. Die hohe Vorfertigung stellt erhöhte Anforderungen an die Sorgfalt aller Beteiligten während dem Transport und auf der Baustelle. Eine genaue Terminplanung der Montageabläufe ist von zentraler Bedeutung, um aufwändiges Handling und Zwischenlagern der Module zu vermeiden.
Die Installationsebenen als Vorsatzschalen bei Decken und Wänden, die Vorsatzschale des Bodens als Trockenestrich sowie die Trennfugen zwischen Nasszellen und Nebenwohnungen sind wirkungsvolle Massnahmen für die Einhaltung der Anforderungen an Luft- und Trittschall. Ebenfalls von grosser Bedeutung ist die Anordnung unterschiedlicher Räume. Entscheidend ist die Lärmempfindlichkeit der Immissionsräume.
Ist der Immissionsraum ein Schlafzimmer, Wohnzimmer oder eine Wohnküche, gilt eine mittlere Lärmempfindlichkeit. Bei der vertikalen Anordnung der Nasszellen im Maison Climat wird die Lärmempfindlichkeit des Immissionsraums für den kritischen, vertikalen Übertragungsweg nach SIA 181 als gering eingestuft.
Für die Leckageortung im Bodenaufbau von Nasszellen-Modulen stehen eine Vielzahl an Messverfahren und entsprechenden Herstellern bzw. Systemlieferanten zur Auswahl.
Es sollte ein System gewählt werden, welches eine etwaige Leckage frühestmöglich eine grosse Fläche mithilfe weniger Sensoren erfassen kann. Aus diesem Grund werden Systeme auf Basis der Potentialmessung empfohlen. Der Leistungsumfang der Anbieter reicht von reiner Materiallieferung bis hin zu Komplettlösungen inklusive Installation und Datenauswertung.
Bei Versuchen am Maison Climat wurde mit dem System smartex® dm der Firma Progeo ein einfach zu verlegendes, anzuschliessendes und auswertbares System gefunden. Dieses System stellt einen «guten Mittelweg» zwischen reinen Lieferanten von Messtechnik und den Anbietern von Komplettlösungen dar.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Vorgefertigte Nasszellenmodule bieten zum einen die Möglichkeit kritische Installationen unter kontrollierten Bedingungen zu montieren, die Effizienz zu erhöhen und die Durchlaufzeit auf der Baustelle zu reduzieren. Die Zusammenarbeit regionaler Partnerunternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette erhöht die Wettbewerbsfähigkeit der Schweizer Unternehmen und fördert dadurch den Absatz von Schweizer Holz. Die Firma Beer Holzbau AG realisierte das Maison Climat, ein mehrgeschossiger Holzbau mit vorgefertigten Nasszellenmodulen in Biel. Anhand dieses Referenzprojektes
wurden die kritischen Erfolgsfaktoren für eine effiziente Produktion solcher Nasszellenmodule ermittelt. Die Koordination der Haustechnik, eine frühzeitige Einbeziehung der Fachkompetenzen, eine kooperative Unternehmens- und Projektkultur, eine Datendurchgängigkeit und ein effizienter Informations- und Datenaustausch, tragen wesentlich zur Effizienzsteigerung bei der Planung, Produktion und Ausführung von modularen Nasszellen bei. Der Einsatz
der digitalen Arbeitsmethode Building Information Modeling (BIM) kann eine datengestützte Zusammenarbeit zwischen den involvierten Planenden am Bauprojekt gewährleisten und den erhöhten Koordinationsaufwand der HLKS-Schnittstelle reduzieren. Durch eine frühzeitige Einbeziehung der Fachkompetenzen und eine damit verbundene frühe Integration der Modulbauweise in die Planung in der SIA 112 Vorstudie, können frühzeitig modulbaugerechte Entscheidungen hinsichtlich Grundrisses, Details, Materialwahl, Bauablauf, modulgerechter Transport etc. getroffen werden. Dadurch wird eine effiziente Vorfertigung und Montage gewährleistet. Durch den hohen Grad der Vorfertigung kann ein effizientes Qualitätsmanagement der Nasszellen erreicht werden.
Mit einer Kombination tragender Massivholz und Holzrahmenbauwände wird eine optimale Raumnutzung und Ressourceneffizienz erreicht, da die Seitenwände statisch in das Elementbausystem des Gebäudes integriert werden können. Die statisch und bauphysikalisch intelligente, vertikale Anordnung der Nasszellen-Module im Maison Climat minimiert die Gesamtkosten.
Die Installationsebenen als Vorsatzschalen bei Decken und Wänden, die Vorsatzschale des Bodens als Trockenestrich sowie die Trennfugen zwischen Nasszellen und Nebenwohnungen sind wirkungsvolle Massnahmen für die Einhaltung der Anforderungen an Luft- und Trittschall. Die Vorsatzschale des Bodenaufbaus als Trockenestrich oder Unterlagsboden wird im Bereich einer schwellenfreien Duschtasse durchdrungen. Somit steht die Duschtasse direkt auf der Rohdecke der Holzkonstruktion. Die für den Massivbau ausgelegten Lagerungen der Duschtasse können den Schallschutz bei den meisten Holzkonstruktionen nicht gewährleisten. Aktuell kann keine quantitative Aussage bezüglich der Verbesserung des Schallschutzes einzelner Massnahmen gemacht werden. Dies kann ausschliesslich experimentell mit Schallmessungen im Prüfstand festgestellt werden.
Für die Leckageortung in Nasszellenmodulen stehen eine Vielzahl an Messverfahren und entsprechende Anbieter zur Auswahl. Der Leistungsumfang der Anbieter reicht von reiner Materiallieferung bis hin zu Komplettlösungen inklusive Installation und Datenauswertung. Vor dem Entscheid für ein System sind daher die Bereitschaft bzw. Befähigung zur Installation der Messtechnik und zur Datenauswertung abzufragen.
Es sollte ein System gewählt werden, welches eine etwaige Leckage frühestmöglich «erkennt». Aus diesem Grund werden Systeme auf Basis der Potentialmessung empfohlen. Die Messungen sind möglichst früh zu starten, damit Vergleichswerte für alle folgenden Messungen vorliegen. Je nach Bedürfnissen der Eigentümer und Organisation des Facility Managements sind Art und Adressat der Alarmierung zu definieren.
Ein Real-Versuch, bei welchem mehrere Nasszellen-Module des Maison Climat mit Bandsensoren ausgestattet wurden, zeigte, dass mit geringem finanziellen und personellen Aufwand ein bereits bewährtes Mess-System installiert und Daten komfortabel ausgelesen werden können.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Zugehörige Dokumente
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