Im Dialog mit dem historischen Bestand

Im Kontext des durch sehr unterschiedliche Baustrukturen aus verschiedenen Epochen geprägten Wettbewerbs-Umfeldes bieten sich die historischen Gebäude des jüdischen Krankenhauses im Norden und der ehemaligen Gemeindeschule im Süden als Ankerpunkte des städtebaulichen Konzeptes an. Diesen beiden prägenden Altbauten wird jeweils ein klar umrissenes Neubauvolumen gegenübergestellt, das sich präzise darauf bezieht. Durch diesen Dialog entstehen klare Bezüge im Stadtraum und eine neue kohärente Kontinuität im Straßenraum. Die Höhenentwicklung der Baukörper nimmt jeweils Bezug auf das historische Gegenüber.
Im Blockinneren entsteht ein großzügig zusammenhängender, begrünter und beschützter Schulhof.
Weiterhin wird der Straßenraum der Schulstraße gefasst und ein großzügiger Eingangsvorplatz definiert, der als öffentlicher Raum mit Aufenthaltsqualität ausgebildet ist.

Freiraum

Die Freiflächen bieten einen grünen Erholungsraum für die Schüler/-innen des Gymnasiums. Der einladende Ankunftsbereich teilt sich in einen aktiven Vorplatz mit Lerntischen, Sitzdecks und Wasserspiel und dem ruhigen naturnahen Microwald; schafft somit ein vielfältiges Angebot für sozialen Austausch im teils öffentlichen Bereich.
Die hinter dem Schulgebäude liegenden Räume orientieren sich an der Nutzung der Innenbereiche: die Mensa bietet die Möglichkeit drinnen sowie draußen zu essen, die Bibliothek schließt an einen Lesegarten an und die Spiel- und Sportflächen befinden sich an der Rückseite der Turnhalle. Ebenso in direkter Nähe zu den Räumlichkeiten befindet sich eine Bühne für Theater- und Musikaufführungen, ein Obstgarten und Werkstätte für den Kunstunterricht.
Ein geschlungener barrierefreier Rundweg führt um eine parkähnliche Anlage zu kleinräumigen differenzierten Arealen, z.B. einem Bewegungsraum mit Fitnessgeräten und Tischtennisplatten, Rückzugsräume mit Hängematten und Grillhütte und einem Schulgarten. Die Größe der Räume variiert hierbei, von einem offenen Klassenzimmer bis hin zu kleinen Nischen zum „chillen“. Die zentrale Wiese bietet multifunktionalen Freiraum für Feste, temporäre Aktivitäten und freiem Spiel.
Den Schüler/-innen werden hier die vielfältigen Funktionen der Natur nähergebracht. Die Vielzahl der Bäume auf dem Gelände sorgen für ein kühleres Klima in ihrem Schatten; die Dachbegrünung, Hecken und Stauden um das Gebäude herum bieten Lebensraum und Nahrung für eine Vielzahl an Vögeln und Insekten; Obst und Gemüse kann aus dem eigenen Schulgarten genascht werden. Regenwasser wird punktuell vor Ort in begrünten multifunktionalen Mulden, beziehungsweise Zisternen zurückgehalten und z.B. für die Bewässerung des Schulgartens genutzt. 

Flexible Compartments

Im nördlichen Baukörper sind pro Obergeschoß jeweils zwei Compartments nebeneinander angeordnet. Dieses Konzept bietet ein sur plus an Nutzungsflexibilität. Bei zukünftigen Weiterentwicklungen des pädagogischen Konzepts können die Grenzen der Compartments neu definiert werden. Innerhalb der Compartments kann das Forum in verschieden große Bereiche unterteilt werden. Jedes Forum hat über zwei Loggien Außenbezüge in verschiedene Richtungen. Der Teambereich liegt zentral mit rundum Einblick in das gesamte Compartment, begünstigt auch von transparenten Teilen der Wände. Die wohnliche Atmosphäre mit viel Holz, auch in der Tragkonstruktion, wird ermöglicht durch die direkte Erreichbarkeit von zwei Fluchttreppenhäusern, die in entgegengesetzter Richtung liegen.

Das Erdgeschoß als Schulöffentlichkeit

Das Erdgeschoß beinhaltet alle Nutzbereiche (außer den Compartments) auf einem Niveau. Trotz der flächigen Ausbreitung ist es offen und transparent. Beim Eintreten in das Gebäude hat man einen großzügigen Durchblick zum Schulhof, zu dem sich die Schule mit ihrem Veranstaltungsbereich öffnet. Dieser besteht aus Mensa und Mehrzweckraum, die einfach zusammenschaltbar sind.
Im Zentrum befindet sich die von oben belichtete Haupttreppe und gegenüber die Bibliothek, die über einen Lesehof Tageslicht erhält.
Die Fachklassen und die Verwaltung sind zur Straße orientiert, mit Ausnahme der IT Räume (aus Sicherheitsgründen zum Blockinneren hin) und Musikräumen (in direkter Nähe zum Mehrzweckraum).
Die Sporthalle ist über zwei Flure direkt an die Schule angeschlossen.
Aufgrund der klaren Strukturierung in Funktionsbereiche und der guten Belichtung ist trotz der großen Gesamtfläche eine gute Orientierung im Gebäude gegeben.

Die Sporthallen

Die Sporthallen sind nach dem Berliner Prinzip organisiert, jedoch mit jeweils drei Nebenraumebenen pro Halle. Bei einer Hallenhöhe von 9m incl. Tragwerk und Deckenaufbau sind drei Mal 3m Geschosshöhe vorhanden. Auf diese Weise können Lüftungstechnik und Schularchiv hier Platz finden, damit ein Untergeschoss prinzipiell vermieden werden kann.

Struktur und Flexibilität

Der Neubau ist als flexibles Raumgerüst mit durchgehendem Trag- und Konstruktionsraster aufgebaut, was einerseits den Bauprozess modular rund effizient optimiert, gleichzeitig einen robusten, permanenten Rahmen schafft, sodass auf sich verändernde Bedingungen flexibel reagiert werden kann. Die Spannweiten über den Sporthallen werden über Unterzüge abgetragen. Erschließungskerne und Treppenhäuser sorgen für die Aussteifung. Sowohl die Obergeschosse in Holz-Hybridbauweise, als auch das Erdgeschoss und die Decke über der unteren Sporthalle sollen möglichst modular und mit einem hohen Vorfertigungsanteil geplant werden. Im Betonbereich wären hier vorgefertigte Betonfertigteile, im Holzbau elementierte Holzdeckentafeln sowie ganze Fassadenelemente vorstellbar.

Fassade und Materialkonzept

Die Fassade des Neubaus ist zurückhaltender Ausdruck des flexiblen Rahmens für vielfältige Bespielung im Inneren, und wird von Loggien und Fassadenbegrünung bespielt. Betonfertigteile im Sockel und  Holzelemente in den Obergeschossen unterstreichen das Tragwerk im Ausdruck nach außen, ergänzt über Holzrahmenfester, die Wärme im Ausdruck geben und viel Tageslicht bis tief ins Innere des Gebäudes bringen. Die Fassade ist somit Ausdruck der Tragkonstruktion und kommuniziert den Aufbau der Gebäude sichtbar nach außen. Ein außenliegender Sonnenschutz sorgt für optimales Raumklima ohne viel Technik. Das Innere soll über robuste und natürliche Materialien, - sichtbare Beton- und Holzstruktur und viel Holz im Ausbau und der Möblierung -  eine wohnlich warme Atmosphäre erhalten, die den Nutzern erlaubt, sich den Raum selbst anzueignen.

Wirtschaftlichkeit

Die Baukörper sind äußerst kompakt ausgebildet. Aufgrund des Verzichts auf einen Innenhof und Laubengänge ist das A/V Verhältnis bei den Hauptbaukörpern optimiert.
Die Baustruktur ist aufgrund des klaren durchgängigen Rasters bestens zur Vorfertigung geeignet, sodass ein modularer Aufbau mit kurzen Bauzeiten möglich ist.
Die Materialien Holz und Stahlbeton werden je nach Leistungsfähigkeit sinnvoll eingesetzt. Der modulare Aufbau bezieht sich auch auf die Trennung der technischen Systeme von der Baukonstruktion. Damit können die technischen Systeme aufgrund ihrer kürzeren Lebensdauer unabhängig von den baukonstruktiven Systemen ausgetauscht werden.
Die Lüftungszentralen sind im oberen Bereich in die Baukörper integriert.

Nachhaltigkeit

Ein nachhaltiges Gebäude zeichnet sich einerseits durch den Ressourcen schonenden Bau und Betrieb und niedrigen Energieverbrauch, durch kompakte Bauweise und hohe Flächeneffizienz, anderseits durch langfristige Nutzungsflexibilität und durchdachte, nach Lebensdauer getrennte Systeme aus. Der Einsatz von robusten, natürlichen Materialien und nachwachsenden Rohstoffen sorgt für behagliche Atmosphäre und niedrige Unterhaltskosten. Außenliegender Sonnenschutz, natürliche/hybride Belüftung und gute Tageslichtausbeute, sowie viel thermische Speichermasse und eine abgestimmte Akustik in den Innenräumen versprechen eine ausgewogene Passiv-Performance bei niedrigem Energieverbrauch. Der Einsatz von Technik ist auf das Nötige beschränkt, gut zugänglich und von anderen Systemen wie dem Ausbau und dem Tragwerk unabhängig erneuerbar. Das Trag- und Ausbauraster ermöglichen flexible Raumaufteilungen und bilden einen effizienten Rahmen. Auf diese Weise kann die Grundstruktur des Gebäudes auch in Zukunft flexibel und zusammen mit sich ändernden Nutzungskonzepten mitwachsen.

Tragwerk

Die tragende Struktur der Neubauten ist in Holz-Hybrid-Bauweise geplant. Bei dieser Bauweise wird der Stahlbeton der Geschossdecken auf das bauphysikalisch sinnvolle Minimum reduziert. Die 14cm dünne Stahlbetonschicht wirkt über Kerven im Verbund mit mehrlagigen Brettsperrholztafeln und spannen mit einer Gesamtdicke von 32cm über 8,40m. Der Deckenaufbau stellt sicher, dass die hohen Anforderungen an die Akustik zwischen zwei Geschossen ohne weitere Massanahmen (keine Schüttung erforderlich) erfüllt werden. Es wird vorgeschlagen, die Stahlbetonschicht vor Ort auf die Holzelemente aufzubringen. So wird die notwendige Scheibensteifigkeit der Geschossdecken hergestellt und es ist kein Fugenverguss erforderlich. In der Praxis hat sich diese Bauweise als wirtschaftlicher gegenüber den vor Ort in den Fugen verbundenen Fertigteilen aus Holz und Beton herausgestellt. Die Decken liegen jeweils an den Seiten auf vorgespannten Stahlbetonträgern auf. Um eine gleichmäßige statische Beanspruchung in den Längsträgern zu erhalten, werden die Holz-Hybrid-Decken schachbrettartig gedreht. So sind alle Randträger im quadratischen Raster exakt gleich beansprucht.
Im Bereich der Mittelzone endet die Holz-Untersicht und die dünne Stahlbetondecke kragt alleine bis zur Treppenöffnung aus. Die geringen Auskragungen kann die dünne Stahlbetondecke selbstständig bewältigen.
Die vorgespannten und vorgefertigten Stahlbetonträger werden gelenkig über nicht sichtbare Konsolen an die Stützen angeschlossen. Die Stützen selbst sind auch mittelfestem Beton C50/60 und haben Abmessungen von bis zu 35cm x 35cm im EG.
Insgesamt wurde das Tragwerk unter der Zielsetzung eines klaren und durchgängigen Lastabtrags entworfen. Die tragenden Bauteile laufen bis zur Gründung durch. Ein klares Tragwerk ermöglicht spätere Flexibilität bei Umnutzungen oder Grundrissänderungen.
Typisch für Schulbauten wird die Aussteifung der Gebäude über die Stahlbetonerschliessungskerne sichergestellt.
Die beiden Dreifachsporthallen werden gestapelt: So können zwar die flankierenden Bauteile konsequent durchgeführt werden, die Decke über der unteren Sporthalle muss jedoch mehr leisten, als die Dachdecke. Statisch funktionieren beide Decken auf die gleiche Weise. Rippendecken mit einer Bauhöhe von ca. 1,50m spannen in Querrichtung ca. 24m. Beide Decken wirken im Verbund mit der aufliegenden Platte. Sie unterscheiden sich nur in der Materialität nicht aber im Prinzip. Die Dachdecke besteht aus schlanken Brettschichtholzbindern, die über eine kreuzweise Verschraubung mit den ca. 48mm dünnen Mehrschichtplatten im Verbund wirken. Die Decke zwischen den Sporthallen hat vorgespannte Rippe aus Stahlbeton, die mit der Betonplatte im Verbund einen statisch günstigen T-Träger ergeben. Die Rippen werden mit einem Teil der Decke vorgefertigt und auf der Baustelle montiert. Ohne weitere Schalung kann dann die Ortbetonergänzung aufgebracht werden. Rippenhöhe und Rippenabstand (2,70m) sind in beiden Decken gleich, das Material reagiert auf die unterschiedliche Beanspruchung.
Insgesamt wird die Menge an Stahlbeton stark reduziert. Bewusst und aus bauphysikalischen Gründen wird kein reiner Holzbau sondern die Holz-hybrid-Bauweise gewählt. Die Verwendung von RC-Beton ist mittlerweile auch bei Holz-Hybrid-Decken möglich, in den Kernen und reinen Stahlbetonbauteilen natürlich ohnehin. Voraussetzung ist die lokale Verfügbarkeit.

Technik und Energie

Gebäudekubatur, Gebäudehülle und Raumbelichtung:

Durch den Entwurf werden eine sehr kompakte Gebäudestruktur und eine homogene Fassadengestaltung vorgeschlagen. Der hochgedämmte Aufbau der Hüllflächen führt zu einer deutlichen Begrenzung von Transmissionswärmeverlusten und thermischen Schwachstellen. Konstruktive Maßnahmen und Detailausführungen sichern darüber hinaus die Winddichtigkeit der Gebäudehülle zur gezielten Minderung unkontrollierter Lüftungswärmeverluste. Die konstruktive Gestaltung der Fensterflächen folgt bewusst den hohen Anforderungen an den sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz. Durch die Konstruktion als dreischalige Fenster entstehen mehrere wärmepuffernde Zwischenräume. Zusammen mit außenliegenden Sonnenschutzvorrichtungen wird eine helle aber blendfreie Belichtung mit einem hohen Tageslichtfaktor erreicht.

Regenerative Wärmeversorgung:

Die für das Gebäude erforderliche Wärmeenergie wird durch die am Grundstück anliegende Fernwärmeversorgung gewonnen. Die Wärmeerzeugung erfolgt dabei mit einem sehr günstigen Primärenergiefaktor, da die Fernwärme als Nebenprodukt der Stromerzeugung mit einem hohen regenerativen Anteil bewertet wird. Vom Hausanaschlussraum in der Nähe einer vorhandenen Versorgung erfolgt die Verteilung der Wärme in einem, die Bauteile verbindenden, Betonkanal über vorisolierte Fernheizleitungen. Weiter verbessert wird das energetische Gesamtkonzept durch die Integration von einer Solarthermischen Anlage auf dem Dach der Sporthallen zur Bereitstellung von Warmwasser für die Duschbereiche, die vornehmlich in den Abendstunden durch Vereinssport genutzt werden. Die durch Sonnenenergie gewonnene Wärme wird dabei in einem Heizungswasserspeicher als Schichtenspeicher gespeichert, ggf. nacherhitzt und über eine Frischwasserstation dem Duschbereich zur Verfügung gestellt. Somit ist auch bei unregelmäßiger Benutzung eine hygienisch einwandfreie Warmwasseraufbereitung gewährleistet.

Gebäudetemperierung:

Grundsätzlich ist die Freihaltung der thermisch wirksamen Speichermassen wesentlicher Bestandteil des Konzeptes der Gebäudetemperierung. Die massiven Decken und Fußböden werden in weiten Teilen nicht durch Abhangdecken oder Doppelböden vom Innenraum entkoppelt. Hierdurch entsteht eine wirksame und primärenergetisch neutrale Dämpfung von thermischen Spitzenlasten im Sommer- und im Winterfall.
Im Sommer wird eine natürliche Nachauskühlung durch, an den Betonflächen entlang streichende kühlere Außenluft vorgesehen. Dabei werden nachts Oberlichter der intelligenten Fassade, je nach Temperaturverhältnissen innen/außen, automatisch geöffnet. Die Überströmung in die inneren Bereiche bzw. durch das Gebäude bis zur gegenüberliegenden Fassade (Querlüftung) erfolgt durch schallgedämmte Überströmelemente innerhalb der Nutzungs-Einheiten.
Die Grundtemperierung der Räume im Winter erfolgt mittels statischer Heizkörper, die aufgrund des hohen Temperaturniveaus der Fernwärmeversorgung sehr kompakt und kostengünstig ausgeführt werden können.

Lüftung allgemein:

Die Belüftung aller Unterrichtsräume erfolgt als hybride Lüftung mit einer Raumlufttechnischen Anlage auf dem Dach inkl. hocheffizienter Wärmerückgewinnung, die über CO2 Sensoren bedarfsgerecht die Klassenräume be- und entlüftet; sowie ergänzende Fensterlüftung in den Unterrichtspausen. Damit gelingt es sehr wirtschaftlich die CO2-Konzentration im Mittel der Unterrichtsstunden auf max. 1.000 ppm zu begrenzen. Die Raumlufttechnischen Anlagen werden dabei im Wesentlichen im Winterfall betrieben. Außerhalb der Heizperiode können die Räume ausschließlich mit Fensterlüftung belüftet werden. Durch die Aufstellung der RLT-Anlagen für die Unterrichtsräume auf dem Dach gelingt durch geschickte Verteilung mit kurzen Kanalwegen (geringer Druckverlust und damit geringer Strombedarf für die Luftförderung) eine platzsparende und bedarfsgerechte Versorgung. Für die Sporthalle sowie die Mensa und die Küche werden für die Versorgung der großen Raumeinheiten zentrale Raumlufttechnische Anlagen mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung vorgesehen. Bei der Sporthalle werden damit die Duschräume mechanisch entlüftet, die Zuluft wird in den Sporthallenbereich eingeblasen und strömt in die Ablufträume über. Somit erfolgt eine doppelte Nutzung der einfachen Luftmenge. Das Gesamtsystem bietet somit ein Maximum an Energieeinsparung bei einem Minimum an Energieaufwand.

Dachflächen / Regenwassernutzung:

Das auf den Dachflächen anfallende Regenwasser wird Großteils durch Rückhaltung (Retentionsdach) einer Verdunstung zugeführt. Das restliche abfließende Regenwasser sowie das von befestigten Außenflächen, wird ebenfalls rückgehalten und gezielt punktuellen Versickerungsschächten zur Versickerung zugeführt. Der örtliche Wasserhaushalt wird dadurch nicht gestört und Regenwasserentgelte eingespart.

Strombedarf TGA:

Alle medienführenden Leitungen und Rohre werden so kurz wie möglich gehalten und strömungstechnisch so dimensioniert, dass nur geringe Netzdruckverluste entstehen (z.B. Heizungsrohre mit weniger als 80pa/m bzw. 0,5m/s, Lüftungsleitungen mit weniger als 3m/s). Ventilatoren werden mit Direktantrieb und Frequenzumformer ausgeführt, Verteilerpumpen werden als leistungsgeregelte Hocheffizienzpumpen ausgeführt um den elektrischen Leistungsbedarf der zentralen Technik auf ein Minimum zu reduzieren.

Raumbeleuchtung:

Grundsätzlich werden für die Sehaufgaben in den Schulstunden über einen hohen Tageslichtfaktor natürlich erbracht. Das Maß an künstlicher Beleuchtung wird durch energiesparende und langlebige LED-Leuchten eingesetzt. Um eine weitere Reduzierung der elektrischen Leistungsaufnahme und damit auch der Wärmeabgabe zu erreichen, werden in den Hauptnutzräumen sowie in der Sporthalle tageslichtadaptive Lichtstärkenregelungen vorgesehen. Licht in Sanitärräumen, Fluren, Lagerräumen und sonstigen Nebenräumen werden über Präsenzmelder geschaltet.

Solaranlagen:

Auf der großen Dachfläche der Sporthalle werden Fotovoltaik-Kollektoren installiert. Durch diese Anlage kann ein großer Teil des Stromenergiebedarfs substituiert werden. Der erzeugte Strom wird dabei nicht zwangsläufig direkt selbst verbraucht, sondern wird in Schwachlastzeiten über einen Einspeisezähler in das Versorgungsnetz des EVU eingespeist.