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Ziel des Entwurfs ist es:    

• dem Schulgebäude eine sichtbare Adresse zur Rhenaniastraße zu geben
• dem neuen Schulgebäude einen möglichst kleinen und geometrisch klaren Fußabdruck für einen eindeutig zonierten Freiraum zu geben
• die Sporthalle mit dem Schulgebäude zu einem kompakten Volumen zu verschmelzen
• über die zwei Innenhöfe eine hohe visuelle Transparenz, gute Orientierung und selbstverständliche Zirkulation innerhalb des Gebäudes zu ermöglichen
• den Fachraumclustern durch eine vorgelagerte Freiklasse einen zusätzlichen pädagogisch nutzbaren Raum anzubieten 
• den Compartments ein lichte, gemeinsame Mitte mit direktem Tageslichteinfall zu geben
• durch eine schlanke Stahlbetonskelettkonstruktion ein hohes Maß an räumlicher Flexibilität zu ermöglichen
• ein Gebäude mit einem sehr hohen baulichen Vorfertigungsgrad zu schaffen
• die Freiflächen durch den Erhalt des Großteils der bestehenden Vegetation zu qualifizieren
   

Städtebau

Der viergeschossige Neubau wird als kompaktes Volumen an der Rhenaniastraße platziert, in das alle Schulnutzungen und das große Volumen der Sporthalle integriert sind. Hierdurch ist eine klare Zonierung des Wettbewerbsgrundstücks möglich mit einer eindeutigen Adresse der Schule zum Straßenraum. Im Süden schließt ein abgeschirmter, zusammenhängender Freiraumbereich an, der an den zukünftigen Dreiecksplatz, der geplanten Neubausiedlung angrenzt. Zugleich kann der vorhandene Baumbestand weitestgehend erhalten bleiben und in die neuen Schulhofflächen 
selbstverständlich integriert werden.
Der Neubau springt von der Bauflucht der geplanten Nachbarbebauung zurück und erhält dadurch eine angemessene Vorplatzfläche vor dem großen Haupteingang der Schule. Im Osten sind die Fahrrad- und PKW Stellplätze platziert. Die Sporthalle erhält einen eigenen, separaten Eingang im Westen an der öffentlichen Nord-Süd-Durchwegung des neuen Quartiers, der bereits von der Rhenaniastraße gut einsehbar ist. In direkter Nähe befindet sich auch die Anlieferung zur Küche des Mensabereichs.

Innere Organisation

Die innere Organisation des kompakten Neubaus wird durch zwei große Innenhöfe und das im Süden platzierte große Volumen der Dreifeldsporthalle determiniert. An den großen Haupteingang schließt eine große Foyerfläche an, von der im Erdgeschoss die großen gemeinschaftsstiftenden Räume wie der Mehrzweckraum, die Mensa und die Musikräume abgehen. Dabei sind der Mehrzweckraum und die Mensa mit der Küche, als zusammenhängende 
Raumspange im Westen platziert. Durch den östlichen Innenhof, der bis in das Erdgeschoss hinunterführt, erhalten die Erdgeschossflächen eine hohe visuelle Durchlässigkeit. Zugleich schließen an den Innenhof, gut einsehbar und erreichbar, die Räume der Verwaltung an. Eine große, einläufige Treppe führt in direkter Laufrichtung vom Haupteingang in die Obergeschosse mit den Klassencompartments. Im Erdgeschoss erweitert sie sich zu einer großen Sitztreppe. Große Schiebetüren zwischen der Mensa und dem Mehrzweckraum, aber auch vom Mehrzweckraum zum Eingangsfoyer ermöglichen eine variable Bespielung dieser Flächen für unterschiedliche Großereignisse in der Schule.

Im Rücken dieses Schulentreés befindet sich die Dreifeldsporthalle, die einen eigenen Eingangsbereich für den Vereinssport erhält und problemlos von den Schulbereichen getrennt werden kann. Zugleich gibt es eine breite lineare Durchwegung im Erdgeschoss, die eine direkte Verbindung zu den südlichen Schulhofflächen ermöglicht.  

Compartments

Jeweils zwei Compartments liegen spiegelsymmetrisch um die zentrale Haupterschließung in den 3 Obergeschossen im Norden des Gebäudes. Dabei sind die Compartments um jeweils einen Innenhof organisiert. Beide Innenhöfe sind durch das große Haupttreppenhaus voneinander geteilt. Die Compartments werden über die zentrale, gemeinsame Forumsfläche erschlossen, die sowohl über den Innenhof belichtet wird, als auch über ein großes, stirnseitiges Panoramafenster zur Außenfassade („Grünes Fenster“). An der Forumsfläche liegen alle Stammklassen mit den dazwischen gespannten Teilungsräumen. Der Team-, Kopier- und Ruheraum liegen als räumliche Spange ebenfalls am Innenhof und sind gut einsehbar an der Forumsfläche platziert. 

Jedes Compartment ist als eine Nutzungseinheit von 700 m2 konzipiert. Hierdurch sind die Trennwände zum Forum und die losen Möblierungen ohne brandschutzrechtliche Anforderungen. Dies macht einen hohen Verglasungsanteil der Wände und freie Möblierung aller Erschließungsbereiche möglich.
Die notwendigen Fluchttreppenhäuser (1. Rettungsweg), Sanitärbereiche und Lagerräume schließen im Süden der Compartments als kompakte Spange Im Gebäudeschwerpunkt für beide Lernhäuser an. Die Höfe erlauben nicht nur eine hohe visuelle Transparenz zwischen den Compartments und Geschossen, sie ermöglichen zugleich einen selbstverständlichen Rundlauf in den Geschossen.
 

Sport

Die Sporthalle wird vom Westen erschlossen. Über eine einläufige Treppe gelangt man in das 1.Obergeschoss mit den Umkleiden, den Mehrzweckraum und der Zuschauertribüne. Die Sporthallenfläche kann in beiden Geschossen von den Schulnutzungen direkt erschlossen werden, aber auch außerhalb der Schulzeiten vom Vereinssport völlig unabhängig genutzt werden. 

Fachräume

Über den Sportnutzungen befinden sich die Fachraumeinheiten. Diese sind um einen großen Terrassenbereich im 2.Obergeschoss gruppiert. Dieser kann als vorgelagerte Freiklasse direkt von den Kunsträumen, der Bibliothek und dem Therapieraum genutzt werden. Über eine skulpturale Freitreppe im Außenraum sind der Terrassenbereich und der Schulhof für den kurzen Weg miteinander verbunden. Im 3.Obergeschoss befinden sich alle naturwissenschaftlichen Raumgruppen, die wiederum über zwei einläufige Treppen eine kurze Verbindung unter den Fachräumen und der großen Freiklasse ermöglichen. Im Rücken der Fachräume befindet sich eine Kernzone, die neben den erforderlichen Lager- und Sanitärflächen auch die raumintensiven Haustechnikflächen für die Lüftung aufnimmt. Die notwendigen Hausanschluss-, und Elektroräume als auch der Technikraum für die Mensa befinden sich im Erdgeschoss.

Tragwerk / Materialität    

Das neue Schulgebäude ist als Hybridbauwerk konzipiert. Für die Flexibilität der Grundrissstruktur erhält das Gebäude ein tragendes Skelett aus Stahlbetonstützen und Stahlbetonunterzügen in einem Achsmaß von 8,40 x 8,40m. Die Decken können als schlanke Holzbetonverbunddecken ausgeführt werden. Dabei werden sichtbare Holzbalkenrippen ausgeführt, die einachsig zwischen den Stahlbetonunterzügen spannen. Eine modulare Ordnung mit sich wiederholenden Elementen bestimmt den Bau, der somit für einen hohen Grad der Vorfertigung sehr geeignet ist. Die Aussteifung des Gebäudes wird durch die Treppenhauskerne aus Stahlbeton sichergestellt. Die Stützen können aus Recyclingbeton mit hoher Sichtbetonqualität im Fertigteilwerk produziert werden. Durch den optimalen Einsatz der verschiedenen Baustoffe lassen sich große Spannweiten bei gleichzeitig geringem Eigengewicht der Konstruktion realisieren. Aufgrund der flexiblen Tragstruktur können die meisten Wände nichttragend ausgeführt und die Transparenz der Fassade maximiert werden. 

Durch die Maximierung der Verwendung des Baustoffes Holz wird ein flexibles und effizientes Tragsystem gefunden, durch das CO₂ gebunden und ein behagliches und architektonisch ansprechendes Gebäude realisiert werden kann. Der hohe Vorfertigungsgrad – sowohl bei den Holzbauteilen als auch bei den Stahlbetonbauteilen – führt zu einer verkürzten Bauzeit, Terminsicherheit und zu hohen Ausführungsqualitäten der Elemente. Der konstruktive Brandschutz wird zum einen über eine Heißbemessung der Stahlbetonbauteile und zum anderen über die Abbrandrate des Holzes nachgewiesen. Im Holzbau lassen sich auf diese Weise sehr hohe Feuerwiderstandsdauern realisieren. Auf eine Kapselung des Holzes soll dabei verzichtet werden. Alle Bauteilanschlüsse werden durch einfaches Auflegen und Steckverbindungen ohne sichtbare Verbindungsmittel aus Stahl konzipiert. Ein vorzeitiger oder unerwarteter Tragfähigkeitsverlust kann somit ausgeschlossen werden.

Auch die Fassadengestaltung ist als hybride Konstruktion gedacht. So ist die Fassade der Obergeschosse mit vorgefertigten Fassadenelementen aus Holz konzipiert, die in das übergeordnete Konstruktionsraster der Stahlbetonkonstruktion eingebettet sind. Diese ist mit einer leichten Vorsatzschale aus Glasfaserbeton bekleidet. Die Fassade des Sockelgeschosses hingegen ist aus einer elementierten Recyclingbeton-Vorsatzschale angedacht. Somit erhält der bodennahe Fassadenbereich eine beanspruchbare und dauerhafte Materialisierung. Das vorgeschlagene Fassadenmaterial sichert niedrige Unterhaltskosten und eine dauerhafte und gut alternde Schönheit. Die Verwendung von recycelten Baustoffen führt zu einer Einsparung primärer Rohstoffe und Schaffung einer Kreislaufwirtschaft mit einer positiven Ökobilanz.

Energiekonzept / TGA

Ziel des Energiekonzeptes ist die Planung eines zukunftsfähigen, ökologisch und ökonomisch optimierten Schulgebäudes, das hohe Komfort- und Behaglichkeitsansprüche erfüllt, minimale CO₂-Emissionen verursacht und günstig im laufenden Betrieb funktioniert. Das vorgeschlagene Konzeptkomponenten ermöglichen ein Schulgebäude, welches mit dem Gütesiegel „Silber“ gemäß BNB Zertifizierung ausgezeichnet werden kann. Die Ausrichtung auf dem Grundstück ermöglicht die Nutzung von solaren Gewinnen in der Heizperiode zur passiven Beheizung. Das kompakte Gebäude weist ein energetisch vorteilhaftes A/V-Verhältnis auf, zudem ermöglicht der Baukörper auch durch die zentrale Treppenhalle mit den angrenzenden Innenhöfen eine gute natürliche Durchlüftung. Die Gebäudehülle hat eine hohe thermische Qualität, ist durchgehend hochwärmegedämmt, die Wärmebrücken sind minimiert und mit hoher Luftdichtheit ausgeführt. Durch die Wahl und Dimensionierung der Dämmstoffe können sehr gute Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) erzielt werden, die die Anforderungen an die BNB-Zertifizierung erfüllen. Dazu wird die opake Gebäudehülle mit ca. 20 – 30 cm Wärmedämmung versehen. Die Verglasung wird als 3-fach Isolierglas (Ug-Wert ≤ 0.6 W/m2K) mit hoher Selektivität (tvis = 0,7, g-Wert = 0,35) vorgesehen, um die Wärmeverluste im Winter und solaren Lasten im Sommer zu minimieren und gleichzeitig eine maximale Tageslichtversorgung zu erzielen. Um eine sommerliche Überhitzung des Gebäudes zu verhindern wird der Fensterflächenanteil auf ca. 50% optimiert. Alle Glasflächen, die der direkten Sonne ausgesetzt sind, erhalten auf der Außenseite einen hoch effizienten beweglichen Sonnenschutz in Form eines textilen Screens. Dieser hat einen Öffnungsanteil von 5-10%, um auch in geschlossenem Zustand eine Sichtverbindung nach außen zu ermöglichen. 

Lüftung / Kühlung

Außerhalb der Heizperiode kann das Gebäude über öffenbare Fenster natürlich     belüftet werden, die zentrale Treppenhalle ermöglicht hierbei eine zusätzliche Kaminlüftung zur Wärmeabfuhr im Sommer. Die Innenhöfe können zur Nachtkühlung genutzt werden. Eine zentrale mechanische Lüftungsanlage für das Gebäudeinnere und dezentrale, fassadenintegrierte Lüftungselemente sorgen für einen minimalen, hygienischen Luftwechsel, so dass eine Fensterlüftung in der Heizperiode oder bei Außenlärm nicht nötig ist. Die Luftmengen werden bedarfsabhängig über CO₂-Sensoren geregelt. Die Lüftungsanlagen sind mit einer hocheffizienten Wärmerückgewinnung ausgestattet. Die Zuluft erfolgt mit geringer Durchmischung der Raumluft, zusätzlich kann durch die Fensteröffnungen die Luft bei Bedarf schnell erneuert werden. Die Zu- und Abluftströme werden ohne Umluftanteil getrennt.
Die Wärmeversorgung soll so weit wie möglich mit erneuerbaren Energien erfolgen. Durch die optimierte Hülle, die Wärmerückgewinnung und durch interne Wärmelasten hat das Gebäude bereits einen sehr niedrigen Heizwärmebedarf.
Mit Hilfe von Erdsonden wird dem Erdreich Wärme entzogen und mit reversiblen Wärmepumpen (Sole/Wasser- Niedertemperatursystem) auf ein nutzbares Temperaturniveau zur Gebäudebeheizung gebracht. Eine Anbindung an das städtische Fernwärmenetz wird nur zur Spitzenlastdeckung herangezogen. Die Wärme- und Kälteübergabe in den Räumen erfolgt über kombinierte Heiz-Kühldeckensegel, die komfortable Strahlungswärme erzeugen und gut regelbar sind. Sie weisen zusätzlich Absorberflächen für die Raumakustik auf. 

Die Trinkwarmwassererzeugung erfolgt dezentral über elektrische Durchlauferhitzer. Der sommerliche Komfort wird weitestgehend mit passiven Mitteln erzielt (außenliegender Sonnenschutz, Speichermasse, Nachtluftspülung). Prinzipiell eignet sich das System für eine freie Kühlung über die Deckensegel falls gewünscht/erforderlich. Durch die Gebäudeabwärme im Sommer kann das Erdreich für die nächste Heizperiode regeneriert werden.
Auf den Dachflächen werden Photovoltaik-Kollektoren installiert. Diese erzeugen erneuerbaren Strom zur eigenen Verwendung, Überschüsse können ggf. für Ladestation für Elektroautos verwendet werden, oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Die Beleuchtung erfolgt so weit wie möglich über Tageslicht. Das Kunstlicht wird mit energiesparenden LED-Leuchten erzeugt, die mit Bewegungsmeldern und tageslichtabhängiger Steuerung ausgestattet sind, um den Strombedarf zu minimieren.

Freiraumkonzept 

Der Haupteingang an der Rhenaniastraße erhält einen großzügigen Vorplatz zum Straßenraum.
Der Vorplatz bildet zusammen mit dem Neubau die neue Adresse des Gymnasiums, nimmt die Nutzerströme auf und verteilt diese auf dem Schulgelände. Die Terrassen südlich des Neubaus sowie im Bereich der Mensa bieten zahlreiche Aufenthaltsmöglichkeiten (sonnig/schattig) zur Erholung oder zum Lernen. Weitere Erholungsflächen mit Hängematten und beweglichen Sitzmöbeln befinden sich im zentralen Schulhofzentrum, sowie östlich des Neubaus (Lesegarten). Auf dem Schulhof werden verschiedene Aktivitätsbereiche vorgesehen. Das große Sportareal mit Fußballfeld, Gymnastikbereich und Fitnessparcour steht auch abseits des Sportunterrichts den Schülerinnen zur Nutzung frei. Der Bolzplatz an südlicher Grundstücksgrenze erhält einen öffentlichen Zugang und ist so auch unabhängig von den Schulzeiten nutzbar. Ein großes Amphitheater mit Bühne und Sitzmöglichkeiten, kann auch als grünes Klassenzimmer im Zuge des Unterrichts benutzt werden. Zudem befindet sich im Bereich der Sporthalle ein weiterer Aktivitätsbereich mit Kletterwand und Tischtennisplatten. 

Vegetation

Der Entwurf integriert in seiner Zonierung und Ausformulierung der Freiflächen die bestehenden Bestandsbäume. Insbesondere die schützenswerten Gehölze können so vollständig erhalten werden. Die zu fällenden Bäume (6 Stk) im Bereich der Sportflächen werden durch die zahlreichen Neupflanzungen kompensiert. Bei den neuzupflanzenden Bäumen wird besonders auf eine artenreiche und zukunftsfähige Artenauswahl geachtet, die den Bestand sinnvoll ergänzen soll. Der Schulhof selbst ist stark begrünt und naturnah gestaltet. Im gebäudenahen Bereich sollen höherwertige Pflanzflächen (Stauden/Gräser) den Schulhof beleben. Waldartige Naturerfahrungsräume sowie Strauch- und Gräserpflanzungen gliedern die Randbereiche zusätzlich. Im zentralen Bereich des Schulhofs befindet sich eine große Rasen-/Wiesenfläche.

Regenwasser

Der gesamte Schulhof wird zum großen Teil unversiegelt und als Grünraum belassen. Der Neubau wird mit einer einfach intensiven Dachbegrünung geplant und kann so als zusätzlicher Retentionsraum für die Speicherung von Regenwasser genutzt werden. Anfallendes Regenwasser von befestigten/teilbefestigten Flächen (Sportflächen, Terrassen, Wege) wird in angrenzende Vegetationsflächen bzw. in das begrünte Versickerungsbecken im südöstlichen Bereich des Schulhofs geleitet. Durch die offene und begrünte Gestaltung des Schulhofs soll das gesamte anfallende Niederschlagswasser vor Ort behandelt werden. Ein zusätzlicher Retentionskörper auf dem Schulhof bietet die Möglichkeit, gespeichertes Regenwasser auch zur Bewässerung der Pflanzflächen zu nutzen.