3. Preis – (se)arch architekten und KUBUS 360 GmbH

Architektur

Städtebau
Auf das großmaßstäbliche und sehr heterogene Umfeld wird mit einer klar strukturierten Grundfigur geantwortet. Zwei Richtungen überlagern sich: Von Ost nach West bilden die beiden Schulen eine lineare Struktur, von Nord nach Süd die Sportanlagen. Die Überlagerung des „Lernbandes“ mit dem „Bewegungsband“ erzeugt einen Schul- und Eingangshof, das Herz der Anlage.

Baukörper
Typologie
Beide Schulen setzen sich jeweils aus zwei Elementen zusammen, einem Sockel und den auf dessen Dach angeordneten Compartments. Während das geometrisch klar umrissene Sockelgeschoss in seinem Inneren Freiraum durch großzügige Raumhöhen mit Lufträumen durchsetzt generiert, ist es bei den Compartments umgekehrt. Hier entsteht durch den Versatz von je zwei Compartments ein Maximum an hochwertiger Fassadenfläche bei gleichzeitig sehr kompakt gehaltener Raumorganisation.

Landschaft
Die Außenanlagen werden maßgeblich aus drei Elementen generiert. Das Baukörperband, das Sportband und die beides großzügig umspülende Park- und Wald-Landschaft. Baumreihen aus einem lineargeometrischen Muster flankieren die Schulen in Ost-West-Richtung. Die Waldfläche im Osten des Grundstücks wird gestärkt und strahlt einen hohen Freizeitwert aus.

Ensemble
Mit dem klar strukturierten Entwurfsansatz gelingt es ein Schul-Ensemble zu bilden, welches jeder Schule Eigenständigkeit verleiht, zugleich jedoch über die Zugangssituation, den gemeinsamen Schul- und Eingangshof auch in der Lage ist unverwechselbare Identität zu stiften und Gemeinsamkeit zu stärken.

Schulhof/Äußere Erschießung
Der Zugang zu beiden Schulen erfolgt von Norden her. Die parallel zu den Tramgleisen verlaufende, neu geschaffene Fußwegeverbindung in Ost-West-Richtung bildet den Auftakt und erschließt den Schul- und Pausenhof, der zugleich auch den Eingang in die Schulen und die Sporthalle definiert.

Sekundarschule
Die im östlichen Grundstücksteil angeordnete Sekundarschule wird von der Stirnseite aus betreten. Durch ein großzügiges Windfangelement im Innenraum angekommen, ist man umgeben von den Räumen mit zentraler Funktionen wie Bibliothek, Mensa mit Lehrküche und Saal. Über großzügig bespielbare Sitzstufen, die im Raumverbund mit Mensa und Saal zur Empore werden, gelangt man auf eine Plateauebene, die als Treffpunkt und Verteiler fungiert.

Gymnasium
Das westlich zum Eingangshof angeordnete Gymnasium ist nach dem gleichen Prinzip organisiert und aufgrund der niedrigeren Schüleranzahl etwas kompakter. Auch hier kommt den breiten Sitzstufen mit Aufenthaltscharakter die zentrale Verteilerfunktion zu. Ebenso lassen sich Saal und Mensa und die Sitzstufen zu einem großen, vielseitig bespielbaren Innenraum zusammenfassen.

Sporthalle
Die ebenfalls an den Eingangshof angrenzenden und darüber erschlossenen, übereinander liegenden Sporthallen verkörpern sinnbildlich das Bewegungsband. Die untere Halle ist zur Hälfte in den Boden eingelassen. Man betritt die Halle über die Zuschauer- und Tribünenebene. Zugleich gewährt dieses Konzept einen visuellen Bezug zu den Außensportanlagen im Süden des Schulgrundstücks. Während die Umkleiden und Nebenräume innerhalb des Schulgevierts angeordnet sind, liegen die Spielfelder bereits außerhalb des Schulgevierts im Bereich der Außensportanlagen. Die formale Eigenständigkeit des Baukörpers ist Teil der Lesbarkeit des Entwurfskonzepts.

Vertikalerschließung
Vom Plateau gelangt man über eine Treppe in die Compartments. In Anlehnung an historische Treppenaufgänge werden jeweils zwei Treppenläufe nach oben geführt, die wiederum in ein gemeinsames Treppenpodest münden. So bieten sich immer wieder unterschiedliche Möglichkeiten zum Aufgang an als zwangloses Kommunikationselement. Ein historisches Zitat, neu interpretiert. Aufgrund der Gebäudegeometrie werden die Treppen durchgängig mit Tagesicht und Frischluft versorgt.

Compartment
Über die Treppenanlage gelangen die Schüler:innen zunächst in einen Vorbereich zu ihrem Compartment. Hier sind die Schrankfächer, ebenfalls natürlich belichtet und die Sanitäranlagen gebündelt. Jedes Compartment verfügt über sechs Klassenräume. Je drei dieser sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet, wobei der mittlere davon multifunktional ausgebildet ist. An das Forum angrenzend und wie das Forum natürlich belichtet und belüftet, liegt der Lehrerbereich mit den Nebenräumen. Zwei großzügige Loggien mit Ost- und Westorientierung sorgen für direkten Außenbezug. Darüber hinaus bieten sie sich zur Erweiterung des pädagogischen Konzeptes an (Außenklasse).

Flexibilität
Durch die variablen, mittleren Klassenzimmer entsteht in den Compartments eine Vielzahl von möglichen Bespielungsszenarien, die weit über die aktuell geforderte Grundrissstruktur hinausgeht. Ohne umfangreiche bauliche Eingriffe lassen sich vielfältige Raumformationen abbilden. Den Pädagogen wird so die Möglichkeit eröffnet, auch auf neue, heute vielleicht noch unbekannter Erkenntnisse mit Hilfe der vorhandenen Raumstrukturen zu reagieren.

Zentrierung
Bei aller Flexibilität ist die Zentrierung einer Raumgruppe oder eines Compartments von großer Bedeutung. Erst Verortung ermöglicht Selbsterkenntnis und Orientierung. Das Forum bietet hierzu Loggien und Außensichtbezüge. Die innere Mitte schafft Ruhe, Besinnung und Konzentration. 
Konstruktion Ein wirtschaftliches Tragwerk aus Flachdecken und übereinanderliegenden, freitragenden Wandscheiben (Compartments) ermöglichen in den Sockelgeschossen flexible Grundrissaufteilungen. Technische Installationen können unterzugsfrei disponiert werden. Im Mensa- und Saalbereich ermöglicht die zusätzliche Geschosshöhe größere Spannweiten. Die Trägerhöhe wird für die raumlufttechnischen Anlagen genutzt. Gesonderte Beschreibung Tragwerk.

Fassade
Vorgefertigte, additiv eingesetzte Rahmenmodule aus hell eingefärbtem Stahlbeton bilden die Fassadengrundstruktur. Die Füllungen bestehen, je nach Erfordernis, aus Glasflächen, geschlossenen und gut gedämmten Wandelementen oder auch aus ungedämmten Lamellenstrukturen. Bei den Glasfüllungen ist sowohl eine vollflächige Verglasung vorgesehen (Mehrzweckraum, Mensa) als auch kombinierbare Elemente mit geschlossenen Brüstungen (Compartments, Fachklassen). Die Rasterfüllungen bestehen aus witterungsbeständigen Holztafeln und aus in ähnlichem Farbton eloxierten Aluminiumtafeln. Aluminiumlamellen sorgen für Verschattung oder Belüftung und orientieren sich ebenfalls an diesem Farbkanon. Innerhalb der geordneten Großstruktur entsteht eine lebendige, abwechslungsreiche Materialsprache, die die unterschiedlichen Anforderungen an die Fassade thematisiert und bildhaft vermittelt.

Material
Im Innenraum dominieren helle, lichte Farbtöne in Verbindung mit Vollholz und robusten Wandmaterialien. Die Wertigkeit der Oberflächen bei gleichzeitiger Reduktion der formalen Formensprache animiert Verantwortung zu übernehmen und schafft auf diese Weise einen angenehm zurückhaltenden Rahmen, der durch die Nutzer mit Leben gefüllt wird.

Lichtführung
Aufgrund der versetzten Anordnung der Compartments wird eine optimale, allseitige Versorgung mit Tageslicht sichergestellt. Ergänzt wird das Forum mit LED-Leuchten zur blendfreien lokalen Ausleuchtung der Arbeitszonen. Die beidseitig angeordneten Loggien mit direktem Außenraumbezug ermöglichen neben dem visuellen Bezug Aufenthalt und sogar Unterricht im Freien. Die Klassenräume verfügen zur optimalen Ausleuchtung über eine Lichtlenkfunktion der Beschattungsanlage.

Belüftung
Zur kontinuierlichen Belüftung der Unterrichtsräume ist eine Hybridlüftung vorgesehen. Die beidseitig angeordneten Loggien ermöglichen eine witterungsunabhängige natürliche Querlüftung des Forums innerhalb des Compartments. Die Klassen verfügen über öffenbare Fenster. Eine Lüftungsanlage mit 2,5-fachem Luftwechsel und Wärmerückgewinnung wirkt unterstützend. Jedes Compartment wird separat angefahren um den technischen Aufwand (Brandabschottung) so gering wie möglich zu halten. Im Erdgeschoss wird der Saal ebenfalls über die vorhandene Lüftungsanlage mitversorgt. Die Küche mit Mensa erhält aus hygienischen Gründen eine eigene Lüftungsanlage, die direkt oberhalb der Küche in den Technikflächen untergebracht werden kann und auf kurzem Weg die Frischluftversorgung sicherstellt.

Energie
Gesonderte Beschreibung Energiekonzept.

Brandschutz
Die Compartments werden etwa mittig mit Glastüren in zwei Brandabschnitte unterteilt. Der erste Rettungsweg wird mittels separater Fluchttreppe sichergestellt. Diese lässt sich direkt aus beiden Brandabschnitten in Rettungsweglängen von unter 35 Metern Länge erreichen. Als zweiter Rettungsweg stehen sowohl die zentralen Treppen als auch die Nachbar-Compartments auf gleicher Ebene mit separatem Fluchttreppenhaus zur Verfügung. Die Sockelgeschosse des Gymnasiums unterschreiten die maximal zulässige Brandabschnittsgröße. Bei der Sekundarschule erfolgt die Trennung in zwei Brandabschnitte an der Schnittstelle zwischen dem zweiten und dritten Compartment-Haus mittels Brandwand. Im Sockel wäre an dieser Stelle auch eine Unterteilung in zwei Abschnitte möglich, es bleibt jedoch im weiteren Planungsverlauf abzuwägen, ob hier eine räumlich begrenzte Vernebelungsanlage zugunsten der uneingeschränkten Nutzung und der raschen Brandbekämpfung nicht die sinnvollere Alternative auch hinsichtlich der sonst erforderlichen Investitionskosten darstellt.

Schulmodul
Mit der Gebäudestruktur lässt sich jeder Schultyp in unterschiedlichen Größenordnungen abbilden. Die kleinste Schuleinheit startet mit einem Compartment. Der Regeltypus besteht aus mindestens einem Zwilling, bei Stapelung aus einem Vierling oder Sechsling. In horizontaler Ausrichtung lassen sich zwei, drei oder auch vier Compartment-Häuser addieren. Die Sockelgeschosse nehmen jeweils die Fachklassen und die allgemeinen Funktionen auf. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Schulgrößen in Hunderter-Schritten von 100, 200, 300 usw. bis ca. 1.200 Schüler:innen generieren (Doppelzwilling/3 Compartment-Geschosse).

Nachhaltigkeit
Aus bautechnischer Sicht besteht eine nachhaltige Bauweise aus einer soliden, auf systematische wiederkehrende Elemente reduzierten Gebäudestruktur und intelligent eingesetzten Ressourcen in Form von nach ökologischen Kriterien ausgewählten Baumaterialien sowie sinnvollen technischen Anlagen. Grundlage für Nachhaltigkeit insgesamt ist eine dauerhaft hohe Akzeptanz des Gebäudes bei den Nutzer:innen. Dies kann nur gelingen, wenn in hohem Maß der Mensch in den Mittelpunkt gerückt wird. Die Erfüllung der elementaren Grundbedürfnisse des Menschen ist die Voraussetzung für eine langfristige Akzeptanz durch den Nutzer oder die Nutzerin. So kommt den Aspekten Orientierung, Belichtung, Belüftung, aber auch Zonierung oder die einfach vorzunehmende Anpassbarkeit der baulichen Struktur an die sich wandelnden Schwerpunkte der Lernpädagogik wesentliche Bedeutung zu.

Landschaft

Die Außenanlagen werden maßgeblich aus drei Elementen generiert. Das Baukörperband, das Sportband und die beides großzügig umspülende Park- und Wald-Landschaft. Baumreihen aus einem lineargeometrischen Muster flankieren die Schulen in Ost-West-Richtung. Die Waldfläche im Osten des Grundstücks wird gestärkt und strahlt einen hohen Freizeitwert aus.

Gehölzkonzept/Raumbildner
Durch die Baumreihen aus einer Mischung einheimischer Ahornarten wird die weitläufige Anlage in „greifbare“ Bereiche gegliedert. Die nördliche Vorfahrtzone mit Fahrradparkierung (wassergebundener Belag) im Heckenkabinett und kleinen Stadtplatz ist geprägt durch eine Mischung aus Berg- und Spitzahorn. Gehölze, die aus den Straßenräumen der Stadt bekannt sind und den urbanen Charakter dieser Zone unterstreichen. Die südlichen Baumreihen nehmen in ihrer Mischung neben Ahorn auch weitere Gattungen wie z.B. Eschen, Erlen auf. Die strenge der „Reihen“ wird durch mehrstämmige Hainbuchen aufgelöst, die durch ihre unverwechselbare, gedrehte Wuchsform die Linearität aus Augenhöhe bricht. Eingefasst ist die Anlage in einem waldartigen „Parkband“, welches unterschiedliche Lebensbereiche (Feucht – Trocken) aufnimmt. Verdichtete Pflanzbereiche und Lichtungen lassen eine vielfältige Nutzung des Parkbandes zu, diese stellt ökologisch wie pädagogisch ein wichtiges Element im Schultag da. Als Referenz zur waldartigen Parkanlage erhält der gemeinsame, zentrale Pausenhof ein identitätsstiftendes topographisch hervorgehobenes Landschaftsinlay mit robuster Staudenpflanzung und Baumgruppen.

Materialien/Nutzung
Durch die gemeinsame Vorfahrt für alle Schulteile wird der Anteil an Verkehrsflächen reduziert. Begleitet wird die Vorfahrt von einem Heckenkabinett, in dem die Parkierung organisiert wird. Sowohl die Vorfahrt als auch die weiteren Hartbelagsflächen wie Pausenplatz und umlaufende „Schulterasse“ (Werkplatz) werden aus großformatigen, der Fassadengestaltung folgenden Betonplatten gestaltet. Den Nutzungsanforderungen entsprechend können diese Platten mit unterschiedlichen Kieszuschlägen (bis zum Drain Beton) gestaltet werden. Den umlaufenden Schulterrasen sind die Erholungs- und Freizeitzonen zugewiesen, die den Altersstufen der Schulen entsprechend ausgestaltet sind. Die, den Sportanlagen zugewiesene, Baumreihe dient als Aufenthaltsbereich während des Sportunterrichtes und Pausen. Dieser Aufenthaltsbereich sowie die Schulterrasen sind direkt mit dem Parkband verbunden. Dieses bietet verschiedene Themenschwerpunkte wie „Sport und Spiel“, „Garten und Natur“ und „Spiel und Natur“. Das Parkband kann aktiv in den Schulunterricht eingebunden werden. Neben den „Spielwert“ bietet der Park auch Spielraum für naturwissenschaftliche Themen (verschieden Biotope), die eine Ergänzung zu den Schülergärten darstellen. Anfallendes Regenwasser wird im gesamten Areal in die Gestaltung eingebunden und z.T. lokal versickert. Im Park bietet sich die Möglichkeit das Wasser in Biotope zu integrieren.

Tragwerk

Tragwerk 

Über einem zweigeschossigen, nicht unterkellerten Sockelgeschoss mit rechteckigem Grundriss, in welchem neben einer Sporthalle auch sämtliche Räume mit Sondernutzungen, die Fachklassenräume, sowie alle Technikräume untergebracht sind, erheben sich fünf gleichartige Lernhäuser mit jeweils drei Geschossen. 
Die Tragkonstruktion des gesamten Schulkomplexes besteht aus einer kostengünstigen und robusten Stahlskelettkonstruktion.
Die Abmessungen und Spannweiten des Tragwerks werden so gewählt, dass in den meisten Bereichen auch RC-Betone zur Ausführung gelangen können.

Compartment
Das Tragwerk der Lernhäuser wird bestimmt durch die 30 bis 35 cm dicken unterzugslosen Flachdecken welche auf den Treppenhauswänden und den Klassentrennwänden aufgelagert werden. Durch die in den einzelnen Geschossen übereinander gleich angeordneten Räume, ergeben sich sehr steife 3-geschossige Wandscheiben welche problemlos im Sockelgeschoss in Einzelstützen aufgelöst werden können.
Die Aussteifung der Lernhäuser ist durch die Wände in Verbindung mit den massiven Decken sichergestellt.

Sockelgeschoss
Hauptbestandteil des Tragwerks sind unterzugslose Flachdecken, je nach Stützraster und Spannweiten mit Dicken von d = 30 cm bis ca. d = 50 cm. Die Decken werden bereichsweise an den freitragenden Wandscheiben der Lernhäuser aufgehängt oder durch schlanke Pendelstützen und durch Wände abgestützt.
Auf störende Unterzüge kann somit verzichtet werden und eine einfach Leitungsführung für die Gewerke der Haustechnik wird ermöglicht. Zur Verringerung der Eigengewichtslasten und der Reduktion von CO2-Emmissionen werden die dicken Decken als Hohlkörperdecken konzipiert.
Das Sockelgeschoss wird durch die Vielzahl der vorhandenen Wandscheiben in Verbindung mit den Deckenscheiben ausgesteift.

Sporthalle
Die Nutzung der Sporthalle erfolgt auf zwei Ebenen, so dass ein insgesamt ca. 4-geschossiger, rechteckiger Baukörper entsteht. Aufgrund der starken dynamischen Beanspruchungen des Tragwerks, wird eine steife und verformungsarme Konstruktion aus Stahlbeton vorgesehen.
Stahlbetonunterzüge im Raster von ca. 2,50 m überspannen die Hallenbereiche stützenfrei und liegen in Fassadenebene auf Wänden und Stützen auf. Die Träger werden zusammen mit den Stützen und Wänden, der ebenfalls in beiden Ebenen vorhandenen Nebenraumspangen, als zweigeschossige Rahmen ausgebildet. Zur schnellen und kostengünstigen Umsetzung des Hallentragwerks kommen hier vorgefertigte Bauteile zur Ausführung.
Es ist vorgesehen, die Stützen und Träger als Fertigteile und die Wände als Halbfertigteile mit Kernbeton herzustellen.
Die Decken werden aus 5 cm dicken Elementplatten und einem ca. 15 cm dicken Aufbeton gefertigt. Dadurch werden die monolitische Verbindung mit den Stützen, Trägern und Wänden und gleichzeitig die Gebäudeaussteifung durch die Scheibenwirkung der Decke erreicht.

Gründung
Die Gründung der Gebäude erfolgt durch Flachgründungen, bestehend aus Einzel-, Streifen- und Lattenfundamenten in den tragfähigen Schichten des Geschiebemergels. Der Grundwasserflurabstand beträgt ca. 10 m.

Energie

Energie- und Nachhaltigkeitskonzept 

Nicht benötigte Energie stellt die günstigste Energieform überhaupt dar. Das Energiekonzept zielt daher darauf ab, geringe Energiebedarfe zu erzeugen. Diese sollen daraufhin möglichst effizient lokal gedeckt werden. Passive, konzeptionelle Maßnahmen zur Reduktion von Heizwärme- und Kühlbedarfen, Maßnahmen zur Minimierung des Strombedarfs, der Lebenszykluskosten der technischen Anlage sowie Möglichkeiten zur lokalen und CO2-neutralen Energieversorgung greifen im Konzept ineinander. 

Baukörper und Gebäudehülle
Das Gebäude bietet mit seiner hohen Kompaktheit und der bestehenden Zonierung eine gute Grundlage für die energetische Optimierung. Mit seinem niedrigen A/V-Verhältnis ist es auf einen reduzierten Heizwärmebedarf ausgerichtet. Darüber hinaus werden für die Bauteile um 30 % reduzierte U-Werte im Verhältnis zum Referenzgebäude nach EnEV 2014, Anforderungen ab 01.01.2016 angestrebt (Entspricht Zielvorgabe KfW55-Standard).
Die Klassenräume orientieren sich vorwiegend nach Norden und Süden. Für die nordorientierten Klassenräume kann daher auf den Sonnenschutz weitgehend verzichtet werden. Die südorientierten Klassenräume können durch lichtlenkende Lamellen bei Abschattung trotzdem hell gehalten werden, um dem Belichtungsbedarf zu minimieren. Gleichzeitig wird durch die großflächige Verglasung und den deckengleichen Sturz ein hoher Tageslichtversorgungsfaktor erreicht. 

Raumkonditionierung 
– Klassische Schulräume
Schulräume werden über eine Hybridlüftung angedient. Hierbei wird zur Grundlüftung von einer zentralen Lüftungsanlage mit Zu- und Abluft der Klassenräume und einer hocheffizienten Wärmerückgewinnung ausgegangen. Hinzu kommt die natürliche Fensterlüftung, die in den Pausen genutzt wird. In den Räumen werden ergänzend „CO2-Ampeln“ installiert. 
Im Mittelwert wird ein Zielwert von 1000 ppm erreicht, wenn eine natürliche Pausenlüftung erfolgt. Der Spitzenwert liegt bei 1500 ppm.
Die Heizwärmeübergabe erfolgt klassisch über unter den Fenstern liegende Heizkörper mit hoher Strahlungswärmeübergabe, deren Versorgungsleitungen jeweils in der Decke der darunterliegenden Klassenräume verzogen werden.
Die Beleuchtung der Räume erfolgt mit helligkeitsgeführten LED-Leuchten. 

– Compartments
Die Compartments werden ebenso wie die Klassenräume über die Hybridlüftung angedient. Die Lüftungsanlage wird dabei je Schule über vertikale Schächte geführt und horizontal über partiell abgehängte Decken im Deckenbereich an die Klassenräume geführt. 
In Bereichen, in dem die abgehängte Decke nicht räumlich notwendig ist, wird diese durch vertikal stehende Lamellen zum Schallschutz ersetzt, die eine partielle Aktivierung der Speichermasse der Decke für den Raum ermöglicht. Weiterhin als Speichermasse wirken die massiven Wandschotten zwischen Compartment und Klassenräumen.
Innerhalb der Compartments wird durch mechanisch öffenbare Oberlicher in der Fassade eine nutzungsunabhängige Nachtluftkühlung möglich. Da die Fassaden der Compartments dabei immer in unterschiedliche Himmelsrichtungen zugeordnet sind, kann hierüber immer ein hoher Luftwechsel über Querlüftung angesetzt werden. 

– Zentrale Bereiche
Die zentralen Bereiche mit hohem Lüftungsbedarf (Mensa, Mehrzweckraum) werden durch eine Lüftungsanlage mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung angedient. Die Steuerung erfolgt über CO2-Gehalt und Raumtemperatur. Um das Bild des in den Außenraum fließenden Raums zu erzeugen, wird hier von einer Fußbodenheizung ausgegangen.
Für die Küche wird von einer eigenständigen Lüftungsanlage ohne Wärmerückgewinnung ausgegangen. 

– Sporthalle
Die Sporthalle wird über den Boden mit Wärme versorgt. Für die Lüftung wird eine natürliche Lüftung sowie eine bauphysikalisch notwendige Grundlüftung über die Abluft der Sanitärbereiche vorgesehen. 
Qualitätssteigernd wirkt sich hier eine „horizontale Quelllüftung“ aus, in der Luft auf der den Tribünen entgegengesetzten Bereichen in die Sporthallen im Bodenbereich eingebracht wird und diese auf Kopfhöhe in der Turnhalle auf der Tribünenseite wieder abgesaugt wird. Es bildet sich hierdurch ein stehendes Luftpolster in der Halle, das weitgehend nicht konditioniert werden muss. 

Energieversorgung
Die Schule wird in Zukunft durch die lokal anliegende Fernwärme versorgt. 
Hinzu kommt das Dachflächenpotenzial zur solaraktiven Nutzung, für das sich die Nutzung über PV anbietet. Diese kann auf den Dächern der einzelnen Schulgebäude und auf dem Dach der Sporthalle ohne große Einschränkungen installiert werden.