Technologie für energieeffiziente Fertighäuser

Bei der Herstellung seiner Fertighäuser vertraut Scotframe bereits seit 2008 auf Maschinentechnik von Hennecke und Auto RIM. Die Dämmeigenschaften der aktuellen Bauelemente übertreffen Vorgaben des Passivhaus-Standards deutlich. Möglich wird dies durch die Installation neuer, hochpräziser Misch- und Dosiertechnik, die auch den Einsatz von Pentan als Treibmittel erlauben.

Das Unternehmen Scotframe mit Sitz im schottischen Inverurie ist einer der größten Hersteller von Holzrahmen-Konstruktionen für den Bau von Fertighäusern im Vereinigten Königreich. Unter dem Markennamen Val-U-Therm vertreibt der Fabrikant ein variantenreiches System hochisolierender, vorgefertigter Fachwerk-Wand, Dach- und Fußboden-Elemente mit Polyurethan-Kern, die auch in den Bereichen Umwelt und Nachhaltigkeit punkten.

Bei der Herstellung vertraut Scotframe bereits seit 2008 auf Maschinentechnik von Hennecke und Auto RIM. In der neuesten Variante Val-U-Therm "Plus" konnten die ohnehin hervorragenden Dämmeigenschaften der Bauelemente nochmals wesentlich gesteigert werden und übertreffen damit sogar die Vorgaben des Passivhaus-Standards deutlich. Möglich wird dies durch die Installation neuer, hochpräziser Misch- und Dosiertechnik, die unter anderem die Verarbeitung des umweltfreundlichen Treibmittels Pentan ermöglicht.

Val-U-Therm-Elemente von Scotframe sind ein Hybrid aus Holzrahmen und Structural Insulated Panels (SIP). Sie vereinen das "Beste aus zwei Welten" und basieren auf einer Holzrahmen-Konstruktion, die aus einem tragenden Gerüst aus Holzbalken besteht, das mit OSB-Platten von beiden Seiten beplankt und ausgesteift wird. Ähnlich wie bei den SIPs wird die Wärmedämmung im Hohlraum zwischen der inneren und äußeren Beplankung eingebracht, sitzt also in einer Ebene mit der Tragkonstruktion. Im Holzrahmenbau werden daher bei vergleichsweise geringen Wandstärken sehr gute Dämmwerte erreicht. Die Dach- und Bodenelemente werden nach dem gleichen Prinzip hergestellt.

Ein großer Vorteil der Holzrahmen-Bauweise ist der hohe Vorfertigungsgrad. Da die Val-U-Therm-Elemente bereits mit hochwertiger Wärmedämmung, Fenstern, Türen und teilweise auch Fassaden vorproduziert werden, müssen die Bauelemente dann auf der Baustelle nur noch zusammengefügt werden. Da die Elemente in einem Spezialverfahren miteinander verbunden werden, lässt sich der Rohbau innerhalb von wenigen Tagen errichten. Durch die Trockenbauweise entfallen außerdem die sonst üblichen Trocknungszeiten während der Bauphase. Trotz der Verwendung erstklassiger Baumaterialien bieten die industrielle Vorproduktion der Wände und die sich wiederholenden Verbindungsdetails sogar wesentliche Kostenvorteile gegenüber der herkömmlichen Bauweise.

Seit acht Jahren setzt Scotframe in der Produktion der SIP-Bauelemente vom Typ Val-U-Therm-Hybrid-Eco auf Polyurethan-Maschinentechnik von Hennecke. Die dazugehörige hydraulische Presse vom Typ Panelfoamer kommt vom Hennecke-Partnerunternehmen und Spezialisten für Systemintegration Auto RIM. Die Presse stellt über 150 t Schließkraft zur Verfügung und kann Elemente mit einer Größe von bis zu 8,1 m x 3,1 m aufnehmen.

Eine eigens von Auto RIM entwickelte hydraulische Hebeeinrichtung sorgt für einen zuverlässigen Transport der Bauelemente in den Panelfoamer hinein und wieder heraus. Um einen möglichst parallelen Hub zu ermöglichen, sind die Pressen standardmäßig mit einem Zahnstangen-Antriebssystem ausgerüstet. Trotz der hohen Druckzustände während des Schäumvorgangs ist die gesamte Konstruktion äußerst verwindungssteif.

Bei der Produktion der Val-U-Therm-Paneele werden in die Presse bis zu sechs Wandelemente liegend aufeinandergestapelt und durch den Pressdruck stabilisiert. In die vorgebohrten Einfülllöcher bringt ein Mitarbeiter mithilfe eines handgeführten Hennecke-Mischkopfs die exakt vorher berechnete Füllmenge des PUR-Gemischs in die jeweiligen Hohlräume der Wandelemente ein. Entlüftungslöcher lassen die Luft aus den Hohlräumen bei der Expansion des PUR-Schaums entweichen. Das Polyurethan geht mit den Deckflächen und Holzrahmen beim Aushärten eine vollständige Verbindung ein und isoliert daher nicht nur, sondern stabilisiert die Wand zusätzlich. Der Geschäftsführer von Val-U-Therm, Bryan Woodley, ist von der Maschinentechnik begeistert: "Die installierte Anlagentechnik von Hennecke und Auto RIM hat vom ersten Tag an zuverlässig funktioniert."

Durch die verstärkte Nachfrage nach immer effizienter isolierten Häusern und Bauweisen nach Passivhausstandard entschlossen sich die Val-U-Therm-Verantwortlichen, das Produkt-Lineup der Hybrid-Eco-SIP-Bauelemente um eine noch besser isolierende Variante zu erweitern: Val-U-Therm "Plus". Hierfür wurde die Produktion auf den Einsatz des Treibmittels Pentan umgerüstet.

Mit Pentan lassen sich bei der Herstellung von PUR-Isolierungen aufgrund einer feineren Zellstruktur im ausgehärteten Schaum noch bessere Dämmeigenschaften bei gleichzeitig minimierten Auswirkungen auf die Umwelt realisieren. Neben einer optimierten Dämmung trägt der Einsatz von Pentan als Treibmittel darüber hinaus wesentlich dazu bei, das spezifische GWP (Treibhauspotenzial) der modernen Bauelemente wirksam zu senken.

Bei der Gasbeladung mittels Pentan vertrauen die Fertighaus-Spezialisten auf die Treibmittel-Dosiereinrichtung Pentamat 30i. Anstatt einer direkten Treibmitteldosierung in der Mischkammer erfolgt die Verarbeitung mit Treibmittel-Dosiereinrichtungen vom Typ Pentamat im Batch-Verfahren innerhalb der Polyol-Komponente. Dabei lässt sich der Treibmittelanteil im Komponentenstrom extrem präzise, reproduzierbar und in einem weitgehend beliebigen Verhältnis variieren.

Eines war Woodley bei der "Pentanisierung" der Produktion von Anfang an klar: "Bei der Verarbeitung von Pentan gibt es keinen Plan B. Du musst es von Anfang an richtig machen. Die Anlagentechnik und das ausgereifte Sicherheitskonzept von Hennecke genauso wie das langjährige Know-how von Auto RIM bei der Installation solcher Systeme haben uns überzeugt." Tatsächlich bietet Hennecke seinen Kunden mit der Pentane Process Technology (PPT) überlegene Sicherheitslösungen für die Verarbeitung von Pentan an.

Bei der Produktion der Val-U-Therm-"Plus"-Paneele wird beispielsweise direkt vor dem Ausschäumen der Hohlräume der Bauelemente mithilfe von Stickstoff die Bildung gefährlicher Gaskonzentrationen wirksam verhindert. Der Anlagenbediener braucht dafür wie bisher nur das Austragsrohr des Mischkopfs in die Einfülllöcher zu stecken. Die Stickstoff-Dosierung vor dem Schaumeintrag wird automatisch passend zur jeweiligen Austragsmenge des Reaktivgemischs realisiert. Am Arbeitsablauf hat sich also nichts geändert. Die Presse wurde von Auto RIM zudem mit zuverlässiger Pentan-Sensorik ausgerüstet.

Neben der Umrüstung auf Pentan entschied sich das Unternehmen zudem für ein wesentliches Update der Dosiertechnik. Die Auto RIM-Spezialisten installierten in der Val-U-Therm-Produktion hierfür die Top-Klasse von Hochdruck-Dosiermaschinen: eine Topline HK 720 mit bis zu 1440 cm³/s Austragsleistung. Die hochmoderne Dosiermaschine kommt in Kombination mit einem luftgereinigten Mischkopf vom Typ MXL 14 zum Einsatz, der durch seinen hydraulischen Steuerschieber ein synchrones Umschalten zwischen Schuss und Rezirkulation ermöglicht. In Kombination mit einer optimierten Mischkammergeometrie sorgt dies für eine präzise Einhaltung der Schussgewichte und eine gleichbleibend hohe Produktqualität. Abgerundet wird das Paket durch eine automatisierte Entnahmestation für die Rohstoffe.

Die Summe der Maßnahmen schlägt sich in einer absolut beeindruckenden Verbesserung der Dämmwerte beim Endprodukt nieder. So hat sich der Lambda-Wert gegenüber den herkömmlichen Val-U-Therm-Elementen von 0.025 auf beachtliche 0.023 abgesenkt. Erste kommerzielle Anwendungen der Val-U-Therm-"Plus"-Bauelemente machen das Potenzial der Bauelemente deutlich.

Ein gelungenes Beispiel ist das Maryville Passive House im schottischen Loch Lomond. Hier sorgen die Val-U-Therm-"Plus"-Bauelemente für eine hochgedämmte, luftdichte und wärmebrückenfreie High-Tech-Außenhülle. In Kombination mit weiteren konstruktiven Maßnahmen konnte der jährliche Energiebedarf auf 69 kWh/m² pro Jahr gesenkt werden. Damit unterbietet der Heizenergie-Verbrauch des Maryville Passive House den Passivhaus-Standard (120 kWh/m²a) um mehr als 40 %.

Ein weiteres Beispiel ist die Realisierung eines komplexen Anbaus an das Meldrum House Country Hotel im schottischen Oldmeldrum. Hier wurde in Rekordzeit ein Festsaal für bis zu 200 Personen errichtet, dessen Außenhülle ebenfalls komplett aus Val-U-Therm-"Plus"-Bauelementen besteht und ebenso beeindruckende Werte beim Energie-Einsparpotenzial erzielt.

pl